Commutazione di Pacchetto

Reti e problematiche di Rete:
Reti geografiche e reti locali
Enrico Cavalli - [email protected]
Università di Bergamo - Anno Accademico 2008-2009
Introduzione
Reti geografiche e reti locali
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1
Rete di Calcolatori
Local Area Network (LAN)
Rete di comunicazione che collega una vasta gamma di
dispositivi per la comunicazione dei dati all’interno di una
piccola area geografica e trasferisce i dati a elevate velocità
con livelli di errore estremamente bassi (obsoleto)
Metropolitan Area Network (MAN)
Rete che interconnette reti locali che operano all’interno di una
città
Wide Area Network (WAN)
Rete che collega utenti che operano sparsi in una vasta area
geografica (ad es. tutto il mondo)
Reti geografiche e reti locali
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Rete di Calcolatori
Distanza
Processori
Processori
nello stesso
0,1 m
1m
10 m
100 m
1 km
10 km
100 km
1000 km
10000 km
Circuito
Sistema
Stanza
Edificio
Università
Città
Nazione
Continente
Pianeta
Reti geografiche e reti locali
Tipo di rete
Macchina Data Flow
Multicomputer
Rete Locale (LAN)
Rete Metropolitana (MAN)
Rete Geografica (WAN)
Internetwork
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2
Rete di Calcolatori
Interconnessione di
computer e dispositivi
tramite cavi e/o onde
radio nell’ambito di
piccole o grandi aree
geografiche
Reti geografiche e reti locali
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Rete di Calcolatori: LAN
Reti geografiche e reti locali
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3
Rete di Calcolatori: Internet
Accesso a Internet da una
stazione di lavoro tramite
un modem (MOdulatore
– DEModulatore)
Reti geografiche e reti locali
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Trasmissione Dati
Reti geografiche e reti locali
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4
Modello semplificato di comunicazione
Diagramma a blocchi e un
esempio del modello
Reti geografiche e reti locali
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Modello semplificato delle
comunicazioni dati
Reti geografiche e reti locali
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5
Trasmissione di Dati Analogici e
Numerici con Segnali Analogici
Reti geografiche e reti locali
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Trasmissione di Dati Analogici e
Numerici con Segnali Numerici
Analog Data
Reti geografiche e reti locali
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6
Codifica dei dati
Dati analogici e digitali possono essere codificati indifferentemente con
segnali analogici o digitali (Schema illustrativo ). Si presentano le situazioni:
Dati Numerici, Segnali Numerici
Ragione di scelta: gli apparati utilizzati per questo tipo di codifica sono più
semplici e meno costosi. I dati binari sono codificati direttamente in segnali
Dati Numerici, Segnali Analogici
Alcuni mezzi trasmissivi trattano solo segnali analogoci. Usato con le usuali linee
telefoniche (Modem), fibre ottiche. Codifica ASK, FSK, PSK
Dati Analogici, Segnali Numerici
Permette l’uso di moderne tecniche di trasmissione numerica. Trasmissione
preceduta dal processo di digitalizzazione (uso di Codec)
Dati Analogici, Segnali Analogici
I segnali non sono trasmessi nello spettro originale (banda base) per rendere
più efficiente la trasmissione e per attuare il multiplexing. Modulazione del
segnale su una portante per: ampiezza, frequenza e fase.
Reti geografiche e reti locali
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Tecniche di Modulazione
Codifica a traslazione di ampiezza
(ASK). Usata nelle fibre ottiche
Codifica a traslazione di frequenza
(FSK): due frequenze vicine alla
portante. Meno sensibile agli errori di
ASK
PSK sfasata di π; QPSK usa
sfasature di π/2 per trasmettere
2 bit alla volta
Reti geografiche e reti locali
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Vantaggi della Trasmissione Digitale
Convenienza economica
Rapida riduzione dei costi dovuta a tecnologie LSI/VLSI ...
Integrità dei dati
L’uso di ripetitori al posto di amplificatori permette di trasmettere a distanze maggiori e con linee di qualità inferiore
Miglior utilizzo delle risorse
Impiego di linee a larga banda che richiedono la condivisione
del mezzo. Il multiplexing è più semplice da realizzare con
tecniche numeriche (divisione di tempo) che non con tecniche
analogiche (a divisione di frequenze)
Sicurezza e riservatezza: Crittografia
Integrazione: dati analogici e numerici trattati allo stesso
modo
Reti geografiche e reti locali
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Multiplexing
Diverse sorgenti condividono un’unica linea di elevata capacità
•
•
•
•
FDM:
esempio diversi canali televisivi su cavo
TDM:
per flussi di dati
TDM Statistico: per migliorare l’efficienza del TDM
ADSL:
combinazione di TDM e FDM
Reti geografiche e reti locali
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8
Frequency Division Multiplexing
Ogni segnale in ingresso è
modulato su una differente
portante; le portanti sono
separate da una banda di
guardia per prevenire le
interferenze; i canali sono
allocati anche in mancanza di
dati.
Reti geografiche e reti locali
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Time Division Multiplexing Sincrono
Il TDM sincrono spreca slot in caso di
sorgenti inattive mentre il TDM
statistico alloca gli slot dinamicamente
in base alle richieste delle sorgenti. Il
multiplexer scandisce le linee sino a
riempire la trama di trasmissione. Il
tasso di trasmissione della linea è
minore della somma dei tassi di
trasmissione delle sorgenti e ci
possono essere problemi nei momenti
di picco.
Reti geografiche e reti locali
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Modelli Semplificati di Rete
Wide Area
Network
Reti geografiche e reti locali
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Reti di telecomunicazioni
Tecnologia di trasmissione:
Broadcast - a diffusione globale
Point-to-point
In genere: broadcast per reti piccole, punto a punto
per reti grandi
Dimensione
Reti Locali - LAN
Reti Metropolitane - MAN
Reti Geografiche - WAN
Reti di reti
Reti geografiche e reti locali
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Reti Geografiche
Reti geografiche e reti locali
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Reti di telecomunicazioni
Con un enorme numero di calcolatori collegati
(milioni/centinaia di milioni/…) su una vasta superficie:
Il broadcasting sulla rete è improponibile
Collegare ogni postazione direttamente a TUTTE le altre è
impraticabile
La soluzione adottare:
schema a maglia: connessione delle postazioni a nodi (router).
Ogni nodo è collegato a uno o più nodi adiacenti (router veloce e
potente con più porte)
instradamento: specificazione del percorso tra la postazione
origine e la postazione destinazione
Reti geografiche e reti locali
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Reti Geografiche
Nodo di rete
Reti geografiche e reti locali
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Internetwork
Reti differenti hanno, spesso, hardware e software
differenti
Necessità di dialogare con utenti di altre reti
La connessione tra reti differenti avviene per mezzo di
macchine dette gateway (nei router)
Una collezione di reti collegate viene chiamata una
internet od anche una internetwork
Una internet è ad esempio una collezione di LAN
connesse tramite una WAN, ad esempio il GARR
“internet“ e “Internet” sono differenti
Reti geografiche e reti locali
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Reti Geografiche
Coprono un’ampia area geografica
Attraversano aree pubbliche
Utilizzano, almeno parzialmente, circuiti forniti da un
gestore nazionale
Fanno uso di tecnologie quali:
Commutazione di Circuito
Commutazione di Pacchetto
Frame relay (o smistamento di trame)
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
Reti geografiche e reti locali
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Schemi di interconnessione
Rete telefonica
Rete di calcolatori
router
switch
telefonico
Esempio di commutazione di circuito
Esempio di commutazione di pacchetto
Internet
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Pacchetto
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Circuito e di Pacchetto
Nella commutazione di circuito viene costruito, tramite i nodi
della rete, un percorso tra due stazioni a loro riservato
percorso composto da una sequenza interconnessa di linee
fisiche presenti tra i nodi
Esempio: rete telefonica
Nella commutazione di pacchetto i dati sono inviati come
sequenza di pacchetti che:
seguono un percorso nella rete, da sorgente a destinazione,
attraverso i nodi
possono seguire percorsi diversi
possono arrivare in ordine diverso da quello di spedizione
Esempio: Internet
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Circuito e di Pacchetto
La commutazione di circuito è stata progettata per la comunicazione vocale: le risorse sono dedicate ad una sola comunicazione
Scarsa utilizzazione del mezzo (condivisione delle linee con TDM)
Tasso di trasmissione fisso e simmetrico
Principi della commutazione di pacchetto:
Dati trasmessi in piccoli pacchetti spezzando, se necessario, il
messaggio originale
Valore tipico 1000 byte
Ogni pacchetto contiene porzioni di dati e informazioni di controllo (tra
le informazioni di controllo appare l’indirizzo del destinatario)
I pacchetti sono ricevuti, memorizzati (brevemente) e passati ad un
altro nodo della rete
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Pacchetto
Vantaggi
Efficienza della linea: un singolo collegamento può essere condiviso da
molti pacchetti, i pacchetti sono accodati e ritrasmessi il più
rapidamente possibile
Tassi di trasmissione: ogni stazione si connette alla rete tramite il nodo
più vicino, alla propria velocità; i nodi provvedono a bufferizzare i
messaggi per armonizzare i tassi di trasmissione nella rete, (nel caso
della commutazione di circuito si hanno tassi di trasmissione rigidi)
Flessibilità: i pacchetti sono accettati anche in presenza di molto
traffico, in tale caso la consegna dei pacchetti avverrà più lentamente;
si possono utilizzare priorità
Robustezza alla caduta dei nodi
Pacchetti trattati in due modi distinti
Datagramma
Circuiti virtuali
Reti geografiche e reti locali
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Circuiti Virtuali
Si pianifica un percorso prima che i pacchetti vengano inviati
In seguito tutti i pacchetti seguiranno quel percorso
Il percorso non è dedicato a quella trasmissione
Datagramma
Ogni pacchetto è trattato individualmente
reti locali di instradamento
I Reti
nodigeografiche
prendonoedecisioni
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Commutazione di Pacchetto:
Circuiti Virtuali
Deve essere pianificato un percorso prima dell’inizio della
trasmissione dei pacchetti
Se A vuole comunicare con B invia una richiesta di connessione al
nodo più vicino, N1, che la ritrasmette ad N2, quindi ad N3, N4 sino
ad arrivare B. Se B accetta la connessione, il messaggio di risposta
viaggia nei nodi N4, N3, N2, N1 sino a B. Si è stabilita la
connessione: tutti i pacchetti da A a B viaggiano lungo il percorso
N1 .. N4, ed ogni pacchetto da B ad A lungo il percorso N4 .. N1. Si
è così definto un circuito virtuale, ogni pacchetto contiene un
identificatore di circuito virtuale e non l’indirizzo del destinatario
Non servono decisioni di routing; la chiusura della connessione
avviene tramite un apposito pacchetto: clear request
Non è un circuito dedicato, è ammessa la condivisione
Inadatto a gestire sovraccarichi o caduta di nodi
Reti geografiche e reti locali
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Funzionamento a circuiti virtuali
Si stabilisce una connessione logica tra due stazioni; i pacchetti
sono etichettati con un numero di circuito virtuale e di sequenza;
i pacchetti arrivano in ordine
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Pacchetto:
Datagramma
Ogni pacchetto è trattato indipendentemente dai
precedenti
Ogni pacchetto contiene l’indirizzo di destinazione
I pacchetti possono seguire percorsi differenti
dipendentemente dalle politiche di instradamento, dal
carico della rete, ..
Sistema flessibile in grado di gestire sovraccarichi e
caduta di nodi
I Pacchetti possono arrivare non in ordine e possono
perdersi nella rete. E’ compito del ricevente riordinare i
pacchetti e provvedere a recuperare i pacchetti persi
Ogni nodo prende decisioni di instradamento
Reti geografiche e reti locali
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Funzionamento a datagramma
Ogni pacchetto è trasmesso indipendentemente dagli altri; i
pacchetti sono etichettati con indirizoo di destinazione e numero
di sequenza; i pacchetti possono arrivare fuori sequenza
Reti geografiche e reti locali
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Commutazione di Pacchetto:
Datagramma - Circuiti Virtuali
Circuiti Virtuali
Possono provvedere alla sequenzializzazione del messaggio ed
al controllo degli errori
I pacchetti sono trasmessi più rapidamente
Non devono essere prese decisioni di routing
Meno affidabile: la perdita di un nodo implica la perdita di tutti i
circuiti che transitano per quel nodo
Datagramma
Mancanza della fase di set up: in caso di trasmissione di pochi
pacchetti la trasmissione è più efficiente
Maggiore flessibilità: il reinstradamento può essere utilizzato per
evitare la congestione di una porzione della rete
Maggiore robustezza: la caduta di un nodo può essere
sopportata con il routing
Reti geografiche e reti locali
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Dimensione
del Pacchetto
Si suppone l’esistenza di un
circuito virtuale tra X ed Y
attraverso i nodi a e b
a.
b.
c.
d.
Viene trasmesso un
messaggio di 40 byte
con una intestazione di
3 byte:
in un solo pacchetto
in due pacchetti
in 5 pacchetti
in 10 pacchetti
Reti geografiche e reti locali
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Eventi temporali nella commutazione di circuito
e nella commutazione di pacchetto
Anche senza instradamento c’è un ritardo per la bufferizzazione nel nodo
Il ritardo di propagazione è maggiore di
quello del circuito
virtuale a causa
delle decisioni di
instradamento
Trasmissione dati da 1 a 4 passando
per 2 e 3 nel caso di commutazione di
circuito e commutazione di pacchetto
Reti geografiche e reti locali
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Confronto fra tecniche di trasmissione
Commutazione di circuito
Datagrammi
Circuiti virtuali
Percorso dedicato
Nessun percorso dedicato
Nessun percorso dedicato
Trasmissione continua dei dati
Trasmissione di pacchetti
Trasmissione di pacchetti
OK per interattività
OK per interattività
OK per interattività
I messaggi non sono
memorizzati nei nodi
I pacchetti possono essere memorizzati fino alla consegna
I pacchetti sono memorizzati
fino alla consegna
Il percorso è stabilito per
l’intera trasmissione
Il percorso è fissato per ogni
pacchetto
Il percorso è stabilito per
l’intera trasmissione
Ritardo di attivazione
connessione
Ritardo di trasmissione del
pacchetto
Ritardo di attivazione connessione e di trasmissione pkt.
Un sovraccarico può bloccare
l’attivazione di una
trasmissione
Il sovraccarico aumenta il
ritardo del pacchetto
Il sovraccarico può bloccare
l’attivazione di una
connessione e aumenta il
ritardo del pacchetto
Reti geografiche e reti locali
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Confronto fra tecniche di trasmissione
Commutazione di circuito
Datagrammi
Circuiti virtuali
Commutazione numerica o
elettromeccanica
Nodi di commutazione
Nodi di commutazione
L’utente è responsabile della
protezione dei messaggi dalla
perdita
La rete può essere
responsabile dei singoli
pacchetti
La rete può essere
responsabile delle sequenze di
pacchetti
Di solito non si verifica
conversione di velocità o di
codici
Conversione di velocità e di
codici
Conversione di velocità e di
codici
Larghezza di banda fissa
Uso dinamico della banda
Uso dinamico della banda
Dopo l’avvio della chiamata
nessun bit di overhead
Bit di overhead in ogni
pacchetto
Bit di overhead in ogni
pacchetto
Reti geografiche e reti locali
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Funzionamento Interno ed Esterno
Datagramma - Circuiti Virtuali
Circuiti Virtuali Esterno – Circuiti virtuali interno
Quando l’utente richiede un circuito virtuale, la rete costruisce
un percorso che sarà seguito da tutti i pacchetti
Circuiti Virtuali Esterno – Datagramma interno
La rete tratta ogni pacchetto in modo indipendente e il circuito
virtuale deve essere gestito a un livello superiore. I pacchetti
possono essere memorizzati nell’ultimo nodo per poter essere
consegnati ordinatamente
Datagramma Esterno – Datagramma interno
Ogni pacchetto è trattato individualmente sia dal punto di vista
dell’utente che dal punto di vista della rete
Datagramma Esterno – Circuiti Virtuali interno
L’utente non vede alcuna connessione, ma la rete costruisce
internamente una connessione virtuale nel caso l’utente debba
spedire altri pacchetti al medesimo destinatario
Reti geografiche e reti locali
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Frame Relay (smistamento di trame)
I sistemi a commutazione di pacchetto introducono
ridondanza (nei dati e nelle elaborazioni) per
compensare gli errori di trasmissione
Nei moderni sistemi di comunicazione l’overhead non è
necessario e si rileva controproducente
errori ridotti e recuperabili dai sistemi terminali
gli overhead assorbono parte della capacità della rete
F.R. ottenuto eliminando la maggior parte degli
overhead introdotti per il controllo degli errori
impiegato in reti ad alta velocità (fino a 2Mbps) e basso tasso
d’errore
Reti geografiche e reti locali
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Asynchronous Transfer Mode
ATM - detta anche cell relay (a commutazione di celle)
Evoluzione del frame relay: si passa da pacchetti di
lunghezza variabile (trame) a pacchetti di lunghezza
fissa (celle) di 53 B di cui 45 di dati
Overhead ridotto (anche per l’uso di celle)
Elevata velocità: da 10Mbps fino al Gbps
E’ in grado di offrire canali virtuali multipli a tassi di
trasmissione costanti utilizzando una tecnologia a
commutazione di pacchetto
Nato per sostituire, nelle reti telefoniche, il sistema a
commutazione di circuito
Reti geografiche e reti locali
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Asynchronous Transfer Mode
Vantaggi della commutazione di celle rispetto alla
commutazione di circuito:
Maggiore flessibilità: adatta al traffico a velocità sia costante
(audio, video) che variabile (dati)
Migliore della commutazione di circuito alle elevatissime velocità
di trasmissione ormai raggiunte
ATM è orientata alla connessione: la consegna delle
celle non è garantita, l’ordine sì
155 MB sono necessari per televisione ad alta definizione
622 MB per permettere 4 canali ATM
Reti geografiche e reti locali
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Servizi orientati alla connessione
Garantisce che le informazioni non vadano perse
Garantisce l’ordine di consegna dei pacchetti
Deve essere definita una connessione logica, anche attraverso una
negoziazione
E’ un servizio affidabile
Esempio:
Reti geografiche e reti locali
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Servizi non orientati alla connessione
Non serve una connessione logica
Non garantisce che le informazioni non vadano perse o
arrivino tempestivamante
Non garantisce l’ordine di consegna dei pacchetti
E’ un servizio non affidabile, la sua affidabilità è
garantita a un livello superiore
Esempio: il servizio postale, la posta elettronica, la
commutazione di pacchetto a datagrammi
Reti geografiche e reti locali
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Protocolli
Reti geografiche e reti locali
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Architettura semplificata per il
trasferimento dei file
Provvede alle conversioni di
formato, si assicura che il
file system di destinazione sia
pronto a ricevere file
Controlla che i comandi ed i
dati siano scambiati in modo
affidabile e che il sistema
ricevente sia in grado di
accettare dati
Reti geografiche e reti locali
Identifica il sistema
destinazione ed attiva un
percorso attraverso la rete
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Livelli dell’architettura
Il livello di Applicazione: contiene la logica necessaria a
supportare le varie applicazioni, quali: e-mail, file transfer, accesso
remoto, . . .
Il livello di Trasporto: offre servizi in grado di garantire uno
scambio dati affidabile; realizza funzionalità indipendenti sia dal tipo
di rete utilizzata che dalle applicazioni che le richiedono. Offre
servizi che saranno richiesti da più applicazioni.
Il livello di Accesso alla rete: Si occupa dello scambio di dati tra
computer e rete; il computer che invia dati fornisce un indirizzo di
destinazione ... ; l’applicazione può richiedere servizi aggiuntivi alla
rete ... ; questo livello deve essere specifico per il tipo di rete
utilizzata ( LAN, a commutazione di circuito, a commutazione di
pacchetto, ... )
Reti geografiche e reti locali
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Architetture protocollari e reti
Bisogna riuscire ad
individuare il sistema nella
rete: indirizzamento tramite
Numero IP
Serve un indirizzo per
identificare l’applicazione:
SAP (ISO-OSI), PORTA
(TCP-IP)
Reti geografiche e reti locali
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Protocolli in una
architettura semplificata
Dialogo Virtuale
Scambio Fisico
di informazioni
Reti geografiche e reti locali
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Protocolli in una
architettura semplificata
Un’applicazione in X, per inviare un blocco dati a un’applicazione in
Y, invia al livello di trasporto: il blocco dati, l’indirizzo del
destinatario e il punto di accesso al servizio del destinatario.
Il livello di trasporto potrebbe suddividere il messaggio in pacchetti
più piccoli ad ognuno dei quali aggiunge un’intestazione di trasporto
(SAP di destinazione, numero di sequenza, codice di controllo degli
errori, . . ) e passa ogni blocco così costruito (PDU di trasporto) al
livello di rete, assieme all’indirizzo del destinatario
Il livello di rete provvede a trasmettere il pacchetto dal computer X
alla rete dopo avere aggiunto una intestazione di rete (indirizzo del
calcolatore Y, richiesta di servizi, ... ) costruendo una PDU di rete
PDU: Protocol Data Unit
Reti geografiche e reti locali
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Protocol Data Unit
Dati dell’applicazione
Intestazione
Intestazione
Intestazione
Blocco dati
PDU di trasporto
Pacchetto
Blocco dati
PDU di trasporto
Intestazione
RETE
Pacchetto
Reti geografiche e reti locali
53
Funzionamento di una Architettura Protocollare
Call Transport( Record,DSAP,DHOST, ServiziRichiesti )
TPDU := ( DSAP, Numerosequenza, CC, ..., Dati )
Call Network( DHOST, Priorità, ..., TPDU)
Pacchetto := ( DHOST, TPDU )
RETE
Reti geografiche e reti locali
PDU di Rete
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TCP / IP
Reti geografiche e reti locali
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L’architettura protocollare TCP/IP
Sviluppata dalla Defense Advanced Research Project Agency
(DARPA) per la rete ARPANET ed indicata come suite di protocolli
TCP/IP. Le richieste del DoD portarono ad una rete a
commutazione di pacchetto basata su un livello di trasporto privo di
connessione
Usata da Internet
Non esiste un modello architetturale ufficiale, ma standard
operativi. Si possono identificare 5 livelli:
Livello di applicazione
Livello di trasporto
Livello di Internet
Livello di accesso alla rete
Livello fisico
Reti geografiche e reti locali
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L’architettura protocollare TCP/IP
Applicazione
Applicazione: la logica per supportare le diverse applicazioni;
conterrà un modulo distinto per ogni applicazione
TCP
TCP: (Transmission Control Protocol): il livello host to host o
livello di trasporto, garantisce una consegna affidabile dei
pacchetti su una rete non affidabile
IP
IP: (Internet Protocol): il livello di Internet o livello IP è usato
per fornire funzionalità di instradamento dei pacchetti e
controllo della congestione attraverso diverse reti. Livello
presente anche nei router
Accesso alla
rete
Fisico
Accesso alla rete: provvede al trasferimento affidabile dei
singoli pacchetti; rilevazione e recupero degli errori, gestisce il
collegamento, invoca servizi quali la priorità
Livello Fisico: Interfaccia fisica tra il dispositivo di trasmissione
dei dati e il mezzo trasmissivo; tiene conto delle caratteristiche
del mezzo di trasmissione; si preoccupa della corretta
trasmissione dei bit: livelli del segnale, tasso di trasmissione,
schemi di codifica, ...
Reti geografiche e reti locali
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PDU in TCP/IP
Reti geografiche e reti locali
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Modello della architettura
protocollare TCP/IP
RETE
Reti geografiche e reti locali
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Alcuni protocolli nella suite TCP/IP
UDP (User Datagram Protocol)
protocollo inaffidabile senza
connessione per applicazioni che
non desiderano la serializzazione
offerta da TCP e gestiscono
autonomamente tali problemi.
Utilizzato per comunicazioni dove la
rapidità è preferibile all’assenza di
errori (ad esempio nelle trasmissioni
audiovisive, in VOIP)
Reti geografiche e reti locali
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Servizi
Emulazione Terminale: TELNET (alfanumerica), Terminal Windows
(grafica), ...
File Transfer Remoto – con il protocollo FTP
Posta Elettronica
MIME - Multipurpose Internet Mail Extension per allegati non ASCII
SMTP - Trasmissione e ricezione della posta
POP3 - Post Office Protocol ver 3; ricezione della posta dal server
IMAP – Internet Message Access Protocol; gestione posta sul server
WWW: servizio internet per la trasmissione di ipertesti con il
protocollo HTTP.
HTML - Hypertext Markup Language
XML – eXtensible Markup Language
URL – Uniform Resource Locator
Cookies
Reti geografiche e reti locali
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Modello OSI
Open System Interconnection
Sviluppato dall’organizzazione
internazionale per la
standardizzazione (ISO)
Architettura a sette livelli
E’ un modello teorico arrivato
tardi
TCP/IP è lo standard di fatto
Reti geografiche e reti locali
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31
Livelli OSI
Reti geografiche e reti locali
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Livelli OSI e commutazione
Trasporto: attua lo scambio di
dati tra sistemi terminali
Rete: trasporta i pacchetti
attraverso la rete
Data Link (di linea): consegna
affidabile dei pacchetti
Livello Fisico: Interfaccia fisica
tra dispositivi, invia i bit
Reti geografiche e reti locali
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Indirizzamento
Porta o SAP
nell’architettura
OSI
Indirizzo IP o NSAP
nel modello OSI
Un indirizzo per
ogni dispositivo di
interfacciamento
alla rete.
Esempio indirizzo
MAC
Reti geografiche e reti locali
65
Indirizzi IP
Reti geografiche e reti locali
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Protocollo IP
Dimensione massima:
65535 byte compresa
l’intestazione
Il protocollo di livello
superiore che deve
ricevere il pacchetto
Indirizzi IP
Reti geografiche e reti locali
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Indirizzi IP
Indirizzo di internet di 32 bit
Scritto come: xxx.xxx.xxx.xxx ,
xxx ∈ [0,255]
Identifica una rete (N) ed un host nella rete (H)
Classe A: Inizia con 0. Poche reti (indirizzate con 7 bit) con molti
host (identificati con 24 bit)
Classe B: Inizia con 10. Numero medio di reti (14 bit) con numero
medio di host (16 bit)
Classe C: Inizia con 110. Molte reti (21 bit) con pochi host (8 bit)
Classe D: Inizia con 1110. Multicast
Vedi Figura
Reti geografiche e reti locali
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Indirizzi IP - Classe A
Classe A
0100 0000 ==> 0111 1111
Inizia con: 0
00000000
Riservato
01111111 (127) Riservato
Range: 1.HHH.HHH.HHH ==> 126.HHH.HHH.HHH
Tutti allocati
Reti geografiche e reti locali
69
Indirizzi IP - Classe B
Classe B
1000 0000 0000 0000 ==> 1011 1111 1111 1111
Inizia con: 10 binario
Range: 128.NNN.HHH.HHH ==> 191. NNN.HHH.HHH
Anche il secondo byte fa parte dell’indirizzo di rete
214 = 16,384 indirizzi di rete di classe B
Tutti allocati
Reti geografiche e reti locali
70
35
Indirizzi IP - Classe C
Classe C
1100 0000 0000 0000 0000 0000 ==>
1101 1111 1111 1111 1111 1111
Inizia con: 110 binario
Range: 192.NNN.NNN.HHH to 223.NNN.NNN.HHH
Anche il secondo ed il terzo byte fanno parte dell’indirizzo di
rete
221 = 2,097,152 indirizzi di rete di classe C
Quasi interamente allocati
Vedi IPv6
Reti geografiche e reti locali
71
Sottoreti e maschere di sottorete
Permettono la creazione di un insieme complesso di LAN
interconnesse nell’ambito di una organizzazione
Isola l’ambiente esterno dal proliferare delle sottoreti e dai relativi
problemi di routing
La parte host dell’indirizzo viene suddivisa in un numero di sottorete
ed un numero di host
I router locali capiscono quali host sono interni alla sottorete e quali
sono esterni ad essa
Le maschere di sottorete servono per costruire l’indirizzo dell’host e
l’indirizzo di sottorete partendo dall’indirizzo IP
Vedi Tabella
Reti geografiche e reti locali
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36
Indirizzi IP – Sottoreti
La porzione host di un indirizzo IP viene suddivisa in un numero di
sottorete e indirizzo di un host.
Gli otto bit dell’host
Esempio con una rete di classe C: NNN.NNN.NNN.HHH sono suddivisi in
due blocchi: 3 bit
per la sottorete e 5
bit per l’host
0010 0000
192 .228. 17
0011 1001
0100 0000
0100 0001
0110 0000
Reti geografiche e reti locali
0110 0001
73
Indirizzi IP –
Maschere di sottorete
Uso di maschere di sottorete per identificare il numero di
sottorete e il numero di host in una rete con sottoreti
IP
M
R
H
192.228.17.57
255.255.255.224
192.228.17.32
000.000.000.25
11000000.11100100.00010001.00111001
11111111.11111111.11111111.11100000
11000000.11100100.00010001.00100000
00000000.00000000.00000000.00011001
IP : Indirizzo IP di classe C
M: Maschera di sottorete
R: Rete e numero di sottorete
H: Numero di host
Reti geografiche e reti locali
R := IP AND M
H := IP AND notM
74
37
Esercizi
Identificare i valori decimali limite per riconoscere la classe di un
indirizzo IP
Uno dei server dell’università di Bergamo ha il seguente numero IP:
193.204.255.20. Determinare classe dell’indirizzo, indirizzo di rete,
indirizzo dell’host (espressi come numeri decimali).
Dato l’indirizzo IP 192.228.17.102 e la maschera di sottorete
255.255.255.224, ricostruire: indirizzo di rete, numero di sottorete,
numero di host.
IP = 10.16.249.186,
M = 255.255.252.0
NB Utilizzare la calcolatrice scientifica di Windows per le conversioni
da binario a decimale e viceversa
Reti geografiche e reti locali
75
DNS – Domain Name System
DNS sistema per collegare l’indirizzo IP al nome simbolico della
macchina (es.: 193.204.255.20 corrisponde a www.unibg.it)
com
edu
mil
yale
cs
ai
org
it
unimi
eng
linda
robot
Reti geografiche e reti locali
nl
unibg
biblio
oce
vu
declab
Schema di denominazione
gerarchico, ripartito in domini,
implementato con una base
dati distribuita
fr
cs
flits
fluit
76
38
DNS – Domain Name System
Per trasformare un nome di dominio in un indirizzo IP viene chiamata una
procedura, detta resolver. Il resolver manda la richiesta, come pacchetto
UDP, ad un server DNS locale che cerca il nome, il relativo indirizzo IP e,
tramite il resolver, lo rimanda al programma che ha attivato la ricerca
Per evitare i problemi legati ad un’unica fonte di informazioni l’intero DNS è
diviso in zone non sovrapposte. Ogni zona contiene alcune parti dell’albero e
alcuni Name Server con le relative informazioni di autorità
Se la richiesta di un resolver ad un name server può essere soddisfatta viene
restituito un record di autorità (un record dall’autorità che gestisce il record)
Se la richiesta non può essere risolta viene attivata una interrogazione
ricorsiva partendo dal name server del dominio radice (del nome cercato)
Una volta che i record di autorità della risorsa cercata sono arrivati al name
server del richiedente vengono inseriti nella cache per eventuali usi futuri. I
record in cache non sono affidabili
Reti geografiche e reti locali
77
Domain Name System
Ciascun dominio è associato ad un insieme di Descrittori di Risorse, con
il seguente formato:
<Nome dominio> <Tempo di vita> <Classe> <Tipo> <Valore>
<Tempo di vita> in secondi, indica la stabilità del descrittore
impiegato nella gestione del caching
<Classe>
Internet
<Tipo>
A
indirizzo
MX
dove inviare la posta
CNAME alias
TXT
HINFO
cs.vu.nl
cs.vu.nl
86400
86400
IN
IN
MX
MX
1 zephir.cs.vu.nl
2 top.cs.vu.nl
La posta indirizzata a: [email protected] va mandata alla macchina zephyr e,
in seconda battuta, alla macchina top
Reti geografiche e reti locali
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39
Domain Name System
cs.vu.nl
cs.vu.nl
cs.vu.nl
cs.vu.nl
86400
86400
86400
86400
IN
IN
IN
IN
TXT
MX
MX
NS
flits.cs.vu.nl
flits.cs.vu.nl
flits.cs.vu.nl
flits.cs.vu.nl
www.cs.vu.nl
ftp.cs.vu.nl
86400
86400
86400
86400
86400
86400
IN
IN
IN
IN
IN
IN
HINFO
A
MX
MX
CNAME
CNAME
“Facolta’ di …”
1 flits.cs.vu.nl
2 top.cs.vu.nl
NameServer
Sun Unix
130.37.16.112
1 flits.cs.vu.nl
2 zephyr.cs.vu.nl
star.cs.vu.nl
zephyr.cs.vu.nl
Reti geografiche e reti locali
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Reti geografiche e reti locali
Grazie per la vostra attenzione
Reti geografiche e reti locali
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