Livello Data Link

Question 1

Cos’è il livello Data Link e di cosa si occupa

Answer 1

Il livello Data Link è il secondo livello del modello a strati
Si occupa della comunicazione tra due dispositivi fisicamente connessi:
* host-router, router-router, host-host
L’unità di dati utilizzata è il frame

Question 2

Quali sono i servizi forniti dal livello data link

Answer 2

-Framing (incorniciatura) ed accesso al link
-Trasferimento affidabile dei dati tra due dispositivi fisicamente connessi
-Controllo di flusso
-Rilevazione e correzione degli errori
-Trasferimento dati di tipo half-duplex o full-duplex

Question 3

Cos’è un adattatore

Answer 3

Un adattatore è un circuito che si occupa di:
-Ricevere datagram dallo strato di rete
-Incapsulare i datagram ricevuti all’interno di frame
-Trasmettere le frame all’interno del link di comunicazione
-in ricezione, effettuare le operazioni inverse…

Question 4

Come viene rilevato un errore

Answer 4

Il mittente tratta il contenuto del segmento come una sequenza di interi espressi su 16 bit. La checksum fa un addizione in complementi ad uno del contenuto e ciò che viene calcolato viene posto in un campo dell’header
Il ricevitore calcola il complemento ad 1 della somma dei dati ricevuti (compresa la checksum), se il risultato è composto da tutti bit pari ad 1 allora non è stato rilevato alcun errore altrimenti si

Question 5

Cosa sono i codici CRC (Cyclic Redundancy Check)

Answer 5

Si considerano i bit di dati, D, come un numero binario
Si sceglie un opportuno pattern di r+1 bit (generatore), G (noto anche al ricevitore)
L’obiettivo è scegliere r bit di controllo CRC, R, tali che <D,R> sia divisibile esattamente per G (modulo 2)
A questo punto se il ricevente divide <D,R> per G e il resto della divisione non è nullo allora vi è un errore rilevato!
Con tale tecnica si possono rilevare tutti gli errori che coinvolgono meno di r+1 bit

Question 6

Quanti tipi di link di rete esistono

Answer 6

Punto-punto
Broadcast: mezzo condiviso

Question 7

Come viene gestito l’accesso multiplo ad un canale condiviso

Answer 7

Tramite protocolli di accesso multiplo, in particolare un algoritmo distribuito determina le modalità di condivisione del canale, vale a dire quando una stazione può trasmettere

Question 8

Quali tipi di protocolli di accesso multiplo ci sono

Answer 8

Channel Partitioning:
*Suddivide il canale in “porzioni” più piccole
*Ogni nodo gode dell’uso esclusivo di una di tali porzioni
Random Access:
*Consente collisioni dovute a trasmissioni simultanee
*Gestisce le collisioni
Taking turns:
*Coordina opportunamente l’accesso al mezzo, in modo da evitare le collisioni

Question 9

Cos’è il TDMA

Answer 9

Protocollo di suddivisione del canale
TDMA (Time Divison Multiple Access): L’accesso al canale avviene a “cicli”, quindi ogni stazione ottiene uno slot di trasmissione di lunghezza fissa in ogni ciclo
Gli slot inutilizzati da una stazione vanno deserti
Elimina le collisioni ed è equo, ma c’è un throughput max per un nodo.

Question 10

Cos’è il FDMA

Answer 10

Protocollo di suddivisione del canale
FDMA (Frequency Divison Multiple Access): Lo spettro di trasmissione è diviso in bande di frequenza e ad ogni stazione è assegnata una banda di frequenza fissa
Il tempo di trasmissione inutilizzato nelle singole bande di frequenza risulta sprecato

Question 11

Cos’è il CDMA

Answer 11

Protocollo di suddivisione del canale
CDMA (Code Divison Multiple Access): Un codice unico è assegnato ad ogni utente, tutti gli utenti condividono la stessa frequenza di trasmissione, ma ognuno di essi possiede un codice unico per codificare i dati
Consente a diversi nodi di trasmettere simultaneamente, riducendo al minimo l’interferenza nel caso in cui si siano scelti codici “ortogonali”
segnale codificato = (dati originali) X (chipping sequence)
decodifica: prodotto scalare del segnale codificato e della chipping sequence

Question 12

Cosa sono lo SLotted Aloha e Aloha puro

Answer 12

Protocolli ad accesso casuale
Slotted Aloha: Tutti i pacchetti sono lunghi L bit e il tempo è diviso in slot di uguale durata e se un nodo ha dati disponibili per la trasmissione, trasmette all’inizio del primo slot disponibile
In caso di collisione, ritrasmette il pacchetto negli slot successivi con probabilità p, finché la trasmissione non va a buon fine

Aloha puro: più semplice e non richiede sincronizzazione. In trasmissione, invia la frame non appena i dati sono disponibili e la probabilità di collisione raddoppia

Question 13

Cos’è il CSMA e il CSMA/CD

Answer 13

Protocolli ad accesso casuale
CSMA (Carrier Sense Multiple Access): Ascolta prima di parlare”:
* Se il canale è libero: Trasmetti la frame
* Se il canale è occupato: Rimanda la trasmissione
CSMA persistente: Riprova immediatamente con probabilità p quando il canale si libera
CSMA non persistente: Riprova dopo un intervallo casuale. Si possono avere collisioni dato che il ritardo di propagazione fa sì che due nodi possano non ascoltare le reciproche trasmissioni

CSMA/CD è uguale ma con aggiunta di una Collision Detection, ovvero viene misurata la potenza del segnale ricevuto e la si compara con quella del segnale trasmesso
Le trasmissioni che collidono vengono terminate, riducendo lo spreco di risorse del canale trasmissivo

Question 14

Quali sono i protocolli di tipo Taking Turns

Answer 14

Polling: Un nodo master “invita” I nodi slave a trasmettere in maniera alternata
Token Passing: Un “gettone” (token) di controllo viene passato da un nodo al successivo in maniera sequenziale
Il possesso del token dà diritto a trasmettere
In entrambi i casi i problemi da gestire sono l’overhead, la latenza e la presenza di un single point of failure

Question 15

Cosa sono gli indirizzi LAN (o MAC o fisici)

Answer 15

Indirizzi MAC di 48 bit sono usati per permettere la trasmissione di una frame da una scheda di rete ad un’altra scheda con cui sussiste un collegamento diretto
Ogni scheda di rete su una LAN ha un indirizzo LAN univoco

Question 16

Com’è composto un indirizzo MAC

Answer 16

Si compongono di due parti grandi 3 byte ciascuna:
-i 3 byte più significativi indicano il lotto indirizzi acquistato dal costruttore della scheda (vendor code o OUI)
-i 3 meno significativi sono una numerazione progressiva decisa dal costruttore

Question 17

Quanti tipi di indirizzi MAC abbiamo

Answer 17

Single: singola stazione
Multicast: gruppo di stazioni
Broadcast: tutte le stazioni
Ogni scheda di rete quando riceve un pacchetto lo passa ai livelli superiori nei seguenti casi:
Broadcast: sempre
Single: se il DSAP è uguale a quello hardware della scheda
Multicast: se ne è stata abilitata la ricezione via software

Question 18

Com’è strutturata una Frame Ethernet

Answer 18

Ethernet è la tecnologia dominante per le LAN
L’interfaccia di rete del mittente incapsula i datagrammi in frame Ethernet che sono composti da:
-Preambolo (8 byte): utilizzato per sincronizzare i clock
-Indirizzi (6 byte)
-Type (2 byte): indica il protocollo di rete sovrastante
-CRC (4 bye): codici per il controllo errori

Question 19

Quali sono le tecnologie ethernet

Answer 19

10Base2: Topologia a bus su cavo coassiale sottile
10=10Mbps;
2=max lunghezza del cavo (200 m).
Impiego di ripetitori per collegare più segmenti
10BaseT e 100BaseT: Topologia “a stella” mediante un concentratore (hub) al quale gli host sono collegati con i doppini intrecciati
T=Twisted Pair (doppino intrecciato)

Question 20

Cos’è un Hub

Answer 20

Dispositivi di Livello Fisico: sostanzialmente si tratta di ripetitori di bit, riproducono i bit in ingresso ad un’interfaccia su tutte le altre interfacce
Gli hub possono essere organizzati in una gerarchia con un backbone hub al livello più alto
Gli hub non isolano i domini di collisione

Question 21

Vantaggi e limiti degli hub

Answer 21

Sono dispositivi semplici e poco costosi
L’organizzazione Multi-livello garantisce una parziale tolleranza ai guasti: porzioni di LAN continuano a funzionare in caso di guasto ad uno o più hub

La creazione di un singolo dominio di collisione non comporta alcun aumento del throughput massimo
La realizzazione di un’unica LAN impone un limite al numero massimo di stazioni che è possibile collegare
Può essere impiegata solo una tipologia di Ethernet

Question 22

Cos’è un Bridge

Answer 22

Dispositivi di livello 2: in grado di leggere le intestazioni di frame Ethernet, ne esaminano il contenuto, e selezionano il link d’uscita sulla base dell’indirizzo destinazione
I bridge isolano i domini di collisione, grazie alla loro capacità di porre le frame in un buffer
Le loro funzioni principali sono di frame filtering e forwarding
Vantaggi sono tutto ciò che era limitato negli hub

Question 23

Come funziona il Bridge filtering

Answer 23

I bridge eseguono un algoritmo di auto apprendimento per scoprire a quali interfacce sono collegati gli host
Tali informazioni sono salvate in delle “filtering tables”
Quando una frame è ricevuta, il bridge “prende nota” del segmento di LAN di provenienza

Question 24

Perché organizzare i bridge mediante spanning tree

Answer 24

La creazione di percorsi alternativi e quindi l’introduzione di un certo grado di ridondanza permette l’incremento dell’affidabilità nel caso di guasti

Question 25

Differenza tra Bridge e Router

Answer 25

Sono entrambi dispositivi di tipo store-and-forward
I router si basano sulle routing table ed implementano algoritmi di routing
+ possono essere realizzate differenti topologie, i loop sono limitati grazie al contatore TTL
+ forniscono una naturale protezione contro le tempeste broadcast
- richiedono configurazione al livello IP
- richiedono capacità adeguata per processare una grande quantità di pacchetti
I bridge si basano sulle filtering table ed implementano algoritmi di filtering, learning e spanning tree
+ Le operazioni nei bridge sono più semplici
+ I bridge processano meno richieste
- Le topologie sono limitate: è necessario uno spanning tree per prevenire i cicli
- I bridge non offrono alcuna protezione contro le tempeste broadcast

Question 26

Cos’è lo switch ethernet

Answer 26

Effettuano l’inoltro di frame a livello 2 utilizzando un filtraggio mediante l’uso di indirizzi LAN
Cut-through switching:
+frame inoltrate dall’ingresso all’uscita senza attendere l’assemblamento dell’intera frame
+Leggera diminuzione della latenza
+Consentono la combinazione di interfacce condivise/dedicate, a 10/100/1000 Mbps
-E le frame affette da errore ?