ArNet: Difference between revisions

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Un protocollo che implementa i livelli datalink (ISO/OSI 2), rete (ISO/OSI 3) e trasporto (ISO/OSI 4) per lo scambio di piccoli blocchi di dati (da 0 a 1024 byte) tra piccoli gruppi di nodi (massimo 255), connessi da un mezzo fisico trasmissivo condiviso. e' pensato per essere appggiato su [[arPhy]].
[[Category:Telecom]]
''protocollo per micro-reti''
 
http://ciapini.wiki.contaminati.net/sites/ciapini/images/Decapsulation.gif
 
http://nebbia.esiliati.org/repos/cesco/armando/armando.X/net/arnet/
 
Un protocollo che implementa i livelli '''datalink''' (ISO/OSI 2), '''rete''' (ISO/OSI 3) e '''trasporto''' (ISO/OSI 4) per lo scambio di piccoli blocchi di dati (da 0 a 1024 byte) tra piccoli gruppi di nodi (fino a 254), connessi da un mezzo fisico trasmissivo condiviso. E' pensato per essere appggiato su [[arPhy]].


Diversamente dai sistemi a layer, il trasporto dei dati in arNet viene caratterizzato da delle features liberamente combinabili.
Diversamente dai sistemi a layer, il trasporto dei dati in arNet viene caratterizzato da delle features liberamente combinabili.


arNet si preoccupa SOLO (e non sempre) di:  
arNet si preoccupa sempre di:
 
* [[#Default header|framing]]
* [[#Indirizzamento|indirizzamento]]
 
ed opzionalmente di:


* [[#Indirizzamento|addressing]]
* [[#VC Header|Virtual Circuit]]
* [[#VC Header|Packet reordering]]
* [[#EC Header|Error detection & control]]
* controllo di flusso
* routing
* routing
* [[#Virtual circuit]]
* [[#Packet Reordering]]
* media access control
* media access control
* [[#Framing]]


altre features vanno implementate altrove: datagram/virtual circuit transport, crittografia...


un ''pacchetto'' arNet e' composto da:
* l'''header'', composto da uno a 16 [[#Header Block]] da 4 byte ognuno
* il ''payload'', zero a 256 Payload Block da 4 byte ognuno, fino ad un totale di 1024 bytes di payload


== Framing ==
la lunghezza dell'intero messaggio e' pari a 4 + (header_size * 4) + payload_size bytes


um ''pacchetto'' arNet e' composto da:
minimo: 4 bytes
* l'''header'', composto da uno o piu [[#Header Block]] da 4 byte ognuno
* il ''payload'', zero o piu [[#Payload Block]] da 4 byte ognuno


la lunghezza dell'intero messaggio sara sempre 4 + (header_size * 4) + (payload_size * 4) bytes
massimo: 4 + (2^4) * 4 + (2^10) = 1092 bytes


minimo: 4 bytes
== indirizzamento fisico ==


massimo: 4 + (2^8) * 4 + (2^4) * 4 = 1092 bytes
l'indirizzo fisico e' di 8 bit


== Indirizzamento ==
il multicast e' semplicemente un indirizzo di ricezione secondario sui client


Lo spazio di indirizzamento di arNet e' composto di 4 sottolivelli da 2^8 indirizzi ognuno.
src e dst sono significativi solo sul canale fisico, e' normale che ci siano client omonimi su due canali diversi


un nodo ha un indirizzo del tipo L0 xx L1 yy L2 zz L3 ww (brevemente xx.yy.zz.ww)
l'indirizzo 0 e' broadcast.
 
durante l'invio il mittente ha bisogno di specificare solo i livelli dell'indirizzo del destinatario sono differenti dai propri. questo incoraggia una topologia di rete che imiti la struttura dell'indirizzamento (ad esempio una rete ad albero), minimizzando il la complessita delle strategie di routing.


== Routing ==
== Routing ==
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== Header Block ==
== Header Block ==


sono una serie di almeno 1 blocchi con dimensione sempre 4 bytes (1 Data Block) che precedono sempre una serie di zero o piu blocchi dati.
sono una serie di almeno 1 blocchi con dimensione sempre 4 bytes che precedono sempre una serie di zero o piu blocchi dati.


il primo blocco e' chiamato '''default header''' ed e' sempre presente.
il primo blocco e' chiamato '''default header''' ed e' sempre presente.


i blocchi header successivi sono indicati dall' '''header type'''
I blocchi header successivi sono opzionali e sono distinguibili a seconda del '''header type'''. Puo esistere un solo header per ogni '''header type'''
 
i blocchi header subiscono tutti block-coding -> [[#Interleaver]]
 
 


=== Default header ===
=== Default header ===
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campi:
campi:
* '''protocol''' numero di protocollo. arNet = 0x1
* '''protocol''' numero di protocollo. arNet = 0b01
* '''header_size''' numero di header che seguono il default header.  
* '''header_size''' numero di header che seguono il '''default header'''.  
* '''payload_size''' dimensione del blocco dati che segue in byte, viene poi paddato fino a un multiplo di 4
* '''payload_size''' dimensione del blocco dati che segue in byte, viene poi paddato fino a un multiplo di 4
* '''src''' indirizzo del mittente  
* '''src''' indirizzo fisico del mittente  
* '''dst''' indirizzo del destinatario
* '''dst''' indirizzo fisico del destinatario
 
=== VC Header ===


il multicast e' semplicemente un indirizzo di ricezione secondario sui client
* la tripla (src, vci, sequence) e' un id univoco del pacchetto nel canale.
 
{|style="color:green; background-color:#ffffdd;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
||4b (htype)
||1b (ACKreq)
||1b (ACK)
||10b ()
||8b (sequence)
||8b (acknowledge)
|}
 
* '''htype''' tipo header 0x6
* '''ACKreq''' il mittente attende un ACK per eliminare dal buffer il pacchetto
* '''ACK''' conferma ricezione pacchetto
* '''sequence''' numero di sequenza del pacchetto. puo incrementare oppure tornare a zero.
* '''acknowledge''' conferma della sequenza mittente
 
=== EC Header ===
 
conferma che il messaggio e' stato trasportato senza essere danneggiato. se c'e' pericolo di perdita integrale del pacchetto, conviene usarlo assieme ad un header VC.
 
{|style="color:green; background-color:#ffffdd;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
||4b (htype)
||2b (algo)
||1b (ARQ)
||1b (ACK)
||24b (value)
|}


src e dst sono significativi solo sul canale fisico, e' normale che ci siano client omonimi su due canali diversi
* '''htype''' tipo header 0x2
* '''algo''' algoritmo (00 = CRC-24 di OpenPGP)
* '''ARQ''' se 1, abilitita la modalita' ARQ stop-and-wait: il nodo mittente manda il pacchetto seguente solo dopo la conferma con un ACK da parte del destinatario.
* '''ACK'''' se 1, conferma la corretta ricezione dell'ultimo pacchetto
* '''value''' valore crc di tutto il blocco dati


l'indirizzo 0 e' broadcast.
letture:
* [http://www.ece.cmu.edu/~koopman/thesis/maxino_ms.pdf The Effectiveness of Checksums for Embedded Networks]
* [http://www.zlib.net/crc_v3.txt A PAINLESS GUIDE TO CRC ERROR DETECTION ALGORITHMS]


=== Segment Access Advertisement Header ===
=== Segment Access Advertisement Header ===
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Request-To-Send (RTS), richiesta di prenotazione slot.
Request-To-Send (RTS), richiesta di prenotazione slot.


* queue_size
* '''fecn''' forward congestion notification. il nodo ha la coda di output piena e ha bisogno di trasmettere prima possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
* '''fecn''' forward congestion notification. il nodo ha la coda di output piena e ha bisogno di trasmettere prima possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
* '''becn''' backward congestion notification. il nodo ha la coda di input piena e chiede che gli si mandino i dati piu tardi possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
* '''becn''' backward congestion notification. il nodo ha la coda di input piena e chiede che gli si mandino i dati piu tardi possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
Line 193: Line 235:
Il router risponde alle prenotazioni di slot tempo/canale con questo header.
Il router risponde alle prenotazioni di slot tempo/canale con questo header.


* '''htype''' tipo header 0x2
* '''htype''' tipo header 0x4
* '''src''' nodo che deve trasmettere
* '''src''' nodo che deve trasmettere
* '''dst''' nodo che deve ricevere
* '''dst''' nodo che deve ricevere
Line 199: Line 241:
* '''timeframe_offset''' momento nel quale va avviata la transazione in tempo*bloccodati
* '''timeframe_offset''' momento nel quale va avviata la transazione in tempo*bloccodati
* '''window_size''' durata massima della transazione in blocchi dati
* '''window_size''' durata massima della transazione in blocchi dati
=== CRC Header ===
per avere conferma che il messaggio e' stato trasportato senza essere danneggiato
{|style="color:green; background-color:#ffffdd;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
||4b (htype)
||2b (crctype)
||1b (ackreq)
||1b ()
||16b (crc)
|}
* '''htype''' tipo header 0x3
* '''crctype''' tipo crc (0x0000 = CRC-24 di OpenPGP)
* '''ackreq''' il nodo chiede la conferma con un ack
* '''crc''' valore crc di TUTTO il blocco dati
=== VC Header ===
{|style="color:green; background-color:#ffffdd;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
||4b (htype)
||16b (vci)
||1b (syn)
||1b (ack)
||1b (rst)
||1b (fin)
|}
* '''htype''' tipo header 0x4
* '''vci''' virtual circuit identifier
=== SEQ Header ===
{|style="color:green; background-color:#ffffdd;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
||4b (htype)
||16b (sequence)
|}
* '''htype''' tipo header 0x4
* '''sequence''' numero di sequenza del primo data block del payload


=== Timing Header ===
=== Timing Header ===
Line 249: Line 250:
|}
|}


* '''htype''' tipo header 0x5
* '''htype''' tipo header 0x8
* '''date''' days from epoch
* '''date''' days from epoch
* '''time''' seconds of day
* '''time''' seconds of day
Line 256: Line 257:


TODO il pacchetto viene mandato esclusivamente dai router ad altri router per descrivere la topologia della rete
TODO il pacchetto viene mandato esclusivamente dai router ad altri router per descrivere la topologia della rete
== Cifratura ==
algoritmo di cifratura: AES-256 (blocco 128 bit, chiave 256 bit)
la chiave e' composta di 64 caratteri esadecimali
il blocco crittato e' sempre di 16byte
*http://www.literatecode.com/aes256 sembra ok, volendo si puo ottimizzare qualcosa per i 16bit
*http://libtom.org/?page=features&newsitems=5&whatfile=crypt se non e' troppo grosso, e' il piu portabile
*http://gladman.plushost.co.uk/oldsite/AES/
*http://axtls.sourceforge.net/
*http://www.matrixssl.org/
*http://polarssl.org/
*http://www.yassl.com/yaSSL/Products-cyassl.html
----


== Letture ==
== Letture ==
Line 287: Line 271:
* https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1605761
* https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1605761
* http://stackoverflow.com/questions/321423/parsing-binary-data-in-c
* http://stackoverflow.com/questions/321423/parsing-binary-data-in-c
* http://www.pouzinsociety.org/images/PSOC-MovingBeyondTCP.pdf
* http://repository.wit.ie/1489/1/2010_MobiOpp_jronan_kwalsh_final.pdf
* https://www.tapr.org/pdf/CNC1986-LinkLevelProtocolsRevisited-KA9Q-WB6RQN.pdf Link Level Protocols Revisited


== Glossario ==
== CLI ==
 
* Canale: suddivisione del mezzo fisico.
** la comunicazione su un canale non collide con quelle su altri canali
** cambiare canale e' piu costoso che cambiare simbolo


* blocco: sinonimo di PDU. esistono i seguenti tipi di blocco:
[[Armando47/ArNetCLI]] e' una interfaccia testuale al protocollo arnet implementata su [[Armando47]]
** start block
** header block
** payload block

Latest revision as of 18:16, 10 April 2017

protocollo per micro-reti

Decapsulation.gif

http://nebbia.esiliati.org/repos/cesco/armando/armando.X/net/arnet/

Un protocollo che implementa i livelli datalink (ISO/OSI 2), rete (ISO/OSI 3) e trasporto (ISO/OSI 4) per lo scambio di piccoli blocchi di dati (da 0 a 1024 byte) tra piccoli gruppi di nodi (fino a 254), connessi da un mezzo fisico trasmissivo condiviso. E' pensato per essere appggiato su arPhy.

Diversamente dai sistemi a layer, il trasporto dei dati in arNet viene caratterizzato da delle features liberamente combinabili.

arNet si preoccupa sempre di:

ed opzionalmente di:


un pacchetto arNet e' composto da:

  • l'header, composto da uno a 16 #Header Block da 4 byte ognuno
  • il payload, zero a 256 Payload Block da 4 byte ognuno, fino ad un totale di 1024 bytes di payload

la lunghezza dell'intero messaggio e' pari a 4 + (header_size * 4) + payload_size bytes

minimo: 4 bytes

massimo: 4 + (2^4) * 4 + (2^10) = 1092 bytes

indirizzamento fisico

l'indirizzo fisico e' di 8 bit

il multicast e' semplicemente un indirizzo di ricezione secondario sui client

src e dst sono significativi solo sul canale fisico, e' normale che ci siano client omonimi su due canali diversi

l'indirizzo 0 e' broadcast.

Routing

Virtual circuit

arNet definisce un virtual circuit tra due nodi mediante un VCI di 16 bit. un circuito e' un canale virtuale half duplex indicato dalla tripla src/dst/vci.

l'instaurazione del circuito puo avvenire con un handshake a 1 o 3 vie.

Packet reordering

  • SequenceNumber (24bit) numero di sequenza dei data blocks del payload

Accesso multiplo al mezzo condiviso

La mancanza di controllo di collisione e la scarsa larghezza di banda per i quali e' progettato arNet impongono uno schema di accesso al mezzo che minimizzi le collisioni e le ritrasmissioni.

ci sono due scenari:

Reservation mode

richiede la presenza di un router sul canale, e organizza una multiplazione deterministica a divisione di tempo e - se disponibile - divisione di frequenza (canale).

Contention mode

ognuno fa come cazzo gli pare

Header Block

sono una serie di almeno 1 blocchi con dimensione sempre 4 bytes che precedono sempre una serie di zero o piu blocchi dati.

il primo blocco e' chiamato default header ed e' sempre presente.

I blocchi header successivi sono opzionali e sono distinguibili a seconda del header type. Puo esistere un solo header per ogni header type

Default header

E' l'header di base, sta all'inizio di ogni messaggio e si occupa dell'instradamento locale. Dev'essere implementato su ogni nodo.

2b (protocol) 4b (header_size) 10b (payload_size) 8b (src) 8b (dst)

campi:

  • protocol numero di protocollo. arNet = 0b01
  • header_size numero di header che seguono il default header.
  • payload_size dimensione del blocco dati che segue in byte, viene poi paddato fino a un multiplo di 4
  • src indirizzo fisico del mittente
  • dst indirizzo fisico del destinatario

VC Header

  • la tripla (src, vci, sequence) e' un id univoco del pacchetto nel canale.
4b (htype) 1b (ACKreq) 1b (ACK) 10b () 8b (sequence) 8b (acknowledge)
  • htype tipo header 0x6
  • ACKreq il mittente attende un ACK per eliminare dal buffer il pacchetto
  • ACK conferma ricezione pacchetto
  • sequence numero di sequenza del pacchetto. puo incrementare oppure tornare a zero.
  • acknowledge conferma della sequenza mittente

EC Header

conferma che il messaggio e' stato trasportato senza essere danneggiato. se c'e' pericolo di perdita integrale del pacchetto, conviene usarlo assieme ad un header VC.

4b (htype) 2b (algo) 1b (ARQ) 1b (ACK) 24b (value)
  • htype tipo header 0x2
  • algo algoritmo (00 = CRC-24 di OpenPGP)
  • ARQ se 1, abilitita la modalita' ARQ stop-and-wait: il nodo mittente manda il pacchetto seguente solo dopo la conferma con un ACK da parte del destinatario.
  • ACK' se 1, conferma la corretta ricezione dell'ultimo pacchetto
  • value valore crc di tutto il blocco dati

letture:

Segment Access Advertisement Header

il pacchetto viene mandato esclusivamente dai router per istruire i nodi che sono nel segmento di rete sul proprio indirizzo globale e sulle regole di accesso al canale

il routing e' un instradamento tra segmenti diversi. ogni segmento ha un indirizzo e un livello.

tutti i nodi che ricevono il pacchetto e vogliono aderire al router devono memorizzare queste impostazioni.

i nodi fanno il possibile per non trasmettere durante la trasmissione del SAAH.

i router presenti sul segmento devono concordare sulle informazioni contenute in questo pacchetto e trasmetterlo a turno.

4b (htype) 8b (segaddr) 8b (timeframe) 8b (beacon_period) 4b (reserved_window)
  • htype tipo header 0x1
  • timeframe_size dimensione timeframe del segmento in multipli di 16byte trasmessi al bitrate corrente.
  • beacon_period il prossimo SAAH verra spedito dopo questo periodo misurato in timeframe_size, non necessariamente dallo stesso router.
  • segaddr indirizzo del segmento di rete
  • reserved_window l'offset del primo slot libero sul canale di default. i client che non hanno prenotato uno slot attenderanno almeno reserved_window*timeframe prima di trasmettere.

il tempo di riferimento del segmento viene resettato all'inizio dello start block di ogni SAAH inviato dal router

letture:

Global Routed Transport Header

viene usato dai nodi per mandare dati in maniera routed (ossia tra nodi che stanno su un segmento potenzialmente diverso).

4b (htype) 4b (ttl) 2b (seglevel) 8b (segsrc) 8b (segdst)
  • htype tipo header 0x2
  • ttl numero di hop massimi di routing. viene decrementato ad ogni hop.
  • seglevel livello gerarchico del segmento.
  • segsrc id del segmento di rete del mittente.
  • segdst id del segmento di rete del destinatario.
  • i client ignorano i messaggi con segaddr diverso dal proprio
  • i router invece li inoltrano

letture:

Slot Reservation Request Header

4b (htype) 5b (queue_size) 2b (fecn) 2b (becn) 1b (slotresreq) 1b (repeatreq)

Request-To-Send (RTS), richiesta di prenotazione slot.

  • queue_size
  • fecn forward congestion notification. il nodo ha la coda di output piena e ha bisogno di trasmettere prima possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
  • becn backward congestion notification. il nodo ha la coda di input piena e chiede che gli si mandino i dati piu tardi possibile. da 00 normale a 11 congestionato.
  • slotresreq prenotazione di slot tempo/canale. il nodo non trasmette dati e fanno fede per la prenotazione i valori del suo default header.
  • repeatreq richiesta di ripetizione del pacchetto da parte del router.

Slot Reservation Reply Header

4b (htype) 8b (src) 8b (dst) 2b (channel) 5b (timeframe_offset) 5b (window_size)

Il router risponde alle prenotazioni di slot tempo/canale con questo header.

  • htype tipo header 0x4
  • src nodo che deve trasmettere
  • dst nodo che deve ricevere
  • channel canale sul quale si devono collocare i due nodi
  • timeframe_offset momento nel quale va avviata la transazione in tempo*bloccodati
  • window_size durata massima della transazione in blocchi dati

Timing Header

4b (htype) 11b (date) 17b (time)
  • htype tipo header 0x8
  • date days from epoch
  • time seconds of day

Global Routing Advertisement Header

TODO il pacchetto viene mandato esclusivamente dai router ad altri router per descrivere la topologia della rete

Letture

CLI

Armando47/ArNetCLI e' una interfaccia testuale al protocollo arnet implementata su Armando47

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