Reti di Calcolatori II-C - MAC · Appunti Universitari

01 May 2004

Riassunto gerarchico delle nozioni del corso 2003-2004 di RETI DI CALCOLATORI del Prof. G.Fenu - Università degli Studi di Cagliari, Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche Naturali, Dipartimento di Matematica ed Informatica, Corso di Laurea in Informatica

Riferimenti: Andrew S. Tanenbaum, Reti di Calcolatori IV ed., Prentice Hall

2.1. sottostrato MAC (Medium Access Control, sottolivello di accesso al mezzo)

è un sottostrato del livello data link posto tra il livello data link e lo strato fisico
decide quale elaboratore (stazione) ha il diritto di trasmettere su un canale broadcast (multiaccess channel o random access channel)
è prevalentemente usato nelle LAN ma anche nelle WAN satellitari
nessun protocollo del sottostrato MAC garantisce una consegna affidabile, anche in assenza di collisioni
il problema principale è l'assegnazione del canale broadcast ad utenti in competizione tra loro
tecniche di allocazione del canale
- allocazione statica
  - l'allocazione viene stabilita anticipatamente
  - si divide il canale in parti uguali fra gli N utenti utilizzando tecniche tradizionali:
    - FDM (Frequency Division Multiplexing)
      - non c'è nessuna interferenza fra gli utenti perchè ognuno usa la propria banda
    - TDM (Time Division Multiplexing)
  - l'allocazione statica è efficiente solo se il numero degli utenti N è piccolo e il traffico di ogni utente è elevato
  - se gli utenti impegnati a comunicare sono meno di N si spreca parte della banda
  - se gli utenti che tentano di comunicare sono più di N, alcuni non potranno farlo
  - l'allocazione statica non è adatta ad un traffico irregolare
  - per la teoria delle code, il ritardo medio quando si utilizza FDM o TDM è N volte peggiore del ritardo che si otterrebbe se tutti i frame fossero ordinatamente inseriti in una grande coda centrale:
    - posto:
      - T = ritardo medio [sec]
      - C = capacità del canale [bps]
      - λ = frequenza degli arrivi[frame/sec]
    - per tempi di servizio ed arrivo di poisson
      - T = 1 / (µC - λ)
      - T _FDM = 1 / (µ(C/N) - (λ/N)) = N / (µC - λ) = NT
- allocazione dinamica
  - l'allocazione si adatta alle esigenze di ogni momento
  - risulta particolarmente efficiente in caso di traffico irregolare
  - premesse
    - 1. modello della stazione
      - i modello è composto da N stazioni (terminali) indipendenti che generano frame in trasmissione
      - la probabilità che un frame venga generato in un intervallo Δt è λΔt, dove λ è la frequenza di arrivo di nuovi frame
      - una volta generato il frame la stazione rimane bloccata fino a che il frame non è stato trasmesso con successo
    - 2. presupposto del canale singolo
      - un solo canale assicura ogni comunicazione
      - tutte le stazioni possono trasmettere e ricevere dal canale
      - le stazioni sono equivalenti in hardware ma possono avere priorità diverse
    - 3. presupposto della collisione
      - due frame trasmessi contemporaneamente si sovrappongono temporalmente ed il segnale finale risulta distorto (collisione)
      - tutte le stazioni possono rilevare le collisioni
      - un frame entrato in collisione deve essere ritrasmesso
      - non ci sono altri errori oltre quelli delle collisioni
      - la collisione viene rilevata raramente nelle reti wireless per motivi ingegneristici
    - 4. tempo
      - a. continuo
        
        la trasmissione del frame può iniziare in qualunque momento
      - b. diviso in intervalli (slotted time)
        
        il tempo è diviso in intervalli discreti (slot)
        
        la trasmissione di un frame coincide sempre con l'inizio di un intervallo
        
        un intervallo può contenere
        
        0 frame = intervallo vuoto (idle frame)
        
        1 frame = trasmissione che ha avuto successo
        
        2 o più frame = collisione tra frame
    - 5. occupazione del canale (rilevamento della portante)
      - a. verificabile (carrier sense)
        
        le stazioni sono in grado di capire se il canale è occupato
        
        le stazioni non trasmettono se il canale è occupato
        
        esempio: LAN su cavo
      - b. non verificabile (no carrier sense)
        
        le stazioni non sono in grado di capire se il canale è occupato, si limitano a trasmettere il frame
        
        esempio: reti wireless
protocolli ad accesso multiplo a contesa
- sono i sistemi in cui più utenti condividono un canale comune in modo che si possano generare dei conflitti
- con carico leggero hanno un basso ritardo, all'aumentare del carico diventano inefficienti
- ALOHA
  - sviluppato negli anni 70 da Norman Abramson all'università delle Hawaii
  - nasce con l'esigenza di collegare fra loro delle stazioni radio sparse tra le isole Hawaii
  - non dispone di un controllo degli errori in trasmissione
  - ne esistono due versioni
    - pure ALOHA
      - le stazioni trasmettono immediatamente quando hanno dati da inviare
      - la stazione ascolta il canale per sapere se il frame è andato distrutto (basta anche la collisione di un solo bit)
      - se non è possibile ascoltare il canale durante la trasmissione, si deve adottare un sistema di acknowledge
      - se il frame è andato distrutto, il trasmettitore rimane in attesa per un tempo casuale prima di ripetere la trasmissione
      - la capacità di trasporto dei sistemi ALOHA è massima quando si utilizza un frame con dimensione uniforme
      - periodo di vulnerabilità
        
        intervallo di tempo in cui un frame è a rischio di collisioni
      - usa al massimo il 18% del canale (S = 0.184 con G = 1/2)
        
        S = Ge ^-2G = 1 / 2e = 0.184
        
        G = tentativi per tempo di pacchetto
        
        S = capacità di trasporto per tempo di frame
    - slotted ALOHA
      - tecnica pubblicata da Roberts nel 1972 per raddoppiare la capacità dell'ALOHA
      - il tempo viene diviso in intervalli discreti
      - ad ogni intervallo temporale corrisponde un frame
      - la sicronizzazione si ottiene attraverso una speciale stazione che funge da orologio ed emette un segnale ad ogni inizio di intervallo
      - i frame possono essere inviati solo all'inizio di un intervallo (slot)
      - il periodo di vulnerabilità è ora dimezzato
      - usa al massimo il 37% del canale (S = 0.368 con G = 1)
        
        S = Ge ^-G = 1 / e = 0.368
      - piccole variazioni del carico del canale possono ridurne drasticamente le prestazioni (dipendenza esponenziale)
protocolli CSMA (Carrier Sense Multiple Access, accesso multiplo con rilevamento della portante)
- le stazioni rimangono in ascolto di una portante (trasmissione) per capire se il canale è libero (carrier sense protocol)
- le stazioni trasmettono solo quando il canale è libero
- sono protocolli migliorativi rispetto ad ALOHA
- a basso carico hanno un ritardo elevato, al alto carico aumenta l'efficienza del canale
- esistono vari protocolli carrier sense:
  - CSMA 1-persistente
    - quando una stazione deve trasmettere ascolta il canale
      - se il canale è occupato, aspetta finchè si libera
      - se il canale è libero, trasmette immediatamente (con probalilità 1)
    - se avviene una collisione, la stazione attende un tempo random e riprova da capo
    - una stazione può non accorgersi che un'altra ha già iniziato a trasmettere per via del ritardo di propagazione
    - le prestazioni peggiorano (aumento delle collisioni) con l'aumento del ritardo di propagazione
    - le stazioni possono iniziare a trasmettere contemporaneamente appena il canale è libero generando una collisione
  - CSMA non persistente
    - quando una stazione deve trasmettere ascolta il canale
      - se il canale è occupato, aspetta un tempo casuale prima di riprovare
      - se il canale è libero, si comporta come 1-persistente
    - permette di utilizzare meglio il canale ma allunga i ritardi
  - CSMA p-persistente
    - si applica a canali divisi in intervalli temporali (slotted)
    - quando una stazione deve trasmettere ascolta il canale
      - se il canale è occupato, aspetta il prossimo slot
      - se il canale è libero
        
        con probabilità p trasmette subito
        
        con probabilità q=1-p aspetta il prossimo slot, e se anch'esso è libero riapplica il procedimento
    - il processo si ripete finchè:
      - il frame viene trasmesso
      - qualcun altro ha iniziato a trasmettere
        
        la stazione si comporta come nel caso di una collisione: aspetta un tempo casuale e ricomincia da capo
    - al crescere di p aumentano i ritardi e diminuiscono le collisioni
  - CSMA/CD (Collision Detect, con rilevamento delle collisioni)
    - ogni stazione interrompe bruscamente la propria trasmissione nel caso venga rilevata una collisione
    - la terminazione rapida dei frame danneggiati risparmia tempo e banda
    - è utilizzato ampiamente nel sottostrato MAC delle LAN (costituisce la base delle LAN Ethernet)
    - il rilevamento della collisione è un processo analogico
    - le collisioni possono essere rilevate misurando la potenza o la larghezza d'impulso del segnale ricevuto
    - vi è un'alternanza di periodi di contesa, di trasmissione e di inattività
    - il tempo minimo per rilevare una collisione è pari al tempo impiegato dal segnale per propagarsi da una stazione ad un'altra (τ)
    - una stazione può essere certa di aver assunto il controllo del canale se non rileva alcuna collisione per un tempo pari a 2τ
    - l'intervallo di contesa viene rappresentato come un sistema slotted ALOHA con intervalli lunghi 2τ
    - su un singolo canale è intrinsecamente un sistema half-duplex
protocolli senza collisione (non a contesa)
- il CSMA/CD non elimina le collisioni durante il periodo di contesa
- le collisioni influenzano sfavorevolmente le prestazioni del sistema, specialmente quando il cavo è lungo ed i frame sono corti
- questi protocolli eliminano le collisioni utilizzando varie tecniche:
  - protocollo a mappa di bit elementare
    - è un protocollo a prenotazione
    - ogni periodo di contesa è composto da N intervalli
    - la stazione j può annunciare il possesso di un frame da inviare inserendo un bit nello slot j
    - quando sono trascorsi N intervalli, ogni stazione sa quali sono le stazioni che vogliono trasmettere; a questo punto le stazioni pronte cominciano a trasmettere in ordine numerico
    - questo protocollo usa un bit per ogni stazione e non si adatta bene alle reti con un gran numero di terminali
    - le stazioni con un numero basso aspetteranno mediamente di più di quelle con un numero alto
  - protocollo a conteggio binario
    - una stazione che desidera utilizzare il canale deve comunicare a tutti il proprio indirizzo sotto forma di stringa binaria partendo dai bit di ordine più elevato
    - tutti gli indirizzi hanno la stessa lunghezza
    - i bit che occupano la stessa posizione negli indirizzi di stazioni diverse sono elaborati con l'operatore OR
    - si suppone implicitamente che i ritardi di trasmissione siano trascurabili, in modo che tutte le stazioni possano vedere nello stesso momento i bit dichiarati
    - regola di arbitraggio
      - la stazione rinuncia non appena si accorge che è stata sovrascritta da un 1 una posizione di bit di ordine elevato che nel proprio indirizzo vale 0
      - dopo aver vinto la gara, la stazione può trasmettere il frame
    - le stazioni con un numero più alto hanno priorità maggiore di quelle con un numero più basso (si può ovviare usando degli indirizzi virtuali che devono essere permutati circolarmente)
protocolli a contesa limitata
- combinano i metodi a contesa e quelli senza collisioni per avere un ritardo limitato a basso carico (contesa) ed una buona efficienza del canale per carichi elevati (senza collisioni)
- i protocolli a contesa precedenti sono simmetrici (tutte le stazioni hanno la stessa probabilità di trasmettere) ma è anche possibile assegnare anche probabilità diverse alle varie stazioni (protocolli asimmetrici)
- protocollo Adaptative Tree Walk (attraversamento adattativo dell'albero)
  - protocollo elaborato da Capetanakis nel 1979
  - le stazioni sono rappresentate come foglie di un albero binario
  - metodo di contesa
    - durante il primo intervallo, 0, di contesa tutte le stazioni possono provare ad acquisire il controllo del canale
    - in caso di collisione l'algoritmo analizza tutto l'albero, partendo dal basso, per individuare tutte le stazioni pronte
    - ogni intervallo di bit è associato a qualche particolare nodo dell'albero
    - in caso di collisione la ricerca prosegue ricorsivamente con gli elementi figli posti a sinistra e destra del nodo
    - se un intervallo di bit è libero oppure nessuna stazione trasmette in quel periodo la ricerca su quel nodo può interrompersi perché tutte le stazioni pronte sono state individuate
    - quando il carico è pesante conviene far partire la ricerca da livelli successivi al primo.
    - più è pesante il carico, più in fondo deve partire la ricerca.
protocolli WDMA (Wavelenght Division Multiple Access, accesso multiplo a divisione di lunghezza d'onda)
- il canale viene diviso dinamicamente utilizzando FDM e/o TDM
- utilizzato nelle LAN in fibra ottica
- una lan completamente ottica si può costruire utilizzando un accoppiatore a stella passivo (due fibre provenienti da ogni stazione sono fuse in un cilindro di vetro che invia il segnale di ogni singola stazione a tutte le altre)
- lo spettro è diviso utilizzando WDMA
- ad ogni stazione sono assegnati due canali
  - uno stretto, usato come canale di controllo per trasmettere segnali alla stazione
  - uno largo, che consente alla stazione di trasmettere frame di dati
  - tutti i canali sono sincronizzati da un unico segnale di clock globale
  - ogni canale è diviso in gruppi di intervalli temporali (slot)
  - l'ultimo intervallo del canale dati è utilizzato dalla stazione per comunicare il proprio stato alle altre stazioni
  - su entrambe i canali la sequenza di intervalli si ripete senza fine
  - l'intervallo 0 è contrassegnato in maniera speciale
  - il protocollo supporta tre classi di traffico:
    - traffico a velocità dati costante orientato alle connessioni (es: video non compressi)
    - traffico a velocità dati variabile orientato alle connessioni (es: trasferimento file)
    - traffico datagram (es: pacchetti UDP)
  - ogni stazione deve sintonizzarsi sulla lunghezza d'onda del trasmettitore per ricevere i dati

standard IEEE 802 (ISO 8802) per LAN

standard che riguardano LAN e MAN

IEEE 802.3

è uno standard CSMA/CD 1-persistente
è efficiente con un carico medio basso (50%-60% di impiego del canale)
a questa famiglia appartiene Ethernet che differisce da 802.3 per due differenze secondarie

cablaggi utilizzati

nome	cavo	lunghezza max [m]	nodi/segmento	connessioni	vantaggi
10Base5	coassiale spesso (thick ethernet)	500	100	spine a vampiro	cavo originale, ora obsoleto
10Base2	coassiale sottile (thin ethernet)	185	30	connettori a T	non occorre un hub
10Base-T	doppino intrecciato	100	1024	plug RJ45	il sistema più economico
10BAse-F	fibra ottica	2000	1024	plug ottici	il migliore fra edifici

hub
- le difficoltà associate alla ricerca dei difetti di cablaggio ha condotto all'uso di uno schema differente attraverso l'uso di concentratori (hub)
- gli hub non elaborano il traffico, ma esiste una loro versione avanzata che lo fa, gli switch
ripetitori
- ogni versione 802.3 ha una lunghezza massima per segmento, per creare reti più grandi si possono collegare tra loro più cavi facendo uso di ripetitori
- i ripetitori ricevono, amplificano e ritrasmettono il segnale in entrambe le direzioni
- i ripetitori introducono un ritardo
una sistema può contenere più segmenti e più ripetitori ma la distanza tra qualunque coppia di transceiver non può superare i 2.5Km e nessun percorso tra due transceiver può attraversare più di 4 ripetitori
codifica Manchester
- è un sistema che consente ai ricevitori di determinare senza ambiguità il punto iniziale, finale e centrale di ogni bit senza fare riferimento ad impulsi esterni
- è usata da 802.3
- ogni periodo di bit è diviso in due intervalli uguali con una transazione centrale:
  - 1 = livello alto / livello basso
  - 0 = livello basso / livello alto
- questa codifica occupa il doppio della banda della codifica binaria elementare (1 = alto, 0 = basso) perchè gli impulsi sono larghi la metà
- segnali
  - alto = 0.85V
  - basso = -0.85V
  - DC = 0V
codifica Manchester differenziale
- è una variante della codifica Manchester elementare
- è usata da 802.5 (token ring)
- il bit 1 è indicato da un'assenza di trasizione all'inizio dell'intervallo
- il bit 0 è indicato dalla presenza di una trasizione all'inizio dell'intervallo
- in entrambi i casi c'è una transizione nel punto centrale
- questo schema richiede dispositivi più complessi ma offre una maggior immunità ai rumori
protocollo del sottostrato MAC 802.3
- struttura del frame
  - preamble (7 bytes = 10101010)
    - corrisponde ad un'onda quadra (utile per la sincronizzazione)
  - SoF - Start of Frame (1 byte = 10101011)
    - indica l'inizio del frame
  - destination address (2 o 6 byte)
    - indirizzo di destinazione
    - si distinguono diverse situazioni:
      - bit alto a 0 = frame diretto ad una specifica stazione
      - bit alto ad 1 = multicast
      - tutti i bit ad 1 = broadcast
    - il bit 46 è utilizzato per distinguere gli indirizzi locali da quelli pubblici
  - source address (2 o 6 byte)
    - indirizzo della macchina sorgente
  - lenght of data field (2 byte)
    - numero di byte nel successivo campo dati
  - data (0 - 1500 byte)
    - dati da trasportare
  - pad (0 - 46 byte)
    - campo di compensazione (riempimento) per raggiungere una dimensione minima di 64 byte (dall'indirizzo di destinazione al checksum incluso)
    - questa dimensione minima fa si che ogni frame impieghi più di 2τ per arrivare a destinazione, permettendo così che i burst di rumore arrivino prima che sia completata la trasmissione
    - al crescere della velocità della rete deve aumentare la lunghezza minima del frame o proporzionalmente deve diminuire la lunghezza del cavo
  - checksum (4 byte)
    - codice a ridondanza ciclica per il controllo degli errori (CRC-CCITT)
LAN 802.3 commutate
- al crescere del numero delle stazioni il traffico aumenta ed alla fine la LAN si satura
- è possibile gestire aumenti di carico attraverso LAN commutate
- il cuore del sistema è lo switch (commutatore)
- lo switch può analizzare il frame e copiarlo direttamente sul connettore della macchina di destinazione
- uno switch può essere composto da più schede ognuna con un certo numero di porte ed un proprio dominio di collisione
- se c'è solo una stazione collegata per ogni scheda non esistono collisioni
- ogni porta può disporre di un buffer di memoria così da poter permettere operazioni full-duplex (trasmissione e ricezione contemporanea)
- la diminuzione dei costi degli switch sta rendendo obsoleti gli hub

IEEE 802.3u (Fast Ethernet)

standard approvato nel giugno 1995
mantiene la compatibilità con 802.3

cablaggi

nome	cavo	lunghezza max [m]	vantaggi	velocità di segnalazione [MHz]	codifica
100Base-T4	doppino intrecciato	100	UTP di categoria 3, 100 Mbps	25	8B6T
100Base-TX	doppino intrecciato	100	full duplex a 100 Mbps (UTP cat.5)	124	4B5B
100BAse-FX	fibra ottica multimodale	2000	full duplex a 100 Mbps	125	4B5B

le interconnessioni tra le stazioni avvengono attraverso l'uso di hub e switch
100Base-FX non ammette hub per via della lunghezza dei cavi che devono invece essere collegati a degli switch in modo tale che ognuno sia un dominio di collisione verso se stesso

IEEE 802.4 (Token Bus)
- Caratteristiche:
  - Ritardo massimo di trasmissione noto
    - Sia n il numero di stazioni e T secondi è il tempo di trasmissione del singolo frame.
    - Le stazioni trasmettono a turno, quindi un frame dovrà aspettare al più nT secondi per essere trasmesso
  - Lo strato fisico è costituito da un cavo coassiale a banda larga (come quello usato per la TV via cavo)
    - 75 Ohm e 10 Mbps
  - Quando l'anello viene inizializzato ogni stazione viene inserita in ordine col proprio indirizzo
  - Anche il passaggio del token avviene nello stesso ordine
  - La stazione col numero più alto ha priorità di spedizione e successivamente, secondo l'anello logico la seguente
  - ogni stazione conosce l'indirizzo della stazione alla sua destra e sinistra, secondo l'anello logico, l'ubicazione fisica non è rilevante
  - I protocolli 802.3 e 802.4 sono incompatibili
    - diversi timer, variabili di stato, descrizioni del modello, modulazioni ananlogiche
- Sottostrato MAC
  - ogni singola stazione implementa virtualmente 4 sottostazioni con differente livello di priorità
    - 6,4,2,0 : in ordine decrescente di priorità
  - se le sottostazioni di priorità superiore non neccessitano di tutto il tempo assegnato, quelle di priorità inferiore possono utilizzarlo
  - ogni livello di priorità ha un proprio timer
  - Formato del frame
    - Preambolo - >= 1 byte
    - Delimitatore di inizio - 1 byte
    - Controllo del frame- 1 byte
    - Indirizzo di destinazione - 2 o 6 byte
    - Indirizzo sorgente - 2 o 6 byte
    - Dati - da 0 a 8182 byte
    - Checksum - 4 byte
    - Delimitatore di fine - 1 byte
  - i campi di Indirizzo destinazione e sorgente e Checksum sono analoghi a quelli dell'802.3
  - i campi Delimitatore inizio e fine contengono una codifica analogica di simboli diversi da 0 e 1, quindi non possono presentarsi nei dati rendendo non necessario il campo "lunghezza del frame"
  - il campo Controllo del frame
    - in un frame di dati può indicare la priorità o richiedere alla destinazione un riscontro sulla corretta ricezione
    - in un frame di controllo può indicare il passaggio del token o un frame di gestione dell'anello
IEEE 802.5 (Token Ring)
- Caratteristiche:
  - è la versione standardizzata IEEE di un protocollo IBM
  - utilizza la codifica Manchester Differenziale
  - le velocità sono 4-16 Mbps (in passato anche 1 Mbps)
    - il protocollo IBM usa 4 Mbps
  - il range in valore assoluto di tensioni è da 3.0 a 4.5 V
  - la trasmissione è numerica e non analogica, quindi non deve rilevare collisioni
  - lo strato fisico è composto da coppie di fili intrecciati
  - il ring è una collezione di point-to-point
  - in questo caso l'anello non è virtuale ma fisico
  - il passaggio del traffico è monodirezionale
  - ogni stazione è connessa a una speciale interfaccia Ring che può agire in due modalità
    - Ascolto - copia i bit e ritrasmette, introducendo un ritardo di un bit
    - Trasmissione - interrompe l'anello e trasmette
- Funzionamento:
  - quando non c'è traffico sull'anello circola indefinitivamente un token di 3 byte
  - Ogni stazione prima di trasmettere deve cambiare un opportuno bit del token ed inoltrarlo per avvertire le altre stazioni che sta per trasmettere
  - poichè un'anello non è in grado di contenere in transito un intero frame, la stazione che trasmette deve "pulire" l'anello mentre continua a trasmettere
    - in pratica come gli tornano indietro i bit trasmessi che hanno fatto tutto il giro dell'anello vengono cancellati(vedi la modalità Trasmissione dell'interfaccia)
  - quando una stazione ha finito di trasmettere deve rigenerare il token di 3 byte e inoltrarlo sull'anello
  - Per risolvere il problema relativo all'intero anello inutilizzabile se una delle stazioni si guasta o c'è un interruzione del cavo si è introdotto il centro di cablaggio
    - ogni stazione è connessa al centro di cablaggio da almeno 2 coppie di fili intrecciati una per i dati in uscita e l'altra per quelli in ingresso alla stazione
    - il centro di cablaggio ha dei relè alimentati dalle stazioni
      - quando una stazione si guasta o si interrompe il canale il relè non viene alimentato e chiude il circuito escludendo la stazione dall'anello
      - i relè possono anche essere comandati via software per operazioni di controllo o test
- Sottostrato MAC:
  - il token può essere tenuto da ogni stazione per al più 10 ms
  - il token è formato da 3 byte
    - SD - Start Delimiter
    - AC - Access Control
    - ED - End Delimiter
  - il frame dati è composta da
    - SD - Start Delimiter
    - AC - Access Control (bit token, monitor, priority, riservation)
    - FC - Frame Control (definisce se il frame è di dati o di controllo)
    - Destination Address - 2 o 6 byte
    - Source Address - 2 o 6 byte
    - Data - senza limite di byte
    - Checksum - 4 byte
    - ED - End Delimiter
    - FS - Frame Status (fornisce un riscontro automatico per ogni frame)
  - A proposito di SD e ED, fanno uso di sequenze non valide del codice Manchester Differenziale, alto-alto e basso-basso per indicare inizio e fine del frame rispettivamente
  - il byte FS contiene due bit di acknoledge A e C
    - A = 0 e C = 0 : destinazione non presente o non attiva
    - A = 1 e C = 0 : destinazione presente ma il frame è stato rifiutato
    - A = 1 e C = 1 : destinazione presente il frame è stato copiato
    - quando un frame arriva alla stazione di destinazione il bit A viene posto a 1 mentre attraversa l'interfaccia Ring. Inoltre se l'interfaccia copia il frame attiva il bit C
IEEE 802.2 LLC (Logical Link Control)
- protocollo data link con controllo di errore e di flusso
- può operare sopra 802.3 e gli altri protocolli 802
- nasconde le differenze tra i vari tipi di reti 802 offrendo interfaccia e formato unici verso lo strato network
- è strettamente basato sull'HDLC
- LLC forma la metà superiore dello strato data link (verso lo strato network)
- fornisce tre modalità di servizio:
  - datagram inaffidabile
  - datagram con acknowledge
  - servizio affidabile orientato alle connessioni
- header LLC
  - access point di destinazione
    - indica il processo destinatario del frame
  - access point di sorgente
    - indica il processo che ha generato il frame
  - campo di controllo
    - contiene i numeri di sequenza e di acknowledge
    - sono utilizzati quando è richiesta una connessione affidabile sul livello data link
- per Internet sono sufficienti i tentativi di trasmissione best-effort dei pacchetti IP, perciò al livello LLC non è richiesta alcuna operazione di acknowledge

commutazione dello strato data link
- bridge
  - dispositivi utilizzati per interconnettere LAN (anche diverse) che operano nello strato data-link
  - esaminano gli indirizzi dello strato data link per eseguire l'instradamento
  - poichè non devono controllare il carico utile, possono trasportare qualunque tipo di pacchetto (IPv4, IPv6, AppleTalk, ATM, OSI, ...)
  - al contrario i router analizzano gli indirizzi nei pacchetti per poterli instradare correttamente
  - il bridge estrae il pacchetto dal frame in arrivo e lo reincapsula su un nuovo frame per la LAN di destinazione
  - problemi:
    - le operazioni di conversione possono introdurre errori
    - dovrà disporre di un buffer per gestire il flusso tra due LAN a diversa velocità
    - non può suddividere un frame in frame più piccoli, pertanto se la LAN di destinazione non accetta frame con la stessa lunghezza di quelli in ingresso, questi frame andranno scartati
    - in caso di conversione da 802.11 a 802.3 andranno perse le informazioni di cifratura presenti nelle intestazioni data link
    - timer ai livelli superiori al data link
  - bridge transparent (trasparenti)
    - dovrebbero essere completamente trasparenti, ossia dovrebbe essere possibile spostare una macchina da un segmento di cavo all'altro senza dover apportare alcuna modifica hardware o software
    - le macchine di un segmento dovrebbero poter comunicare con le macchine collegate a qualunque altro segmento senza tener conto dei tipi di LAN in uso nei vari segmenti
  - tabella di hash
    - tabella adattativa memorizzata nel bridge che indica a quale linea di output (LAN) appartiene ogni indirizzo di destinazione
    - inizialmente (appena connesso il bride) le tabelle di hash sono vuote
    - le tabelle vengono riempite con un algoritmo di allagamento (flooding) che consente un apprendimento all'indietro (backward learning)
      - gli indirizzi sconosciuti vengono inviati a tutte le destinazioni tranne che all'input fino a scoprire il destinatario
    - le tabelle vengono automaticamente aggiornate nel caso che si verifichino cambiamenti nella topologia di rete
  - procedura di instradamento di un frame:
    - se la LAN sorgente e destinazione coincidono, il frame è scartato
    - se la LAN di sorgente e destinazione sono diverse, il frame è inoltrato
    - se la LAN di destinazione è sconosciuta, si utilizza la trasmissione su tutte le LAN
  - bridge spanning tree (bridge ad albero di attraversamento)
    - per aumentare l'affidabilità alcuni siti installano due o più bridge in parallelo tra coppie di LAN
    - per evitare i problemi legati a questa architettura (loop) è necessario che i bridge comunichino fra di loro e coprano la topologia reale con una srtuttura spanning tree che raggiunga ogni LAN in maniera univoca
    - una volta che i bridge hanno concordato la struttura, tutti gli inoltri seguono lo spanning tree (che evita i loop)
    - il bridge con il numero seriale (univoco nel mondo) più basso fungerà da nodo principale
    - la struttura ad albero viene costruita scegliendo i percorsi più brevi dal nodo principale ad ogni bridge e LAN
    - se la topologia della rete cambia, viene calcolata una nuova struttura
    - l'algoritmo di spanning tree è uno standard IEEE 802.1D (Radia Perlman)
  - bridge source-routing (bridge di instradamento da sorgente)
    - è nato per le reti 802.5
    - è pensato per ottenere l'instradamento più efficiente possibile a scapito della trasparenza
    - non sono quasi mai utilizzati
    - l'amministratore deve assegnare manualmente numeri di identificazione distinti ad ogni rete e ad ogni bridge
    - le informazioni inserite dall'amministratore vengono incluse in un campo RI (Routing Information) del frame 802.5, e la loro presenza è indicata dal valore 1 del bit più significativo dell'indirizzo sorgente
    - quando invia un frame su una LAN diversa, il trasmettitore, fissa a 1 il bit più significativo dell'indirizzo di destinazione ed include nell'intestazione del frame il cammino esatto che il frame deve seguire
    - definizione del cammino:
      - ogni LAN è identificata da un numero di 12 bit
      - ogni bridge è identificato da un numero di 4 bit
        
        due bridge all'interno della stessa LAN devono avere numeri univoci
      - un percorso è una sequenza di numeri di LAN e bridge
    - comportamento del bridge
      - un bridge di instradamento è interessato solo ai frame in cui il bit più significativo dell'indirizzo di destinazione è posto a 1
      - come giunge un frame scandisce il cammino (contenuto nell'intestazione) per determinare la LAN su cui deve inoltrarlo
        
        se invece del numero di LAN trova il numero di un altro bridge non inoltra il frame
    - se la destinazione è ignota il sorgente invia in broadcasting un frame, di esplorazione, per chiedere informazioni a riguardo
    - quando giunge la risposta i bridge registrano in essa la loro identità cosicchè il trasmettitore originale può vedere il percorso esatto seguito e scegliere il percorso migliore