Reti di calcolatori. Lezione del 18 maggio

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1 Reti di calcolatori Lezione del 18 maggio

2 Riepilogo concetti Il software di rete La gestione della rete non può essere lasciata alle applicazioni-utente Necessità di un software specifico dedicato a gestire l infrastruttura di rete; Complessità funzionale elevata -> divide et impera; Suddivisione del sw di rete Concetti fondamentali: livelli, protocolli, interfacce: servizi e sap Indipendenza funzionale dei livelli: ogni livello è definito in modo del tutto indipendente dal livello inferiore/superiore Unico punto di contatto fra livelli è l'interfaccia Ogni livello offre funzioni e servizi ben definiti; Scelta del numero di livelli funzioni distinte su livelli diversi fattibilita Comunicazione multi-livelli La comunicazione logica avviene fra entità di pari livello (peer entity) La comunicazione fisica avviene fra livelli adiacenti Il flusso di dati (messaggio) fra sorgente e destinazione viene frammentato in pacchetti Ogni livello aggiunge al pacchetto di dati del livello superiore i suoi dati di servizio header, trailer

3 Caratteristiche dei servizi I servizi messi a disposizione da ciascun livello si classificano secondo due categorie: Servizi orientati alla connessione (connection oriented) Sorgente e destinazione si scambiano dati come se fossero collegati da un canale dedicato I pacchetti del messaggio fanno tutti la stessa strada Il pacchetto 1 arriva prima del pacchetto 2 che arriva prima del pacchetto 3. Servizi non orientati alla connessione (connectionless) Sorgente e destinazione non vedono un canale dedicato Ciascun pacchetto della loro comunicazione segue un percorso potenzialmente diverso nella rete L ordine dei pacchetti non è garantito: il pacchetto 4 può arrivare per primo a destinazione Ci vuole qualcuno che ricostruisca a destinazione il messaggio originale

4 Caratteristiche di qualità dei servizi I servizi messi a disposizione da ciascun livello possono avere due livelli qualitativi tipici: Servizi affidabili Non perdono i dati Le perdite di dati vengono rilevate Un eventuale pacchetto perso viene ritrasmesso Servizi non affidabili Si accetta la perdita dei dati Costa meno Richiede meno risorse

5 Modelli di riferimento per le reti Il modello di riferimento definisce solo numero, relazioni e caratteristiche funzionali dei livelli, non definisce i protocolli effettivi L'architettura di rete definisce, livello per livello, i protocolli effettivi, ossia le regole e le specifiche dei servizi e delle funzioni del livello Le architetture si dividono in: Proprietarie Standard Di fatto De jure ISO/OSI Reference Model Va bene come modello di riferimento I suoi protocolli non sono più utilizzati Internet Protocol Suite (architettura TCP/ IP)

6 ISO/OSI Open Systems Interconnection Reference Model prodotto dalla International Standard Organization (ISO) standard de iure per la connessione dei sistemi aperti modello comune per confrontare le diverse architetture di rete non definisce protocolli specifici I principi di progetto dei livelli OSI: Ogni livello deve avere un diverso livello di astrazione Ogni livello deve avere una funzione ben definita I livelli devono essere tali da minimizzare il passaggio di informazioni tra i livelli evitare troppe funzioni in un livello evitare troppi livelli

7 Livelli ISO/OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data link Fisico

8 Il modello ISO/OSI I 4 livelli superiori vedono solo gli host sorgente e destinazione I tre livelli inferiori vedono la rete: Il livello tre (rete o network) vede l intera rete I primi due livelli (fisico e collegamento dati) vedono solo due apparati adiacenti e non l intera rete

9 Strato fisico livello 1 Ha a che fare con la trasmissione di bit "grezzi" sul mezzo fisico: deve fare in modo che se parte un bit "1", arriva un bit "1", e non un bit "0", e viceversa Si occupa della connessione fisica fra due apparati adiacenti Non vede l intero percorso del messaggio fra host sorgente ed host destinazione Tipiche specifiche definite dal livello: Tensioni scelte per rappresentare 0 ed 1 Durata (in microsecondi) di un bit Tipo di cavo adeguati a particolari trasmissioni Modalità di trasmissione simultanea Forma dei connettori

10 Strato di collegamento livello 2 Il suo scopo principale è far apparire il mezzo trasmissivo fra due apparati adiacenti come un canale di comunicazione esente da errori non rilevati Non vede il percorso fra host sorgente ed host destinazione I suoi compiti sono: raggruppare i bit grezzi da inviare in unità chiamate frame di lunghezza variabile dal centinaio al migliaio di byte (1 byte = 8 bit) aggiungere delimitatori al frame inviare i frame in sequenza aspettare un acknowledgment frame (ack) per i frame inviati realizzare meccanismi per l'invio dell'ack con frame separati gestire gli errori di trasmissione: errori in ricezione (un frame non viene completato) perdita di frame (timeout per un ack) duplicazione di frame (dovuta a perdita di un frame di ack) Gestire l accesso al canale condiviso, se opera su reti broadcast

11 Strato di rete livello 3 Controlla il funzionamento della communication subnet Ha il compito di recapitare i pacchetti dall host sorgente a quello di destinazione E il primo livello che vede tutta la rete Alcune delle sue funzioni: Instradamento (routing) dei pacchetti: routing statico (fissato ogni tanto e raramente variabile) routing dinamico (continuamente aggiornato fra un pacchetto all'altro) gestione della congestione della communication subnet accounting (contabilizzazione) del traffico conversione di dati nel passaggio fra una rete ed un'altra (indirizzi da rimappare, pacchetti da frammentare, protocolli diversi da gestire,... )

12 Strato di trasporto livello 4 Frammenta i dati che arrivano dal livello superiore in pacchetti Trasmette i dati alla peer entity finale Si assicura che i pacchetti siano restituiti correttamente all host di destinazione Isola i livelli superiori dalla tecnologia particolare della rete sottostante Ottimizza l uso delle connessioni di livello network: una connessione network per una connessione transport molte connessioni network per una conness. transport (alto throughput) una connessione network per molte connessioni transport (multiplexing) Controlla la congestione (flow control) del traffico nei diversi nodi Offre varie tipologie di servizio e vari livelli di servizio

13 Strato di sessione livello 5 Permette agli utenti su diversi calcolatori di stabilire sessioni di lavoro tra di loro Una sessione è analoga ad una connessione transport, però può fornire servizi supplementari quali: controllo della direzione del traffico sincronizzazione tra applicazioni basata su token management frammentazione di lunghe attività (ad esempio, trasferimento di file) in tronconi rieseguibili indipendentemente

14 Strato di presentazione livello 6 Si occupa della sintassi e della semantica delle informazioni da trasferire (formato di alto livello dei dati scambiati) Servizi tipicamente svolti: nell'host di partenza, convertire tipi di dati standard (stringhe, interi,... ) in una rappresentazione comune "on the wire" nell'host di arrivo, convertire la rappresentazione "on the wire" dei tipi di dati standard nella rappresentazione specifica dell'host 28

15 Strato di applicazione livello 7 Fornisce le applicazioni di rete utilizzate dagli utenti Un tipico protocollo di livello applicativo è HTTP (HyperText Transfer Protocol) che è alla base del WWW Altri protocolli tipici del livello applicativo sono: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) per la posta elettronica FTP (File Transfer Protocol) per il trasferimento dei file TELNET (Terminal Network) per utilizzare un terminale remoto

16 Internet Protocol Suite Confronto fra i livelli ISO/OSI ed i 4 ISP modello OSI Application Presentation Session Transport Network Data Link Fisico modello IPS Application Transport Internet Host-to-Network

17 Internet Protocol Suite Nasce dalla rete ARPANET, un progetto della difesa americana: ARPA Obiettivo: continuare a funzionare in caso di attacco, quindi in caso di perdita di siti strategici Necessità di una rete che reggesse alla distruzione di parti anche rilevanti della subnet di comunicazione Necessità di supportare molti diversi tipi di applicazioni, anche inizialmente non prevedibili Capacità di integrarsi facilmente con le reti esistenti e future

18 Rete IPS - Livello Host-to-Network Comprende i primi due livelli del modello ISO/OSI Non viene specificato nel modello La scelta dei protocolli per questi primi due livelli viene lasciata alla singola rete Si richiede solo la capacità della rete di spedire pacchetti dati nel formato passato dal livello superiore, il livello IP

19 Rete IPS - Livello IP Anche detto livello internet Analogo al livello 3 del modello ISO/OSI Si occupa dell instradamento (routing) e del controllo della congestione Deve essere in grado di prendere pacchetti di qualsiasi rete, e farli arrivare a destinazione Offre servizi non affidabili Offre servizi non orientati alla connessione

20 Rete IPS - Livello trasporto Deve mettere in comunicazione sorgente con destinazione Analogo al livello 4 del modello ISO/OSI Sono definiti due protocolli di trasporto: TCP (Tramission Control Protocol) - affidabile ed orientato alla connessione UDP (User Datagram Protocol) non orientato alla connessione (query a DB, trasmissioni con tempi di risposta real-time, applicazioni che gestiscono autonomamente la qualità del servizio) La rete Internet utilizza principalmente il protocollo TPC, infatti IPS viene anche detta: suite TCP/IP

21 Rete IPS - Livello applicazione Unico livello che ingloba le funzioni degli ultimi tre livelli del modello ISO/OSI Le trasformazioni richieste dai livelli sessione e presentazione sono lasciate al livello applicativo: ogni applicazione le gestisce per conto proprio Terminale virtuale Posta elettronica Scambio di file Accesso remoto WWW POP DNS

22 Who s who nel mondo delle reti Autorità internazionali PTT (Post, Telephone and Telegraph): amministrazione nazionale che gestisce i servizi trasmissivi (Ministero delle Poste) ITU (International Telecomunication Union): organismo internazionale che emette le specifiche tecniche che devono essere adottate dalle varie nazioni per la radiofonia e la telecomunicazioni. CCITT (Comitè Consultatif International de Telegraphie et Telephonie): fino al 1993, la sezione dell'itu concernente le telecomunicazioni. Oggi chiamata ITU-TSS (ITU -Telecommunication Standard Support), ne fanno parte i vari PTT (ministeri delle poste e telecomunicazioni) dei paesi membri dell'onu ISO (International Standard Organization): il principale ente di standardizzazione internazionale.

23 Who s who nel mondo delle reti ANSI (American National Standards Institution): rappresentante USA nell'iso. UNINFO (UNIPREA): rappresentante italiano, per le reti, nell'iso. IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers): organizzazione professionale mondiale degli ingegneri elettrici ed elettronici; ha gruppi di standardizzazione sulle reti. IRTF (Internet Research Task Force): comitato rivolto agli aspetti di ricerca a lungo termine in merito alla rete Internet. IETF (Internet Engineering Task Force): comitato rivolto agli aspetti di ingegnerizzazione a breve termine della rete Internet. IAF (Internet Architecture Board): comitato che prende le decisioni finali su nuovi standard da adottare per Internet, di solito proposti da IETF o IRTF

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