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5: DataLink Layer 5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They’re in PowerPoint form so you can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following: If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form, that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!) If you post any slides in substantially unaltered form on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. Thanks and enjoy! JFK/KWR

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Page 1: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-1

Chapter 5Link Layer and LANs

Computer Networking A Top Down Approach Featuring the Internet 3rd edition Jim Kurose Keith RossAddison-Wesley July 2004

A note on the use of these ppt slidesWersquore making these slides freely available to all (faculty students readers) Theyrsquore in PowerPoint form so you can add modify and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs They obviously represent a lot of work on our part In return for use we only ask the following If you use these slides (eg in a class) in substantially unaltered form that you mention their source (after all wersquod like people to use our book) If you post any slides in substantially unaltered form on a www site that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides and note our copyright of this material

Thanks and enjoy JFKKWR

All material copyright 1996-2005JF Kurose and KW Ross All Rights Reserved

5 DataLink Layer 5-2

Il livello 2

Obiettivo Capire come egrave fatto un dominio di

collisione protocolli di livello 2 accesso condiviso allo stesso canale indirizzi di livello 2 indirizzi MAC trasferimento affidabile controllo di flusso stesse

tecniche usate a livello 4

Carrellata su alcune tecnologie di livello 2 Ethernet Token Ring PPP ATM

5 DataLink Layer 5-3

Link Layer IntroduzioneChiameremo gli hosts e i router nodi I canali di comunicazione

che connettono direttamente dei nodi adiacenti sono detti link Link in rame fibra ottica Link senza fili Link via satellite ecc

I pacchetti a livello 2 sono detti frame contengono datagrammi di livello 3 (volendo anche piugrave di un datagramma per frame)

ldquolinkrdquo

Il livello data-link (livello 2) ha la responsabilitagrave di trasferire i datagrammi da un nodo a uno adiacente lungo un link diretto

5 DataLink Layer 5-4

Link layer contesto Ogni link egrave gestito dal suo

protocollo (lrsquounificazione avviene a livello 3) es si usa Ethernet per

arrivare al primo router che usa PPPoA per connettersi al router di livello superiore che usa ATM per connettersi a Internet

Ogni protocollo di livello due ha differenze e puograve fornire funzionalitagrave diverse es Ethernet non ha le

ricevute di ritorno PPP si

Similitudine un viaggio da Cosenza a

Vienna autobus Cosenza -gt SUF aereo SUF -gt VIE treno VIE -gt Vienna turista = datagramma

5 DataLink Layer 5-5

Funzioni del livello 2 Framing accesso al link

Si incorporano i datagrammi in frame si aggiungono intestazioni opportune

Si decide come accedere al canale se egrave condiviso da piugrave di due nodi

Si usano i ldquoMACrdquo address per identificare i nodi sorgente e destinazione

bull sono DIFFERENTI dagli indirizzi IP bull servono per identificarsi allrsquointerno di un dominio di

collisione non oltre Garantisce affidabilitagrave nel transito del link

Stesse tecniche del livello 4 (ricevute di ritorno finestre checksum)

Link senza fili tassi di errore esorbitanti a causa delle interferenze

bull D A cosa servono le ricevute di ritorno a livello 2 se le abbiamo a livello 4

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 2: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-2

Il livello 2

Obiettivo Capire come egrave fatto un dominio di

collisione protocolli di livello 2 accesso condiviso allo stesso canale indirizzi di livello 2 indirizzi MAC trasferimento affidabile controllo di flusso stesse

tecniche usate a livello 4

Carrellata su alcune tecnologie di livello 2 Ethernet Token Ring PPP ATM

5 DataLink Layer 5-3

Link Layer IntroduzioneChiameremo gli hosts e i router nodi I canali di comunicazione

che connettono direttamente dei nodi adiacenti sono detti link Link in rame fibra ottica Link senza fili Link via satellite ecc

I pacchetti a livello 2 sono detti frame contengono datagrammi di livello 3 (volendo anche piugrave di un datagramma per frame)

ldquolinkrdquo

Il livello data-link (livello 2) ha la responsabilitagrave di trasferire i datagrammi da un nodo a uno adiacente lungo un link diretto

5 DataLink Layer 5-4

Link layer contesto Ogni link egrave gestito dal suo

protocollo (lrsquounificazione avviene a livello 3) es si usa Ethernet per

arrivare al primo router che usa PPPoA per connettersi al router di livello superiore che usa ATM per connettersi a Internet

Ogni protocollo di livello due ha differenze e puograve fornire funzionalitagrave diverse es Ethernet non ha le

ricevute di ritorno PPP si

Similitudine un viaggio da Cosenza a

Vienna autobus Cosenza -gt SUF aereo SUF -gt VIE treno VIE -gt Vienna turista = datagramma

5 DataLink Layer 5-5

Funzioni del livello 2 Framing accesso al link

Si incorporano i datagrammi in frame si aggiungono intestazioni opportune

Si decide come accedere al canale se egrave condiviso da piugrave di due nodi

Si usano i ldquoMACrdquo address per identificare i nodi sorgente e destinazione

bull sono DIFFERENTI dagli indirizzi IP bull servono per identificarsi allrsquointerno di un dominio di

collisione non oltre Garantisce affidabilitagrave nel transito del link

Stesse tecniche del livello 4 (ricevute di ritorno finestre checksum)

Link senza fili tassi di errore esorbitanti a causa delle interferenze

bull D A cosa servono le ricevute di ritorno a livello 2 se le abbiamo a livello 4

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 3: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-3

Link Layer IntroduzioneChiameremo gli hosts e i router nodi I canali di comunicazione

che connettono direttamente dei nodi adiacenti sono detti link Link in rame fibra ottica Link senza fili Link via satellite ecc

I pacchetti a livello 2 sono detti frame contengono datagrammi di livello 3 (volendo anche piugrave di un datagramma per frame)

ldquolinkrdquo

Il livello data-link (livello 2) ha la responsabilitagrave di trasferire i datagrammi da un nodo a uno adiacente lungo un link diretto

5 DataLink Layer 5-4

Link layer contesto Ogni link egrave gestito dal suo

protocollo (lrsquounificazione avviene a livello 3) es si usa Ethernet per

arrivare al primo router che usa PPPoA per connettersi al router di livello superiore che usa ATM per connettersi a Internet

Ogni protocollo di livello due ha differenze e puograve fornire funzionalitagrave diverse es Ethernet non ha le

ricevute di ritorno PPP si

Similitudine un viaggio da Cosenza a

Vienna autobus Cosenza -gt SUF aereo SUF -gt VIE treno VIE -gt Vienna turista = datagramma

5 DataLink Layer 5-5

Funzioni del livello 2 Framing accesso al link

Si incorporano i datagrammi in frame si aggiungono intestazioni opportune

Si decide come accedere al canale se egrave condiviso da piugrave di due nodi

Si usano i ldquoMACrdquo address per identificare i nodi sorgente e destinazione

bull sono DIFFERENTI dagli indirizzi IP bull servono per identificarsi allrsquointerno di un dominio di

collisione non oltre Garantisce affidabilitagrave nel transito del link

Stesse tecniche del livello 4 (ricevute di ritorno finestre checksum)

Link senza fili tassi di errore esorbitanti a causa delle interferenze

bull D A cosa servono le ricevute di ritorno a livello 2 se le abbiamo a livello 4

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 4: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-4

Link layer contesto Ogni link egrave gestito dal suo

protocollo (lrsquounificazione avviene a livello 3) es si usa Ethernet per

arrivare al primo router che usa PPPoA per connettersi al router di livello superiore che usa ATM per connettersi a Internet

Ogni protocollo di livello due ha differenze e puograve fornire funzionalitagrave diverse es Ethernet non ha le

ricevute di ritorno PPP si

Similitudine un viaggio da Cosenza a

Vienna autobus Cosenza -gt SUF aereo SUF -gt VIE treno VIE -gt Vienna turista = datagramma

5 DataLink Layer 5-5

Funzioni del livello 2 Framing accesso al link

Si incorporano i datagrammi in frame si aggiungono intestazioni opportune

Si decide come accedere al canale se egrave condiviso da piugrave di due nodi

Si usano i ldquoMACrdquo address per identificare i nodi sorgente e destinazione

bull sono DIFFERENTI dagli indirizzi IP bull servono per identificarsi allrsquointerno di un dominio di

collisione non oltre Garantisce affidabilitagrave nel transito del link

Stesse tecniche del livello 4 (ricevute di ritorno finestre checksum)

Link senza fili tassi di errore esorbitanti a causa delle interferenze

bull D A cosa servono le ricevute di ritorno a livello 2 se le abbiamo a livello 4

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 5: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-5

Funzioni del livello 2 Framing accesso al link

Si incorporano i datagrammi in frame si aggiungono intestazioni opportune

Si decide come accedere al canale se egrave condiviso da piugrave di due nodi

Si usano i ldquoMACrdquo address per identificare i nodi sorgente e destinazione

bull sono DIFFERENTI dagli indirizzi IP bull servono per identificarsi allrsquointerno di un dominio di

collisione non oltre Garantisce affidabilitagrave nel transito del link

Stesse tecniche del livello 4 (ricevute di ritorno finestre checksum)

Link senza fili tassi di errore esorbitanti a causa delle interferenze

bull D A cosa servono le ricevute di ritorno a livello 2 se le abbiamo a livello 4

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 6: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-6

Cosa fa (o puograve fare) il livello 2 Controllo di flusso

gestisce il flusso tra due nodi adiacenti (Ethernet=no PPP=si)

Rilevamento di errore Errori causati da rumore o da attenuazioni (cavi troppo lunghi

distanze elevate) Se rilevato frame sbagliato

bull Si dice al trasmittente di ritrasmettere (PPP) o si scarta il pacchetto (Ethernet)

Correzione di errore Il ricevitore identifica i bit sbagliati ed egrave in grado di correggerli

(PPP Wireless) Half-duplex e full-duplex

In half duplex il canale puograve essere usato da un nodo alla volta Con il full-duplex tutti possono trasmettere contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 7: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-7

Come si parlano le schede di rete

Il livello 2 (anche il livello 1) egrave realizzato dallrsquohardware della scheda di rete (NIC)

Lato mittente I datagrammi sono messi

dentro frame Si aggiungono tutte le info

addizionali

Lato destinatario Si controllano gli errori

si effettua il controllo di flusso (ricevute di ritorno)

Estrae il datagramma e lo passa al software che implementa il livello 3

mittente

frame

destindatagramma

frame

scheda di rete scheda di rete

Protocollo livello 2

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

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Page 8: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-8

Tipi di link

Due tipi Punto-punto

PPP PPPoA PPPoE (dal modem (analogicoADSL) al router Alice a monte)

broadcast (canale condiviso es lrsquoARIA) Ethernet 80211 wireless LAN

Nei link broadcast tutti vedono tutti

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 9: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-9

Accesso su link broadcast Il canale egrave unico (bus Ethernet etere) Se due nodi trasmettono in

contemporanea crsquoegrave interferenza collisione se un nodo riceve due o piugrave segnali in

contemporanea

Ci vuole un protocollo per condividere il canale

I nodi devono mettersi drsquoaccordo su chi puograve parlare

Ma queste comunicazioni di servizio devono usare il canale stesso

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 10: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-10

Tre tipi di protocolli di condivisione

Suddivisione del canale (es cellulari GSM) a slot di tempo di frequenza ecc ecc il problema egrave risolto a livello 1 come vedremo

Ad accesso casuale (Ethernet) Consentite le collisioni Crsquoegrave un meccanismo per ldquosopportarerdquo le collisioni

A turni (token ring) Ognuno trasmette a turno quando possiede il

ldquoboccinordquo (token)

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 11: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-11

Protocolli ad accesso casuale

Se un nodo deve trasmettere Lo fa Non ci si mette drsquoaccordo prima

Piugrave nodi che trasmettono ldquocollisionerdquo Un protocollo MAC (Medium Access Control)

specifica come rilevare le collisioni come convivere con le collisioni (es con

ritrasmissioni ritardate) Esempio di Protocolli MAC ad accesso casuale

slotted ALOHA ALOHA CSMACD (Ethernet) CSMACA (Wi-Fi 80211)

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 12: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-12

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA Si sta in ascolto prima di trasmettereSe si vede che il canale egrave silenzioso si trasmette

tutto il frame Se il canale egrave occupato si ritarda la trasmissione

Analogia con esseri umani non interrompere chi sta parlando

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 13: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-13

Collisioni

Ci possono essere lo stesso collisioniCrsquoegrave il ritardo di propagazione

CollisioneSpreco inutile di tempo

Schema spaziale

notaLa distanza e il tempo di propagazione hanno un ruolo sulla probabilitagrave di collisione(distanza piccola = minore probabilitagrave di collisione)

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 14: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-14

CSMACD (Collision Detection)CSMACD si fa sempre monitoraggio del

canale ma appena si rileva una collisione si smette di

trasmettere liberando il canale rilevamento di collisione

Effettuato a livello 1 es misurando i voltaggi sul canale

Analogia umana cortesia quando si inizia a parlare contemporaneamente

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

  • Slide 1
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Page 15: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-15

Diagramma per CSMACD

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 16: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-16

EthernetLa tecnologia LAN dominante Meno di 20euro per scheda Ersquo anche storicamente la prima tecnologia LAN Piugrave semplice ed economica di token ring e ATM Negli anni si egrave evoluta fornendo standard di velocita

adeguati (da 10Mbit agli attuali 10Gbit)

Metcalfersquos Ethernetsketch (topologia a bus)

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 17: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-17

Lrsquoalgoritmo di Ethernet

1 Viene creato il frame da trasmettere

2 Se il canale egrave inattivo il frame viene trasmesso Se il canale egrave occupato si aspetta che si liberi e poi si trasmette

3 Se si riesce a trasmettere il frame senza rilevare collisioni la scheda di rete ASSUME che tutto sia andato OK

4 Se si rileva una collisione durante la trasmissione questa si interrompe e si manda un segnale lsquosporcorsquo (jam)

5 In seguito al fallimento si entra in modalitagrave exponential backoff dopo lrsquom-esima collisione la scheda sceglie un valore K casuale tra 012hellip2m-1 Quindi si aspetta per K512bittime e si torna al passo 2

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 18: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-18

Ethernetrsquos CSMACD (ancora)

Segnale sporco (jam) per essere sicuri che tutti sappiano della collisione 48 bit

Bit time 1 microsec per 10 Mbps Ethernet per K=1023 il tempo di attesa egrave 50msec

Exponential Backoff Scopo adattarsi al carico

corrente carico alto lrsquoattesa

media egrave piugrave lunga Prima collisione scegli K

da 01 il ritardo egrave K 512 bit

dopo la seconda collisione consecutiva K egrave scelto tra 0123hellip

Dopo dieci collisioni il range egrave 01234hellip1023

guardiamo lrsquoapplet Java insieme LINK

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 19: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-19

Inaffidabile e senza connessione Connectionless Non crsquoegrave handshake Inaffidabile niente ACK o NACK esplicito al

mittente ci puograve essere perdita di pacchetti Il problema viene risolto a livello 4 (da TCP) altrimenti il livello 5 vedragrave perdita di informazione

(es con UDP)

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 20: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-20

Struttura di un frame ethernetI datagrammi sono incapsulati in frame Ethernet

Preambolo 7 bytes con pattern 10101010 seguiti da 1

byte con pattern 10101011 usato per sincronizzare il clock del ricevente e

per occupare il canale

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 21: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-21

Struttura del frame

Indirizzi 6 bytes Se lrsquoadattatore riceve un pacchetto con il proprio

MAC address come destinazione o un broadcast il frame viene aperto e i dati vengono consegnati al livello 3

altrimenti la scheda di rete DOVREBBE scartare il frame

Type codice del protocollo di livello 3 trasportato (Per lo piugrave IP ma ancora sopravvive qualche rete IPX Novell AppleTalk)

CRC controllato dal ricevente Se errato il frame viene semplicemente scartato

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 22: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-22

Gli indirizzi MAC

Indirizzo IP Indirizzo valido tra nodi di livello 3 (hops) Usato per far transitare i dati su tutta la rete

MAC address Usato per far arrivare un frame verso un nodo

FISICAMENTE adiacente Il mac address egrave a 48 bit (es

0030f10d19db) Cablato nella ROM della scheda di rete (ma

purtroppo si puograve falsificare comunque)

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 23: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-23

Indirizzi MAC

IEEE gestisce lrsquoassegnazione Ogni produttore di schede compra range di

indirizzi da cablare nelle proprie schede di rete Analogia

(a) MAC address numero di targa di automobile

(b) IP address come lrsquoindirizzo postale MAC address egrave standard portabilitagrave

posso usare la stessa scheda di rete in qualsiasi dominio di collisione

Gli indirizzi IP non sono portabili Dipendono dalla sottorete in cui si trovano per poter

essere usati

5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-24

ARP il protocollo per interfacciarsi con il livello 3

Ogni scheda di rete ha il suo MAC address nel dominio di collisione

Indirizzo broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= NIC(scheda di rete)

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

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5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-25

ARP Address Resolution Protocol

Ogni hop IP ha una sua ARP table

ARP Table tabella di coppie IPMAC address lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tempo prima che un rigo della tabella venga cancellato (tipicamente 20 minuti)

Domanda Ho un datagramma da consegnare lsquoon-linkrsquo Dato un indirizzo IP come faccio a saperne il MACaddress

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

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5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

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Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

  • Slide 1
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5 DataLink Layer 5-26

ARP serve allrsquointerno della stessa LAN A vuole mandare datagramma a

B ma il MAC address di B non egrave nella ARP table di A

A manda in broadcast una richiesta ARP Indirizzo IP di destinazione =

quello di broadcast della sottorete (eg 10255255255)

Rimpiazzato con FF-FF-FF-FF-FF-FF come indirizzo di frame

TUTTE le macchine sul dominio ricevono la query

B riceve il pacchetto ARP risponde ad A con il suo MAC address

la risposta egrave diretta ad A (unicast)

A salva la nuova coppia IPMAC address nella sua ARP table finchegrave non scade il TTL

ARP egrave ldquoplug-and-playrdquo i nodi creano queste

tabelle dinamicamente

DNS invece richiede configurazione manuale dei DNS server

5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-27

Routing tra due domini di collisioneVoglio mandare datagramma da A a B via R assumiamo A conosca lrsquoIP di B

R ha due tabelle ARP una per dominio di collisione

In routing table at source Host find router 111111111110 In ARP table at source find MAC address E6-E9-00-17-BB-4B etc

A

RB

5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-28

A crea datagramma con mittente A destinatario B A capisce che B non egrave nella stessa LAN grazie alla tabella di routing A usa ARP per sapere il MAC address di R (111111111110) il gateway

predefinito A crea un frame con il MAC address di R come destinatario ma il

frame contiene il datagramma Alt-gtB La scheda di rete di A manda il frame La scheda di rete di R riceve il frame R estrae il datagramma dal frame vede che egrave destinato a B e capisce

(dalla tabella di routing) che B egrave dentro LAN2 R usa ARP per avere il MAC address di B R crea un frame ci mette il datagramma Alt-gtB e lo manda a B

usando il suo MAC address

B

A

R

5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-29

Topologia a stella

Fino a metagrave anni novanta era popolare la topologia a bus

Ora si preferisce la topologia a stella A centro stella si puograve mettere un hub o uno switch

hub oswitch

5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-30

10BaseT e 100BaseT 10100 Mbpsrdquo T sta per for Twisted Pair (doppino intrecciato) Nodi connessi a un hub ldquotopologia a stellardquo

100 m max distanza

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-31

HubsSono ripetitori di livello 1

tutto ciograve che arriva su un ingresso viene ripetuto su tutti gli altri

alla stessa velocitagrave non crsquoegrave nessun buffer lrsquohub non rileva le collisioni egrave proprio come se non ci

fosse

doppino intrecciato in rame

hub

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 32: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-32

Interconnessioni con hub Si possono fare micro e macro-stelle La distanza tra i nodi si puograve estendere I singoli domini di collisione sono fusi in uno solo

hub

hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 33: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-33

Switch Lavora a livello 2

bufferizza i frame (store amp forward) guarda i frame e DECIDE su quale porta inoltrare un frame in base al

MAC address a volte si deve comunque usare il CSMACD (se crsquoegrave un hub su una porta) altre volte si deve comunque fare broadcast (broadcast vero e proprio

oppure se non so su che porta egrave connesso un MAC address) trasparente

le schede di rete non sanno se a monte crsquoegrave uno switch o un hub plug-and-play auto-configurante

Gli switch imparano in base ai frame che arrivano su che porta sta un certo MAC address (hanno una tabella MAClt-gtnumero porta)

Impazziscono facilmente se lo stesso MAC address compare su due porte diverse

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 34: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-34

Forwarding

bull Come fa uno switch a capire dove mandare un framebull Ersquo come i problemi di routing a livello 3

hub

hubhub

switch1

2 3

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 35: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-35

Autoapprendimento

Ogni switch ha una switch table Entrate della tabella

(MAC Address Interfaccia Time Stamp) Le entrate vecchie scadono (TTL circa 60 min)

Lo switch impara quali MAC address sono dietro a quali porte quando si riceve un frame con un certo MAC

sorgente lo switch impara da quale porta egrave arrivato le coppie MACnumero interfaccia sono

memorizzate

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 36: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-36

AlgoritmoQuando viene ricevuto un frame

Cercare se nella switch table risulta il MAC destinazioneif MAC address presente

then if MAC destinazioneporta = MAC sorgenteporta

then butta il frame else manda il frame su MAC destinazioneporta else broadcast

su tutte le interfacce tranne quellada cui egrave arrivato il frame

5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-37

Esempio

C manda un frame a D

Lo Switch riceve frame da C C risulta essere sullrsquo interfaccia 1 Siccome D non risulta in tabella lo switch inoltra il

frame sulle interfacce 2 e 3

D riceve il frame

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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Page 38: 5: DataLink Layer5-1 Chapter 5 Link Layer and LANs Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross

5 DataLink Layer 5-38

Switch example

Appena D risponde a C

Lo switch riceve il frame da D Viene annotato che D egrave sullrsquointerfaccia 2 Siccome C egrave in tabella il frame egrave mandato sulla sola

interfaccia 2

Frame ricevuto da C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

D 2

5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-39

Teoria di Base

5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

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5 DataLink Layer 5-40

Cablaggio Cavo Utp 100MBSchema A

5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-41

Crossover Ethernet Cable

5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-42

Protocolli MAC a turni

Token Ring Ottimi a pieno carico Scarsi a basso carico

Ethernet Ottimi a basso carico Eccesso di collisioni a carico alto

5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-43

Token ringToken passing Domino di collisione ad anello crsquoegrave un token che

viene passato da una scheda allrsquoaltra Solo chi ha il token puograve trasmettere Problemi

Latenza alta devo aspettare che il token faccia un giro completo per trasmettere

Lrsquoanello puograve rompersi in qualsiasi punto

5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-44

IEEE 80211 Accesso multiplo CA = collision avoidance 80211 CSMA ndash come su Ethernet (8023) 80211 no collision detection

non egrave possibile monitorare tutte le collisioni a causa del ldquoproblema della stazione nascostardquo o dellrsquoattenuazione

Obiettivo evitare le collisioni CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

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framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-45

Collision Avoidance RTS-CTS exchange

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

defer

5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-46

Evitare le collisioni

idea il mittente ldquoriservardquo il canale prima di spedire il frame reale evito le collisioni di frame lunghi

il mittente trasmette prima delle piccole richieste di invio (RTS) verso lrsquoaccess point (AP) usando CSMA Gli RTS possono comunque andare in collisione (ma

sono corti) lrsquoAP diffonde un ldquopuoi trasmettererdquo (CTS) in risposta

allrsquoRTS il CTS egrave percepito da tutte le stazioni

il mittente trasmette quindi il frame di dati le altre stazioni rimandano la trasmissione

I frame di prenotazione evitano le collisioni di frame di dati

5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-47

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

80211 frame indirizzamento

Address 2 MAC addressmittente

Address 1 MAC addressaccess point intermedio Address 3 MAC address

di destinatario

Address 3 usato solo in modalitagrave speciali

5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

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5 DataLink Layer 5-48

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

80211 frame

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

8023 frame

80211 frame indirizzamento

5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

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5 DataLink Layer 5-49

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

80211 frame moreduration of reserved transmission time (RTSCTS)

frame seq (for reliable ARQ)

frame type(RTS CTS ACK data)

Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

switch

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

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Allocazione dei canali

5 DataLink Layer 5-50

5 DataLink Layer 5-51

Ersquo il momento della gita

hub

hubhub

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router

IP subnet

mail server

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