Reti
(già “Reti diCalcolatori”)
RenatoLoCigno eMicheleSegata
AA2016-2017
http://disi.unitn.it/locigno/teaching-duties/reti
Copyright
Quest’operaèprotettadallalicenza:
CreativeCommons
Attribuzione-Noncommerciale-Nonoperederivate
2.5ItaliaLicense
Peridettagli,consultare
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/
2
RetiRenatoLoCigno- Introduzione
Organizzazione
• Teoria(dominante)
• Esercizi(servonoacapirelateoria)equalchelaboratorio
• Gliesercizisonopropostiinsiemeallateoria,espessola
soluzioneèsoloaccennata
– Rivedeteliacasa
– Secisonodubbi,chiedetelalezionedopo
• Sulsitodelcorsositrovaildettagliodellelezionisvolte
– Lucidi
– Giornidilezione/esercitazione
– Informazionivarie,contatti,labachecadelcorso,ledatedi
esame,…
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
3
Organizzazione
•
•
•
•
•
•
•
Introduzioneedefinizionigenerali
modelliarchitetturale(OSIeTCP/IP)eprospettivastorica
Livelloapplicativo(http,ftp,telnet,...)
Livelloditrasporto(UDP/TCP)
Livellorete(IP)
LivelloDataLink(Ethernet)
LivelloFisico(mezzitrasmissivietrasmissionedisegnali
digitalieanalogici)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
4
Modalitàd’esame
• Scritto,basatosuesercizicomequelliaccennatialezioneesu
domande,ancheteoricheeancheinter-argomento,tesea
capireillivellodiapprendimentodeiconcettifondamentalie
dellebasi.Sonodisponibilituttigliscrittivecchi...senza
soluzioni.
• L’oraleintegraloscritto,inparticolarese:
– Scrittovicinoallasufficienza
– Cisonodubbisulloscritto
– Perconfermarevotialti(>27)
• Salvocasi particolari loscritto conta 2/3el’orale 1/3delvoto
finale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
5
Libriditesto
• J.Kurose,K.Ross,
”ComputerNetworking:ATopDownApproach,” 7th
edition,Addison-Wesley
– Consiglio diusare laversione inglese,anche seil corso è in
italiano
– Anche a6a ela5a edizioni possono anche snfsre bene
• Altri testi consigliati
– A.Tanenbaum,“RetidiCalcolatori,”Pearson,Prentice Hall
– D.Comer,“InternetworkingwithTCP/IP”vol.1
• Materiale supplementare è disponibile insul sito del
corso insieme alle slidesdelle lezioni
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
6
Scopodelcorso
• Fornirelebasiconcettualietecnologicheperle“Retidi
Calcolatori”e,ingenerale,perisistemidistribuitieleretidi
telecomunicazione
– ades.Local AreaNetwork,Internet, telefoni,WSN,…
• Cioccuperemodi:
– protocollidicomunicazione
– architetturedeidiversielementichecompongonounarete
• Approccio“top-down”
– partiamodaconcettieprincipigenerali(conInternetcome
riferimento)
– passiamoallivelloapplicativo
• trasmissionedimessaggi
– poisemprepiù “dentro”laretefinoallivellofisico
• trasmissionedipacchetti,bit,segnali
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
7
Servizi efunzioni
nelle reti
ditelecomunicazione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
8
ITUedIETF
• LaInternationalTelecommunicationUnion(ITU)èunentedi
standardizzazionelegalmentericonosciuto(ONU)che
regolamentailfunzionamentodelleretiditelecomunicazione
– MoltedelledefinizionidatesonoripresedastandardITU
– GlistandardITUsichiamano“recommendation”
• LaInternetEngineeringTaskForce(IETF)èunentedi
standardizzazionedifatto(nonlegalmentericonosciuto)che
definisceilfunzionamentodeiprotocollicheregolanoil
funzionamentodiInternet
– LamaggiorpartediquestocorsoèlegatoaglistandarddiInternet,
chiamatiRFC(RequestForComment)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
9
Definizioni
• Comunicazione:trasferimentodiinformazionisecondo
convenzioniprestabilite
• Telecomunicazione:qualsiasitrasmissioneericezione
disegnalicherappresentanosegni,scritturaimmaginie
suono,informazionidiqualsiasinatura,attraversocavi,
radiooaltrisistemiotticieelettromagnetici
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
10
Esempio1
• Gliapparecchitelefonicisonoterminalidiutente
collegatiaunaretechefornisceservizidi
telecomunicazione.Ilservizioèlatelefonia.
RETE
DI
TLC
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
11
Esempio2:Internet
•
•
host=sistema terminale
applicazioni direte
PC
Rete mobile
ISP nazionale
o internazionale
server
Portatile
Telefono
cellulare
•
•
collegamenti
– rame,fibra ottica,onde
elettromagnetiche,
satellite
router: instrada i pacchetti
versolaloro destinazione
finale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
Punti di
accesso
Collegam.
cablato
Rete domestica
ISP distrettuale
Rete aziendale
router
12
Servizieapplicazioni
• ServizieapplicazionisonopraticamentesinonimiinInternet
• Sonociòchevediamodellaretecomeutenti
• Laretesupportailservizio
tramiteopportune
funzioni
SERVIZI E APPLICAZIONI
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
13
Definizioni
• Servizioditelecomunicazione:
ciòchevieneoffertodaungestorepubblicooprivatoai
propriclientialfinedisoddisfareunaspecificaesigenza
ditelecomunicazione
• Funzioniinunareteditelecomunicazioni:
operazionisvolteall’internodellaretealfinedioffrirei
servizi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
14
Funzioni:esempi
• Sollevandoilmicrotelefono(o
schiacciandoiltasto
invio/verdesulcellulare!!)si
indicaallaretel’iniziodiuna
proceduradichiamata
• “clikkando”suunlinkinun
browsersiindicaalle
funzionidiretedelproprio
host discaricareuna
paginaweb(ounfilmatoo
...)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
15
Definizioni
• Trasmissione:iltrasferimentodisegnalidaunpuntoaunoopiù
altripunti
• Commutazione:ilprocessodiinterconnessionediunità
funzionali,canaliditrasmissioneocircuitiditelecomunicazione
periltemponecessarioperiltrasferimentodisegnali
• Segnalazione:loscambiodiinformazionicheriguardano
l’apertura,ilcontrolloelachiusuradiconnessionielagestionedi
unareteditelecomunicazione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
16
Servizi:classificazione
• Iservizioffertidaunaretepossonoessereclassificatiin
baseascelte“qualitative”
–
–
–
–
–
Orientatiallaconnessioneomeno
Diffusivi/interattivi
Conversazionaliomeno
Multimedialiomonomediali
Servizidibase/aggiuntivi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
17
Tassonomia dei servizi
SERVIZIDITELE-COMUNICAZIONE
ORIENTATIALLA
CONNESSIONE
NONORIENTATIALLA
CONNESSIONE
INTERATTIVI
CONVERSAZIONALI
DIFFUSIVI
NONCONVERSAZIONALI
MONO
MEDIALI
RADIO
MONO
MEDIALI
MULTI
MEDIALI
TELEFONO
TELE
LAVORO
MONO
MEDIALI
DIFFUSIVI
MULTI
MEDIALI
MULTI
MEDIALI
TV
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
MONO
MEDIALI
NONCONVERSAZIONALI
MULTI
MEDIALI
SOCIAL
NETWORK
SERVIZIAGGIUNTIVI
CONVERSAZIONALI
ALLARMI
MULTI
MEDIALI
TRASF.
FILE
SEGRETERIA
INTERATTIVI
WEB
ALLEGATI
MONO
MEDIALI
MULTI
MEDIALI
E-MAIL
MONO
MEDIALI
CHAT
PEC
18
Servizi:caratteristiche
• Iservizipossonoancheesserecaratterizzatiinbasea
criteripiù“quantitativi”
–
–
–
–
–
–
Ritardodiconsegna
Perditadiinformazione
Quantitàdiinformazionedatrasmettere
Sincronizzazionetrasorgenteedestinazione
Dimensionedelleunitàdati
...
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
19
Banda,capacità,velocità(1)
• Teoriadeisegnali:
o Banda=ampiezzaspettralediunsegnaleodiun
canaletrasmissivo
• Retiditelecomunicazione:
o Banda=quantitàdidati(bit)perunitàditempo
(secondi)
• Capacitàdiuncanale:massimavelocitàtrasmissiva
(bit/s)delcanale
o dipendedallatecnologiaconcuisonorealizzati
trasmettitoreericevitoreedal“mezzo”trasmissivo
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
20
Banda,capacità,velocità(2)
• Traffico offerto: quantità di dati per unità di tempo che
una sorgente cerca di inviare in rete
• Traffico smaltito (Throughput): porzione di traffico offerto
che riesce ad essere consegnata correttamente alla
destinazione
• Relazioni:
o Throughput ≤ capacità del canale
o
Throughput ≤ traffico offerto
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
21
Canali
Modalità dicomunicazione
Topologie
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
22
Reteditelecomunicazione
• Definizione:
o Rete: uninsiemedinodiecanalichefornisceuncollegamento
tradueopiùpuntiperpermetterelatelecomunicazionetra
essià GRAFI
• Sichiamanodo unpuntoincuiavvienelacommutazione(un
routerinInternet)
• Sichiamacanale unmezzoditrasmissioneoppureun
collegamentologico,realizzatotramitediversimezzidi
trasmissione(es.ilcollegamentoaInternetdacasa,unafibra
ottica,ilcollegamentotrasmartphone estazioneradiobaseLTE)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
23
Tipidicanale
CanalePunto-Punto
• Duesolinodicollegatiagliestremidelcanale
A
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
B
24
Tipidicanale
CanaleMulti-Punto
• Piùnodicollegatiadununicocanale:un
nodomasterenumerosislave
Master
Slave
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
25
Tipidicanale
CanaleBroadcast
• Ununicocanaledi
comunicazione,condivisoda
tuttiinodi
• L’informazioneinviatadaun
nodoèricevutadatuttiglialtri
• Idatitrasmessidevono
contenerel'indirizzodelnodo
destinazione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
AP
26
Topologie delle reti
• Ladisposizionedinodiecanalidefiniscelatopologiadellarete
ditelecomunicazione
• UnatopologiadireteèdefinitadaungrafoG=(V,A)
o
o
V=insiemedeivertici
(raffiguratidacerchi- nodi)
A=insiemedegliarchi
(raffiguratidasegmenti- canali)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
27
Topologie delle reti
• Gliarchipossonoessere:
o
o
diretti
(segmentiorientati- canaliunidirezionali)
nondiretti
(segmentinonorientati- canalibidirezionali)
• Definiamo:
o
o
N=|V|
C=|A|
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
28
Topologie amaglia completa
• C=N(N-1)/2
• Vantaggio:tolleranzaaiguasti(moltipercorsi
traduenodi)
• Svantaggio:elevatonumerodicanali
A
• Esistonomoltipercorsialternativi,maunsolo
percorsodiretto(1solocanale)
B
E
• Esisteunasceltaovviadipercorsoaminima
distanza
D
C
• Èusatasoloquandoinodisonopochioppure
nelleretilogichedoveil“canale”nonimplica
l’usodirisorsefisiche(es.P2P)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
29
Topologia adalbero
• C=N-1
• Svantaggio:vulnerabilitàaiguasti(soloun
percorsotraduenodi)
• Vantaggio:bassonumerodicanali
• Èusataperridurreicostiesemplificarela
stesuradeicanali
• Esisteunasolasceltadipercorsotraogni
coppiadinodi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
A
B
E
D
C
30
Topologia astella
• C=N(centrostellanonènodo)
• Svantaggio:vulnerabilitàaiguastidel
centrostella
• Vantaggio:bassonumerodicanali
• E’usataperridurreicostiesemplificarela
stesuradeicanali
• Ogninodohaun’unicasceltadipercorso
possibile
• Tuttalacomplessitànellasceltadei
percorsièdemandataalcentrostella
• Usatanelleretilocali,nelleretivia
satellite,nelleretiradiocellulari
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
A
B
E
D
C
31
Topologia amaglia (mesh)
• N-1<C<N(N-1)/2
• Svantaggio:topologianonregolare
• Vantaggio:tolleranzaaiguastienumero
dicanaliselezionabileapiacere
• Instradamentocomplesso:esisteun
elevatonumerodipercorsialternativi
• Èlapiùusata(Internet,telefonia)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
A
B
E
D
C
32
Topologia adanello
• Puòessereunidirezionaleobidirezionale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
33
Topologia adanello
• C=N/2 perl’anellounidirezionale
• C=N perl’anellobidirezionale
• Èmoltousatainretilocaliemetropolitaneepercostruire
topologiemagliate realizzatecomeanelligiustapposti
• Esistonounooduepercorsipossibiliperognicoppiadinodi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
34
Topologia adanello
• Incasodiguastol’anellobidirezionaleassicuralasopravvivenza
dellarete(acapacitàdimezzata):l’anellobidirezionaleèlapiù
semplicetopologiacheconsenteuninstradamentoalternativoin
casodiguasto.
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
35
Topologia abus
• C=N-1perilbusattivo(caso
particolaredialbero)
• C=1perilbuspassivo
• Esisteunasolasceltapossibiledi
percorsotraognicoppiadinodi
• Usata (unavolta,ormaisempremeno)
inretilocali
A
B
E
D
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
C
36
Internet:unapanoramica
contestualizzata
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
37
Che cos’è Internet?
•
•
host=sistema terminale
applicazioni direte
PC
Rete mobile
ISP nazionale
o internazionale
server
Portatile
Telefono
cellulare
•
•
collegamenti
– rame,fibra ottica,onde
elettromagnetiche,
satellite
router: instrada i pacchetti
versolaloro destinazione
finale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
Punti di
accesso
Collegam.
cablato
Rete domestica
ISP distrettuale
Rete aziendale
router
38
OggiInternetèanche...
Tostapane Web +
previsioni del tempo
Cornice IP
http://www.ceiva.com/
Il web server più piccolo del mondo
http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
Telefonia Internet
39
Checos’èInternet
• Un insieme diprotocolli: definisce il formato el’ordine dei messaggi
scambiati fra dueopiù entità incomunicazione
– es.:TCP,IP,HTTP,Skype,Ethernet
Rete mobile
• Internet:“retedelle reti”
– struttura gerarchica
– Internetpubblica eintranetprivate
• StandardInternet
– RFC:Requestforcomments
– IETF:InternetEngineeringTaskForce
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
ISP nazionale
o internazionale
Rete domestica
ISP distrettuale
Rete aziendale
40
Che cos’è Internet
• Infrastruttura dicomunicazione
perapplicazioni distribuite:
– Web,VoIP,e-mail,giochi,ecommerce,condivisione di
file
• Servizi forniti alle applicazioni:
– servizio affidabile dalla
sorgente alla destinazione
– Servizio “besteffort”(non
affidabile)senza connessione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
41
Aiconfinidellarete
• sistemi terminali (host):
– fanno girare programmi applicativi
– es.:Web,e-mail
– situati all’estremità diInternet
• architettura client/server
– L’host clientrichiede ericeve un
servizio daunprogramma serverin
esecuzione su unaltro terminale
– es.:browser/serverWeb;
client/servere-mail
• architettura peertopeer
– uso limitato (oinesistente)diserver
dedicati
– es.:Skype,BitTorrent
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
peer to peer
client/server
42
Lastrutturadella rete
• Nella periferia della rete:
– applicazioni esistemi terminali
– reti,dispositivi fisici
– collegamenti cablati ewireless
• Alcentro (core)della rete:
– routerinterconnessi
– laretedelle reti
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
43
Cos’èunprotocollo?
Protocolliumani:
• “Cheoresono?”
• “Hounadomanda”
• Presentazioni
…inviodispecificimessaggi
…quandoilmessaggioèricevuto,
vengonointrapresespecifiche
azioni,osiverificanoaltrieventi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
Protocollidirete:
• Dispositivihardwaree
software,nonumani
• Tuttal’attivitàdicomunicazione
inInternetègovernatadai
protocolli
Unprotocollodefinisceilformatoel’ordine
deimessaggiscambiatitradueopiù
entitàincomunicazione,cosìcomele
azioniintrapreseinfaseditrasmissione
e/oricezionediunmessaggioodiun
altroevento
44
Cos’èunprotocollo?
Protocolloumanoeprotocollodirete
Ciao
Richiesta di
connessione TCP
Ciao
Risposta di
connessione TCP
Sai l’ora?
Get http://www.awl.com/kurose-ross
2:00
tempo
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
<file>
45
Componentidiunprotocollo
• Sintassi
– Insiemedeiformati(intestazioni,tag,...)checonsentonoil
riconoscimentodiunmessaggio
– Alivellofisicositrattadisegnali,correnti,tensioni,...
– Alivellipiù alti dinumero dibit/byte,segnificato dicampi,tag
(es.html)
• Semantica
– Algoritmichedefinisconoilfunzionamentodiunprotocollo,es.
seunpacchettovienepersoallorabisognaritrasmetterlo
• Temporizzazione
– Logicatemporaledifunzionamentodiunprotocollo,timeout
(es.perritrasmettereunpacchettoinmancanzadiACK),eventi,
...
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
46
Cos’èunprotocollo
• Unmododicomunicaretradueentitàastratte,tipicamentedue
processisuuncalcolatore
• Unprotocollovienedefinitotradueentità“pari”(opeer ininglese)
inquantoentitàche“parlanolastessalingua”
PROTOCOLLO
Entità A
Entità B
FLUSSODIINFORMAZIONI
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
47
Internetèunprotocollo?
• NO,Internetèl’insiemedelleretiedeiservizibasati
sull’architetturaprotocollarechiamataTCP/IP
• ArchitetturaProtocollare(opila,ostack):
insiemedeiprotocolliedellelorointer-relazionichedefiniscono
unaarchitetturalogicaefisicadicomunicazione
PROTOCOLLO3
Entità A3
Entità B3
PROTOCOLLO2
Entità A2
Entità B2
stack
PROTOCOLLO1
Entità A1
Entità B1
FLUSSODIINFORMAZIONI
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
48
