Reti ALOHA e Accesso Multiplo

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Questions and Answers

Qual è il throughput massimo che può essere raggiunto in una rete ALOHA pura?

0.5

0.25

0.368 (correct)

Quale valore di G massimizza il throughput in un sistema ALOHA puro?

0.1

1 (correct)

0.5

Che cosa descrive la distribuzione statistica utilizzata per calcolare la probabilità di collisione in ALOHA puro?

Distribuzione normale

Distribuzione binomiale

Distribuzione di Poisson (correct)

Distribuzione uniforme

Qual è la principale differenza tra ALOHA puro e ALOHA slotted?

La sincronizzazione dei nodi Signup and view all the answers

In un sistema ALOHA puro, cosa succede se un frame viene trasmesso mentre ci sono altri frame in attesa?

Si verifica una collisione Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale di un adattatore di rete nel livello data link?

Incapsulare un datagramma in un frame Signup and view all the answers

Quali tecnologie sono utilizzate per l'accesso multiplo al canale nel livello data link?

TDMA, FDMA, CDMA Signup and view all the answers

Che cosa rappresentano i bit ridondanti inseriti per il rilevamento di errori?

EDC per Error Detection and Correction Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sul livello fisico è corretta?

È responsabile della trasmissione dei frame Signup and view all the answers

Quale tecnica di accesso multiplo utilizza un metodo di controllo della collisione?

CSMA/CD Signup and view all the answers

Cosa fa un adattatore di rete durante la ricezione di un datagramma?

Controlla eventuali errori Signup and view all the answers

Qual è un carattere distintivo del rilevamento degli errori?

Non può garantire l'assenza di errori Signup and view all the answers

In quale livello della rete opera il protocollo Ethernet?

Livello data link Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardanti Ethernet è corretta?

Ethernet è stata la prima tecnologia LAN utilizzata a livello globale. Signup and view all the answers

Qual è la distanza massima supportata per le varie tecnologie Ethernet finora menzionate?

100 m Signup and view all the answers

Chi ha sviluppato il primo sistema ethernetico e in quale anno?

Robert Metcalfe, 1973 Signup and view all the answers

Quale standard Ethernet è classificato come 'futuro'?

25GBASE-T Signup and view all the answers

Qual è la tecnologia Ethernet utilizzata con cavi di categoria 6A?

10GBASE-T Signup and view all the answers

Quale affermazione sulla trasmissione dei dati nelle reti Ethernet è falsa?

L'Ethernet attuale non può superare i 10 Gbit/s. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti tecnologie Ethernet supporta una velocità di 5000 Mbit/s?

5GBASE-T Signup and view all the answers

Quale avanzamento è descritto come 'exponential backoff' nel contesto di Ethernet?

Un metodo per gestire le collisioni nella rete. Signup and view all the answers

Qual è la principale funzione di un router nel contesto del networking?

Esaminare gli header dei datagrammi Signup and view all the answers

Qual è la differenza principale tra uno switch e un hub?

Lo switch esamina gli header dei frame, l'hub no Signup and view all the answers

Che cosa significa 'store-and-forward' in relazione ai router?

I router salvano i pacchetti prima di inoltrarli Signup and view all the answers

Come gli switch apprendono le loro tabelle di inoltro?

Attraverso il flooding degli indirizzi MAC Signup and view all the answers

Quale affermazione descrive meglio la funzione di un hub?

Funziona come un ripetitore puro di segnale Signup and view all the answers

Quali dati sono necessari per i router per compilare le loro tabelle di inoltro?

Indirizzi di rete Signup and view all the answers

In quale livello della rete opera principalmente uno switch?

Livello data link Signup and view all the answers

Perché gli hub non hanno tabelle di inoltro?

Non sono progettati per fare forwarding Signup and view all the answers

Quale dichiarazione descrive meglio il protocollo TDMA?

Le trasmissioni avvengono in round, con slot fissi per ogni nodo. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti protocolli permette collisioni durante la trasmissione?

CSMA/CD Signup and view all the answers

In un sistema di accesso multifunzionale, quale metodo è caratterizzato dall'assegnazione di un codice distinto per ciascun nodo?

CDMA Signup and view all the answers

Quale protocollo MAC utilizza la divisione dell'ampiezza di banda per ogni stazione?

FDMA Signup and view all the answers

Che cosa succede agli slot non utilizzati nel protocollo TDMA?

Rimangono vuoti e non possono essere usati. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti tecnologie MAC è più adatta per minimizzare le collisioni?

TDMA Signup and view all the answers

Quale dei seguenti protocolli MAC richiede più sincronizzazione tra i nodi?

TDMA Signup and view all the answers

In un sistema FDMA, quale affermazione è vera quando una sotto-banda non è in uso?

Rimane inutilizzata fino alla fine della trasmissione. Signup and view all the answers

Quale protocollo MAC consente ai nodi di ricevere turni di accesso più lunghi se hanno più dati da trasmettere?

Turni intelligenti Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardo al CSMA è corretta?

Permette tentativi di trasmissione immediata dopo una collisione. Signup and view all the answers

Qual è la principale causa delle collisioni in un sistema CSMA?

La trasmissione simultanea di nodi vicini Signup and view all the answers

In quale scenario si utilizza CSMA/CA invece di CSMA/CD?

Quando le collisioni non possono essere rilevate Signup and view all the answers

Qual è la formula per calcolare il periodo di vulnerabilità in CSMA?

$T_v = au + T_a$ Signup and view all the answers

Quale protocollo è considerato non ideale in condizioni di rete variabili?

CSMA 1-persistente Signup and view all the answers

Qual è uno dei principali vantaggi del CSMA/CD?

Consente di rilevare rapidamente le collisioni Signup and view all the answers

Qual è la principale caratteristica dei protocolli a turni?

Un nodo master controlla la trasmissione Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il token nel sistema di token passing?

Il diritto di trasmettere Signup and view all the answers

Quale delle seguenti è una sfida nell'implementazione di CSMA/CD nelle reti wireless?

Il rilevamento delle collisioni è difficile Signup and view all the answers

Perché il polling può causare un'elevata latenza?

Richiede più tempo per ogni nodo per ricevere l'invito Signup and view all the answers

Che tipo di protocolli MAC sono utilizzati principalmente in LAN wireless?

CSMA/CA e ALOHA Signup and view all the answers

Qual è uno svantaggio comune dei protocolli di polling?

Presentano un overhead per i messaggi di polling Signup and view all the answers

Che cosa determina principalmente la probabilità di collisione in un sistema CSMA?

La distanza tra i nodi Signup and view all the answers

Quale standard IEEE è associato all'Ethernet?

802.3 Signup and view all the answers

Study Notes

Reti (Computer Networks) - Capitolo 6: Livello Data Link

Il livello data link si occupa del rilevamento e della correzione degli errori
Utilizza il controllo ciclico di ridondanza (CRC) per il rilevamento di errori
Implementa protocolli e tecnologie per l'accesso multiplo al canale, come TDMA, FDMA, CDMA, Slotted ALOHA, ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
Il livello data link comprende anche la tecnologia Ethernet e lo standard IEEE 802
Si occupa dei protocolli ed implementazioni per le reti locali
Gestione della condivisione del canale di comunicazione

Sommario

Il livello data link comprende il rilevamento e la correzione degli errori (CRC)
Presenta protocolli moderni per l'accesso multiplo al canale, come TDMA, FDMA, e CDMA
Include protocolli più vecchi come Slotted ALOHA, ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
E' necessario per l'implementazione di Ethernet e lo standard IEEE 802
Ethernet switching e Backward Learning sono parte del livello data link

Livello data link: obiettivi

Comprendere i principi base di alcuni servizi di livello data link
Rilevamento e correzione di errori
Condivisione di un canale di tipo broadcast e accesso multiplo
Indirizzamento di livello data link
Implementazione di tecnologie di livello data link, come Ethernet nelle reti locali

Livello data link: introduzione

Terminologia:
- Host e router: nodi di rete
- Canale: collega due nodi adiacenti
- Collegamenti/link: cablati o wireless
- LAN: Local Area Network
- Pacchetto di livello 2: frame (incapsula un datagramma di livello 3)
- Funzione: trasportare un frame da un nodo all'altro

Livello data link: contesto

Un percorso link può contenere link di diversi tipi
Un datagramma attraversa reti con differenti protocolli di livello 2
Ethernet, Frame Relay e 802.11 sono esempi di protocolli di livello 2
I protocolli offrono servizi diversi (es. controllo degli errori)

Servizi di livello data link

Creazione di un frame di livello 2, con header e trailer
Incapsulazione di un datagramma in un frame
Accesso al canale di comunicazione condiviso
Indirizzamento dei frame tramite indirizzi MAC (diverso dall'indirizzo IP)
Consegna affidabile tra nodi adiacenti
Controlla il flusso di dati
Rilevamento e correzione degli errori: adatta la trasmissione ai requisiti del ricevitore

Servizi di livello data link (Continuazione)

Controllo di flusso: adatta la velocità di trasmissione
Rilevamento di errori: errori dovuti ad attenuazione e rumore del segnale
Correzione di errori: identifica e corregge gli errori sui bit senza richiedere ritrasmissioni
Half-duplex e full-duplex: modalità di trasmissione dati

Chi implementa il livello data link?

Normalmente implementato come firmware di un adattatore di rete (NIC)
Spesso su un chip (es. scheda Ethernet)
Funzioni sia del livello data link che del livello fisico
Collegato al bus di sistema dell'host (CPU, memoria, etc.)
Combinazione di hardware, software e firmware

Comunicazione tra adattatori di rete

Il mittente incapsula il datagramma in un frame e aggiunge dati di controllo
Il ricevente verifica eventuali errori e passa il datagramma ai livelli superiori

Rilevamento di errori

EDC: bit ridondanti per la rilevazione e correzione errori
D: dati protetti dall'EDC (campi dell'header)
Rilevamento non 100% affidabile: il protocollo potrebbe non accorgersi di errori minori o su dati ridondanti
Maggiore ridondanza in genere aumenta la protezione

Controllo di parità

Rileva errori singoli (solo parità pari/dispari dei bit)
Esempio: Even Parity
Il numero totale di 1 nei dati deve essere pari

Correzione di errori tramite ridondanza

Interleaving: riordino dei bit per migliorare la protezione contro errori a raffica
Ridondanza: informazioni aggiuntive per la correzione di eventuali alterazioni nei messaggi
Esempi: HHH, EEE, LLL, LLO, HEL, LOH, ELL, etc.

Cyclic Redundancy Check (CRC)

Algoritmo efficiente per il rilevamento di errori
I bit dei dati vengono trattati come un numero binario
Si sceglie una sequenza di bit "generatore"
Il CRC (R) viene calcolato in modo che la concatenazione (D,R) sia divisibile per G (modulo 2) senza resto

Protocolli per il controllo dell'accesso multiplo

Canale broadcast condiviso: due o più nodi possono trasmettere contemporaneamente
Interferenza e collisione: quando più segnali arrivano nello stesso momento
Protokolli di accesso multiplo algorìtmi distribuiti che gestiscono la condivisione del canale, determinando quando ciascun nodo può trasmettere
Metodo di accesso multiplo al canale senza coordinazione

Un protocollo MAC ideale

Il MAC ideale supporterebbe trasmissione a velocità costante di un singolo nodo, anche in condizioni multiple di trasmissioni provenienti da più nodi
La decentralizzazione è preferibile e il sistema non dovrebbe aver bisogno di un clock centrale
Semplicità nella implementazione

Protocolli MAC (Classificazione)

Ripartizione risorse canale: canale diviso in sotto-canali (es. tempo, frequenza)
Accessi casuali: gestione collisioni (es. ALOHA, CSMA)
Turni intelligenti: accesso a turno, con priorità e gestione delle collisioni (es. polling, token passing)

Time Division Multiple Access (TDMA)

Accesso al canale in "round" o "slot"
Ogni nodo usa uno slot di durata fissa in ogni round

Frequency Division Multiple Access (FDMA)

Lo spettro del canale viene suddiviso in "sotto-bande"
Ad ogni stazione viene assegnata una sotto-banda

Code Division Multiple Access (CDMA)

La ripartizione delle risorse avviene assegnando un codice diverso ad ogni nodo
Ogni codice è costituito da una sequenza di "chip" (bit)
I bit sono trasmessi molto più rapidamente dei bit del messaggio

Tipi di collegamento

Collegamenti punto-punto (PPP per accesso dial-up tra una rete e un dispositivo)
Collegamenti broadcast (es. vecchie versioni Ethernet, HFC, WLAN)

CSMA

Carrier Sense Multiple Access (CSMA): ogni nodo ascolta il canale prima di trasmettere per evitare collisioni

CSMA con persistenza

CSMA (non persistente/1-persistente/p-persistente) modi differenti di gestire le collisioni

CSMA/CD

Collision Detection (CSMA/CD): i nodi rilevano le collisioni e le interrompono per evitare sprechi di risorse

CSMA/CA

Collision Avoidance (CSMA/CA): i nodi cercano di evitare le collisioni anticipando possibili interferenze

Topologia Ethernet (bus & stelle)

Topologia a bus: un singolo cavo con tutti i nodi connessi
Topologia a stella: un dispositivo centrale (hub o switch) collega tutti i nodi

Ethernet-Switch

Hub: ripetitori di livello 1
Switch: dispositivi di livello 2 (data link) più attivi, memorizzano e inoltra i frame in base agli indirizzi MAC, gestiscono collisioni
Funzionalità: trasparenza, plug-and-play, autoapprendimento

Tabella di inoltro (Switch)

La tabella di inoltro indica l'interfaccia per raggiungere un indirizzo MAC
Autoapprendimento, aggiornamento, cancellazione righe
Algoritmi: filtraggio e inoltro frame tramite la tabella

Switch: Autoapprendimento (Backward Learning)

Lo switch impara quali host possono essere raggiunti attraverso ogni interfaccia
Alla ricezione di ogni frame, lo switch memorizza la porta di origine dell'host e il suo indirizzo MAC.
Questo algoritmo è fondamentale per l'inoltro di frame.

Switch: Filtraggio e inoltro

Se lo switch vede che la destinazione di un frame è su un'altra porta, li inoltra
Se la destinazione è sulla stessa porta, non inoltra il frame

Algoritmo CSMA/CD in Ethernet

Metodo per gestire l'accesso al mezzo di trasmissione Ethernet
Ripetizioni a ritardo casuale per evitare collisioni
Ritrasmissioni in caso di collisioni

Standard Ethernet 802.3

Numerosi standard differenti
Variazioni nelle velocità di trasmissione (2Mbit/s, 10Mbit/s, etc.)
Utilizzo di diversi mezzi fisici (fibre ottiche, cavo a doppini)

Evoluzione di Ethernet

Ethernet ha subito molte evoluzioni nella velocità e la capacità di collegamento
Caratteristiche: tecnologie come Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e 40/100 Gigabit Ethernet

Ethernet: connessione? ACK/NACK?

Ethernet è una tecnologia connectionless senza controllo di flusso attraverso ACK/NACK
Si basa su CRC per il rilevamento di errori, ma la consegna non è garantita. La correzione degli errori è gestita da protocolli a livello superiore (es., TCP)

Altro esempio (Switch multipli)

Gli switch apprendono e gestiscono l'inoltro attraverso più switch senza perdita di dati durante le comunicazioni.
Il meccanismo di memorizzazione e inoltro è lo stesso sia con 1 che con più switch

Rete istituzionale

Rete tipica con un router per le connessioni esterne
Server mail e web sono disponibili
I server sono connessi a interfacce di rete per le connessioni ai computer.
Il router si collega direttamente alle reti più esterne.

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Description

Questo quiz esplora vari aspetti delle reti ALOHA, inclusi throughput, collisioni e tecnologie di accesso. Metterà alla prova la tua conoscenza delle differenze tra ALOHA puro e ALOHA slotted, oltre a questioni relative al livello data link e al rilevamento degli errori. Ideale per studenti di informatica e ingegneria delle reti.