Introduzione Livello Collegamento

Livelli visti fino ad ora

Riassunto della comunicazione nei vari livelli dello stack:

• Applicazione - I due utenti possono immaginare che tra di essi esista un canale logico bidirezionale attraverso il quale si possono inviare messaggi. Ma in realtà la comunicazione avviene attraverso più livelli.
• Trasporto - I protocolli di trasporto forniscono la comunicazione logica tra processi di host differenti, permettendo agli host di seguire i processi come se fossero direttamente connessi.
• Rete - Comunicazione host-to-host
• Collegamento - La comunicazione avviene hop-to-hop o nodo-to-nodo. I protocolli a livello di collegamento si occuperanno del trasporto di datagrammi lungo un singolo canale di comunicazione.

Collegamento Terminologia

Quando si è nel contesto del livello di collegamento si utilizzano i seguenti termini:

• Host e Router prendono il nome di nodi o stazioni
• I canali di comunicazione si chiamano collegamento o link:
  • Collegamenti cablati
  • Collegamenti wireless
  • LAN
• Le unità di dati scambiate dai protocolli a livello di link sono chiamate frame.

Dov'è implementato?

Deve essere implementato in tutti gli host e viene realizzato con un adattatore ovvero la Network Interface Card (NIC), questa implementa sia il livello di collegamento che quello fisico.

Realizzata attraverso una combinazione di hardware, software e firmware.

Collegamento o Link

I nodi all’interno di una rete sono fisicamente collegati da un mezzo trasmissivo come un cavo o l’aria.

E’ possibile utilizzare:

• un collegamento punto-punto ovvero quando si sfrutta l’intera capacità del mezzo dedicato a due soli dispositivi.
• un collegamento broadcast ovvero quando il mezzo trasmissivo è condiviso tra varie coppie di dispositivi.

Passando da un collegamento ad un altro, un datagramma può essere gestito da diversi protocolli e non tutti i protocolli a livello di trasporto offrono gli stessi servizi.

Servizi

Framing

I protocolli incapsulano i datagrammi del livello di rete all’interno di un frame a livello di link.

Per identificare origine e destinazione vengono utilizzati indirizzi MAC.

Consegna affidabile

É una consegna dei frame basata su ACK (come nel livello di Trasporto), non è sempre utilizzata, soprattutto nelle reti a basso tasso di errore come quelle cablate. È quindi più facile vederla su reti wireless.

Controllo di flusso

Evita che il nodo trasmittente saturi quello ricevente.

Rilevazione di errori

Gli errori sono causati dalle interferenze, il nodo ricevente è in grado di rilevare errori tramite l’inserimento di bit di “parità” (controllo) nel frame da perte del mittente.

Correzione degli errori

Il nodo ricevente, grazie all’utilizzo di bit di parità, determina il punto in cui si è verificato l’errore, e lo corregge.

Questi servizi possono essere divisi in servizi effettuati dal mittente e dal ricevente:

Da parte del lato mittente:

• Incapsula i datagrammi in un frame
• Imposta il bit rilevazione degli errori, trasferimento affidabile, controllo di flusso etc…

Da parte del lato ricevente:

• Estrae i datagrammi e li passa al nodo ricevente
• Individua gli errori, trasferimento dati affidabile, controllo di flusso etc…

DLC e MAC

Il Data-Link Control (DLC) si occupa di tutte quelle procedure per la comunicazione tra due nodi adiacenti (comunicazione nodo-a-nodo), indipendentemente dal fatto che il collegamento sia dedicato o broadcast:

• Framing
• Controllo del flusso e degli errori
• Rilevamento e correzione degli errori

Il Media Access Control (MAC) si occupa degli aspetti dei canali broadcast, più precisamente del controllo dell’accesso al mezzo condiviso.

Errori

Gli errori sono dovuti a interferenze che possono cambiare la forma del segnale.

Molto spesso le interferenze coinvolgono più di un bit, questo perché la probabilità che avvenga un errore di tipo burst (a raffica) è più elevata rispetto a quella di un singolo bit in quanto la durata dell’interferenza (rumore) normalmente è più lunga rispetto a quella di un solo bit.

Esempio

Più precisamente il numero di bit coinvolti dipende dalla velocità di trasferimento dati e dalla durata del rumore, ad esempio:

• $\text{Velocitaˋ trasmissione}=1kps$
• $\text{Durata rumore}=1/100s$

Numero possibile di bit influenzati è:

$$\begin{array}{r}\text{velocitaˋ trasmissione}\times \text{durata rumore}=1kps\times \frac{1}{100}s=1000\frac{bit}{s}:100s=10bit\end{array}$$

Rilevazione degli errori

Indichiamo:

• EDC - Error Detection and Connection
• D - Dati che devono essere protetti da errori e ai quali vengono aggiunti dei bit EDC

Da notare che la rilevazione degli errori non è affidabile al 100%:

• Potrebbero esserci errori non rilevati
• Per ridurre la probabilità della mancata rilevazione di solito si usa un’elevata ridondanza

Parity Bit

È un bit aggiuntivo che viene scelto in modo da rendere pari il numero totale di 1 all’interno della codeword:

• Se si usa un unico bit di parità possiamo sapere soltanto che si è verificato almeno un errore in un bit.
• Se si usa una parità bidimensionale allora possiamo individuare e correggere gli errori