Reti di calcolatori - Livello Data Link

1. RETI DI CALCOLATORI
Il livello Data Link

2. IL LIVELLO DATA LINK
 E’ il livello 2 della Pila ISO/OSI
 Gestisce l’accesso con i diversi mezzi di
trasmissione fisici presenti
 Gestisce il controllo di flusso dei dati
 Gestisce il controllo degli errori durante la
trasmissione
 Prepara i dati sotto forma di frame da
imbustare poi nel livello 3 Rete

3. IL LIVELLO DATA LINK
 Il livello è diviso in sottolivelli che sono
differenti a seconda del mezzo di
trasmissione e sul tipo di rete ove devono
veicolare i dati LAN o WAN
 I dati trasmessi sul mezzo fisico sono
organizzati in frame (trama) che hanno
caratteristiche e specifiche diverse a
seconda del protocollo di raccordo utilizzano
verso il livello 3

4. STANDARD IEEE 802
Il sottolivello MAC regola l’accesso al
mezzo che cambiando in base al mezzo
di trasmissione e al tipo di rete LAN o
WAN

5. IL SOTTOLIVELLO LLC
 prevede una modalità di trasmissione solo
dati detta «connectionless»
 prevede una modalità di trasmissione
orientata alla connessione «connection
oriented» con i seguenti compiti:
 apre e chiude la connessione
 regola il flusso dei dati
 effettua il controllo e la correzione degli errori di
trasmissione

6. IL SOTTOLIVELLO MAC
 regola l’accesso al mezzo di trasmissione
Le modalità di accesso al mezzo variano in
base al mezzo di trasmissione e al tipo di rete.
Infatti l’accesso al mezzo può essere:
deterministico senza collisioni (interferenza di
altri trasmettitori) o non deterministico ovvero
con la possibilità di collisioni sul mezzo di
trasmissione.

7. ELEMENTI SPECIFICI DEL LIVELLO DATALINK
 I protocolli possono essere sincroni e asincroni
 Nel protocollo asincrono si tiene conto del fatto che
gli host in comunicazione hanno velocità di
trasmissione sensibilmente diverse. Si spediscono
caratteri delimitandoli con bit sprecando banda
La struttura è rappresentata qui
 Nel protocollo sincrono i dati sono spediti sotto forma
di trame di bit, riducendo i tempi morti nella
trasmissione. Un errore sulla trama può richiedere la
ritrasmissione della stessa
Start Carattere Stop

8. STRUTTURA DI UNA TRAMA
 La trama è costituita da un’intestazione Header
dai dati, e da una coda Trailer secondo questo
schema:
 Header e Trailer variano a seconda del tipo di
rete sulla quale le trame sono trasmesse LAN o
WAN. Per esempio sulla LAN l’implementazione
maggiormente diffusa è Ethernet, mentre sulle
WAN è PPP ad esempio.
HEADER DATA TRAILER

9. PRINCIPALI STANDARD DEL LIVELLO DATALINK
 ISO  HDLC (high level data link control)
 IEEE 802.2 LLC, 802.3 ETHERNET, 802.5
TOKEN RING, …, 802.11 WLAN
 ITU  HDLC, Q.922 FRAME RELAY
 ANSI 3T9.5, ADCPP (Advanced Data
Communications Control Protocol)

10. STRUTTURA DEL FRAME IN DETTAGLIO
 Header composto da Start Frame, Address,
Type/Length.
 Start frame è il delimitatore di inizio frmae
 Address è l’insieme degli indirizzi mittente
destinatario
 Type/Lenght indica di che tipo di dati del livello
superiore o oppure la lunghezza del frame
 Data i dati
 Trailer composto da FCS codice di correzione
degli errori della trama, End frane fine frame
Start
framey
Address Type
/Length
Data FCS End Frame

11. PROTOCOLLO ETHERNET
 La struttura del frame Ethernet con le relative
lunghezze in byte è schematizzato di
seguito.
Preamble
7 byte+
1byte SFD
Destination
Address
6 byte
Source
Address
6 byte
Type
2 byte
Data
46-1500
byte
FCS
4 byte

12. STRUTTURA IN DETTAGLIO DEL FRAME
ETHERNET
 Il preamble è una sequenza di sincronizzazione per i clock dei
sistemi che iniziano la trasmissione
 SFD Start Frame Delimiter è l’inizio del frame
 Destination e Source Address sono gli indirizzi MAC degli host
ognuno è di 6 byte
 Type indica se trattasti di pacchetto Ethernet 2 o 802,3 oppure
indica il tipo di protocollo di livello 3 trasportato
 Data sono i dati che hanno una lunghezza variabile
 FCS sono la codifica CRC a 32 bit del frame
Preamble
7 byte+
1byte SFD
Destination
Address
6 byte
Source
Address
6 byte
Type
2 byte
Data
46-1500
byte
FCS
4 byte

13. STRUTTURA DEL FRAME PPP POINT TO POINT
PROTOCOL
 PPP è utilizzato nelle reti WAN
La struttura del Frame è diversa da quello
Ethernet, come mostrato.
FLAG
1 byte
Address
1 byte
Control
1 byte
Protcol
2 byte
Data
Variabile
FCS
2 byte
Delimitatore
01111110
Indirizzo
di
Broadcast
Contiene una
sequenza
binaria che
attiva l’invio
di dati utente
in modo
nonordinato
Identifica il
protocollo
di livello 3
secondo
RFC
Codice
di
correzio
ne degli
errori
CRC a
16 bit

14. FRAME ETHERNET II IN DETTAGLIO
 Nelle reti LAN sono presenti frame Ethernet 2 e 802.3, la
discriminante del tipo di pacchetto basa sul valore del
campo Type che se inferiore a 1500 rappresenta un frame
802.3, altrimenti Ethernet 2.
 Nel frame Ethernet 2 il campo Type codifica anche il tipo di
protocollo di livello superiore L3
 Il preambolo è di 8 byte manca SFD è incapsulato all’interno
dello stesso
Preamble
8 byte
Destination
Address
6 byte
Source
Addres
s
6 byte
Type
2
byte
Data
46-1500
byte
FCS
4 byte

15. FRAME ETHERNET II IN DETTAGLIO 2
 Type essendo superiore a 1500, codifica il tipo di protocollo
di livello superiore
 0800h IPv4 Livello 3
 0806h ARP Livello 3
 0803h RARP Livello 3
 809Bh AppleTalk
 8100h VLAN 802.1Q Livello 2 MAC, LLC
 8600h IPV6
Preamble
8 byte
Destination
Address
6 byte
Source
Address
6 byte
Type
2
byte
Data
46-1500
byte
FCS
4 byte

16. FRAME ETHERNET 802.3
 Il campo Type ha valore minore o uguale a
1500 e codifica la lunghezza in byte del
campo dati
 All’interno del campo dati viene imbustata
una PDU LLC specifica detto SNAP Ethernet
 Il campo Campo PAD riempie la trama fino a
raggiungere la dimensione di 72 byte.
Preamble
7 byte
SFD
1 byte
Destination
Address
6 byte
Source
Address
6 byte
Length
2 byte
Data
fino a
1492 byte
PAD
46
byte
FCS
4 byte

17. PDU LLC SNAP ETHERNET 1
 Snap è acronimo di Subnetwork Access Protocol, per
essere un frame Snap i campi DSAP e SSAP devono valere
AAh
 I byte OUI sono a zero il campo Protcol Type indica il tipo di
protocollo di livello 3 trasportato. Alcuni valori di SAP sono;
 AAH Sanp Ethernet
 F0H frame Netbeui/Netbios
 06h IPv4
DSAP
1 byte
SSAP
1 byte
Control
1 byte
OUI
3 byte
Protocol
Type
2 byte
Dati
< 1492
byte

18. PDU LLC SNAP ETHERNET 2
 Il campo OUI di tre byte che riporta parte del MAC Address nel frame il
primo byte di OUI ha importanza per la classificazione del tipo
destinazione che può essere:
 un solo host unicast
 un gruppo di host multicast
 tutti gli host broadcast
Per distinguere di che tipo di destinazione si tratta occorre esaminare il bit di
peso 1 e peso 0 bit (a livello di bit i dati sono trasmessi Little Endian del primo
byte OUI denominati U/L e I/G;
Infatti se I/G=0 si tratta di un pacchetto unicast
Se I/G=1 si tratta di un pacchetto multicast universale (U/L=0)) e locale (U/L=1)
Se ttti i byte sono ff, si tratta di un pacchetto broadcast
DSAP
1 byte
SSAP
1 byte
Control
1 byte
OUI
3 byte
Protocol
Type
2 byte
Dati
< 1492
byte

19. CONTROLLO DI FLUSSO
 Il livello Data Link gestisce il controllo di
flusso
 Le modalità maggiormente diffuse sono:
 Stop and Wait
 PAR
 Finestra Scorrevole
 Go Back N
 Selective Reject
 Piggy Backing

20. CONTROLLO DI FLUSSO – CARATTERISTICHE
COMUNI
 Modalità di trasmissione Half o Full Duplex
 Utilizzo di pacchetti ACK (Acknolowedgement) per
confermare la ricezione corretta delle trame da parte
del ricevente
 In alternativa utilizza NACK che indica al trasmettitore
la ricezione non corretta dalla trame da parte del
ricevente
 Il trasmettitore attiva su ogni trama un conteggio
temporale. Questo permette di attendere un tempo
oltre il quale il trasmettitore assume che la trama è
andata persa (errori di trasmissione, ecc)

21. STOP AND WAIT
 All’invio di ogni Pacchetto
indicato con P, il trasmettitore TX
aspetta ACK per un tempo t,
dopo che ha ricevuto ACK, invia
nuovo pacchetto
 Se non riceve ACK dopo il tempo
t la trama è andata persa e la re-
invia automaticamente
 Problema trama duplicata in
quanto il ricevente non è in grado
di stabilire se il trasmettitore ha
ricevuto ACK, e quindi potrebbe
ricevere una trama duplicata.
Questo problema aumenta se il
ricevitore è lento.

22. PAR
 Per ovviare al problema della trama duplicata e dell’ACK
ritardato, si può ovviare con la tecnica PAR Positive
Acknolewdgement Ritrasmission che inserisce nella
trama il numero della trama spedita.
 In questo modo la trama duplicata verrà scartata dal
ricevente se è stata già ricevuta in quanto conterrà lo
stesso numero PAR
 L svantaggio di questo protocollo risiede nella lentezza in
quanto prima di procedere alla trasmissione occorre
attendere un intero tempo di invio – ricezione ACK per
continuare la trasmissione.
Tale tempo è definito come RTD Round Trip Delay

23. FINESTRA SCORREVOLE
 Le trame sono numerate, il
trasmettitore decide la
dimensione della finestra SWS
(Send Windows Size) ovvero
quante trame inviare
 Anche gli ACK e gli NACK sono
numerati in modo che ad ogni
invio il trasmettitore riceve
riscontro numerato che
incrementa un indice detto LAR
Last Received Acknoledgement
 Il trasmettitore invia un altro
gruppo di trame con indice
superiore al LAR ricevuto in
questo modo la trasmissione
viene proseguita spostando la
finestra in avanti.

24. FINESTRA SCORREVOLE PROBLEMI
 Se il ricevitore riceve
trama errata scarta tutte
le trame successive
finché il trasmettitore non
invia la trama che era
errata
 Nel caso di trama
mancante ovvero di
trame che sono spedite
fuori ordine, scarta tutte
le trame fino alla
ricezione della trama
mancante.

25. GO BACK N
 Trasmette N pacchetti pari
alla dimensione della finestra
SWS prima di ricevere un
ACK
 Trama mancante , il
ricevente riceverà trame
successive fuori ordine
bloccando l’invio degli ACK,
fermando di fatto il
trasmettitore finché non
rispedirà la trama mancante
che sarà con trame fuori
ordine
 ACK mancante il trasmettitore
riceve comunque ACK
successivi e quindi continua a
spedire trame a meno che non
arriva un NACK dal ricevitore
 NACK mancante se il
trasmettitore non riceve NACK
non riceverà nemmeno i
successivi ACK, quindi
quando scatta il timer
ricomincia a spedire e
ricevendo un ACK positivo
spedisce le altre trame in
attesa nella finestra

26. SELECTIVE REJECT
 E’ una finestra scorrevole modificata
 Il ricevitore trattiene le trame in un buffer
 le trame mancanti possono sono rispedite e
vengono inglobate in quelle già ricevute.
 Il ricevitore deve avere la capacità
elaborativa di ricostruire le trame nella
sequenza corretta

27. GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Fine Unità