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Interconnessione di LAN
Crediti
Parte delle slide seguenti sono adattate dalla versione originale di J.F Kurose and K.W. Ross (© 1996-2003 All Rights Reserved)
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Interconnessione di LAN
D: Perchè non un’unica grande LAN? Limite sulla quantità di traffico gestibile: in una
singola LAN tutte le stazioni devono condividere la banda
Lunghezza limitata: IEEE 802.3 specifica lunghezza massima del cavo
“Dominio di collisione” esteso (molte stazioni possono interferire tra loro)
Numero limitato di stazioni: In IEEE 802.5 ritardo per il passaggio del token ad ogni stazione
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Hub Dispositivi a livello fisico: essenzialmente dei
repeater operanti a livello di bit: ripetono i bit ricevuti da un’interfaccia su tutte le altre interfacce
Hub possono essere organizzati in una gerarchia a più livelli (multi-tier) con un hub backbone al livello più alto
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Hub (cont.)
Ogni LAN connessa rappresenta un segmento di LAN
Hub non isolano i domini di collisione: un nodo può entrare in collisione con un altro nodo che risiede in uno qualunque dei segmenti di LAN
Vantaggi degli hub: dispositivi semplici ed economici Multi-tier fornisce un degrado contenuto:
porzioni della LAN continuano ad operare se un hub non funziona
estendono massima distanza tra coppie di nodi (100m per hub)
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Limiti degli Hub
Dominio di collisione singolo non permette incremento del throughput max “multi-tier” throughput uguale a “single
segment” throughput Vincoli della singola LAN pone limiti sul
numero dei nodi nello stesso dominio di collisione e sulla copertura geografica massima permessa
Non permettono la connessione di differenti tipi di Ethernet (es. 10BaseT e 100baseT)
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Bridge
Dispositivo a livello Link store & forward frame Ethernet esamina header della frame header e
selettivamente inoltra frame basandosi sull’indirizzo MAC di destinazione
quando frame deve essere inoltrata in un segmento, usa CSMA/CD per accedere il segmento
Trasparenti host ignorano la presenza dei bridge
Plug-and-play, auto-apprendimento bridge non necessitano di essere configurati
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Bridge: Isolamento traffico L’istallazione dei bridge spezza la LAN in segmenti di
LAN I bridge filtrano i pacchetti:
frame appartenenti allo stesso segmento di LAN non sono di solito inoltrate agli altri segmenti di LAN
segmenti diventano domini di collisione separati
bridge collision domain
collision domain
= hub
= host
LAN (IP network)
LAN segment LAN segment
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Inoltro
Come determinare a quale segmento inoltrare la frame?• Assomiglia ad un problema di routing ...
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Auto-apprendimento
Un bridge ha una bridge table Entry nella bridge table:
(Indirizzo LAN, Interfaccia Bridge, Time Stamp) entry “vecchia” viene eliminata (TTL di solito =
60 min) I bridge apprendono quali host possono essere
raggiunti attraverso quali interfacce quando una frame è ricevuta, il bridge “impara”
dove sta il sender: segmento LAN entrante registra coppia sender/segmento LAN nella
bridge table
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Filtraggio/InoltroQuando un bridge riceve una frame:
index bridge table using MAC dest addressif entry found for destination
then{ if dest on segment from which frame arrived
then drop the frame else forward the frame on interface indicated }
else flood
inoltra a tutte le interfacce tranne a quella da cui la frame è arrivata
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Bridge: Esempio
Ipotesi: C invia frame a D e D risponde a C con una frame
Bridge riceve frame da C appunta nella bridge table che C è sull’interfaccia 1 poichè D non è nella tabella, il bridge invia frame alle
interfacce 2 e 3
frame viene ricevuta da D
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Bridge: Esempio (cont.)
D genera frame per C e la invia bridge riceve frame
appunta nella bridge table che D è sull’interfaccia 2 bridge sa che C è sull’interfaccia 1, così
selettivamente inoltra frame all’interfaccia 1
C 1
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Interconnessione senza backbone
Non raccomandato per due motivi:- singolo “point of failure” all’hub di Computer
Science- tutto il traffico tra EE e SE deve passare dal
segmento di CS
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Configurazione Backbone
Raccomandato !
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Bridge: Spanning Tree Per aumentare l’affidabilità, è desiderabile avere
percorsi alternativi e ridondanti tra sorgente e destinazione
Con percorsi multipli risultano percorsi ciclici – i bridge possono moltiplicare e inoltrare frame per sempre
Soluzione: organizzare bridge in uno spanning tree disabilitando alcune interfacce
Disabled
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Bridge: Vantaggi Isolano i domini di collisione aumentando il
throughput totale max Numero di nodi e copertura geografica senza
limiti Possono connettere diversi tipi di Ethernet (e
altri tipi di LAN) Trasparenti (“plug-and-play”): nessuna
configurazione necessaria
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Bridge vs. Router Entrambi dispositivi “store-and-forward”
router: dispositivi network-layer (esaminano header del livello rete)
bridge: dispositivi link-layer
router gestiscono routing tables, implementano algoritmi di routing
bridge gestiscono bridge tables, implementano filtraggio, auto-learning e spanning tree
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Router vs. Bridge
Bridge + e - + Operazioni nei bridge più semplici e richiedono
minor processamento del pacchetto+ Bridge table si “auto-costruiscono” - Tutto iltraffico è confinato allo spanning tree,
anche quando percorsi alternativi esisterebbero
- Bridge non offrono protezioni dalle broadcast storm
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Router vs. Bridge
Router + e -+ toplogie arbitrarie possono essere supportate,
ciclicità limitata da campo TTL (e buoni protocolli di routing)
+ forniscono protezione contro broadcast storm- richiedono configurazione indirizzo IP (non
plug&play)- necessitano di un più alto processamento di
pacchetto
bridge vanno bene in reti medio-piccole (poche centinaia di host) mentre i router vanno usati nelle grandi reti (migliaia di host)
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Switch (commutatori) Ethernet Essenzialmente bridge
multi-interfaccia Inoltro e filtraggio a
Livello 2 (frame) usando indirizzi LAN
Switching: A-to-A’ e B-to-B’ simultaneamente, nessuna collisione Full-duplex
Grande numero di interfacce
Spesso: host singoli connessi a stella in uno switch Ethernet ma senza
collisioni!
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Switch Ethernet
Cut-through switching: frame inoltrata dall’interfaccia di ingresso a quella di uscita senza aspettare di riassemblare l’intera frame leggera riduzione nel ritardo
Accesso dedicato allo switch (non condiviso con altri host) nessun pericolo di collisioni
Switch permettono combinazioni di accessi dedicati e condivisi a interfacce a 10/100/1000 Mbps devono saper gestire il throughput complessivo
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LAN tipica (rete IP)Dedicated
Shared