Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione. Modelli Funzionali

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1 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Modelli Funzionali 1

2 Il servizio di comunicazione Date due o più entità remote Possiamo descrivere il servizio di comunicazione per scambio di messaggi come un fornitore del servizio di trasporto dell informazione Nodo A Nodo B Ente A colloquio Ente B servizio di comunicazione 2

3 Il servizio di comunicazione Gestisce lo scambio di informazione fra due entità E in generale un servizio di trasferimento di unità informative: parole bit gruppi di bit (trame o pacchetti) files flussi multimediali Ente A Ente B 3

4 Primitive di servizio il servizio di comunicazione può essere descritto mediante delle chiamate di servizio dette primitive di servizio le primitive di servizio servono a descrivere il servizio, a richiederlo e a ricevere informazioni sul servizio dal fornitore le primitive di servizio sono caratterizzate da parametri tra cui: informazione da trasferire indicazione del destinatario caratteristiche del servizio richiesto ecc. 4

5 Primitive di servizio Nodo A Nodo B Ente A colloquio Ente B primitive di servizio canale bidirezionale 5

6 Caratteristiche del servizio di comunicazione modalità a connessione instaurazione della connessione trasferimento dell informazione rilascio delle connessione modalità senza connessione una sola fase 6

7 Servizio a connessione Apertura della connessione Ente A Trasferimento informazione Ente B Chiusura della connessione 7

8 Servizio senza connessione Il trasferimento dati avviene in modo autonomo, senza preventivo accordo non lega fra loro i diversi trasferimenti effettuati fra gli stessi utenti non consente i servizi tipici del trasferimento a connessione (problemi VoIP) trasfer Ente A trasfer trasfer Ente B 8

9 Livelli Le entità che colloquiano in un servizio di telecomunicazione possono anche offrire un servizio di comunicazione a entità terze, dette di livello superiore Nodo A Nodo B Ente A2 Ente A1 colloquio colloquio header Dati PDU Ente B2 Ente B1 canale bidirezionale 9

10 Funzioni dei livelli Il servizio di comunicazione offerto al livello superiore è più ricco e complesso grazie alle funzioni implementate dal livello inferiore Nodo A Nodo B Ente A2 Ente A1 colloquio colloquio header Dati PDU Ente B2 Ente B1 canale bidirezionale 10

11 Protocolli di comunicazione le entità di un livello collaborano per fornire il servizio di comunicazione al livello superiore e si scambiano messaggi mediante il servizio offerto dal livello inferiore Protocollo: Insieme delle regole che gestiscono il colloquio tra entità dello stesso livello formato dei messaggi informazioni di servizio algoritmi di trasferimento ecc. 11

12 Packet Data Units (PDU) un protocollo utilizza per il colloquio tra entità dello stesso livello delle unità di trasferimento dati dette PDU o anche trame del protocollo Le PDU possono contenere: informazione di servizio necessaria al coordinamento tra le entità informazione vera e propria ricevuta dai livelli superiori header dati 12

13 Architettura a strati I servizi di comunicazione complessi possono essere articolati a strati da un livello che garantisce solo il trasporto dei bit a un livello dove sono definite complessi servizi caratterizzati da molti parametri e funzionalità livello 5 livello 4 livello 3 livello 2 livello 1 livello 5 livello 4 livello 3 livello 2 livello 1 13

14 Vantaggi architettura a strati Riduce la complessità Standardizza le interfacce Favorisce l interoperabilità di tecnologie Utile a scopi didattici Modello OSI (1974)

15 Relazioni tra i livelli Il servizio offerto da uno strato è rappresentato da un Service Access Point (SAP) N+1 - PDU N-SAP Livello N+1 Livello N N-PDU N - PCI N - SDU PDU: Packet Data Unit SDU: Service Data Unit PCI: Protocol Control Information 15

16 Relazioni tra i livelli Al livello più basso c è il livello fisico Le PDU sono i flussi di bit Livello PDU 1-SAP è una porta fisica 1-SAP Livello fisico bit 2 - PDU 2 - PDU I livelli superiori arricchiscono il servizio di traferimento bit con funzionalità più complesse 16

17 Architettura completa livello livello 5 livello livello 4 livello livello 3 livello livello 2 livello livello 1 17

18 Organizzazione del trasposto aereo ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check) baggage (claim) gates (load) runway takeoff gates (unload) runway landing airplane routing airplane routing airplane routing Serie di operazioni Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 18

19 Architettura a strati del trasporto aereo ticket (purchase) ticket (complain) ticket baggage (check) baggage (claim baggage gates (load) gates (unload) gate runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing departure airport intermediate air-traffic control centers arrival airport Layer: ogni livello implementa un servizio Tramite operazioni interne Appoggiandosi ai servizi di livelli sottostanti Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 19

20 Perchè un architettura a strati? Sistemi complessi: Facile identificazione dei servizi (implementazione, discussione) Facile gestione ed update Cambiamenti in un livello sono trasparenti agli altri Q: quando la suddivisione in livelli può essere pericolosa? Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 20

21 Funzioni Molteplici sono le funzioni che possono essere svolte da uno strato Possono essere divise in: funzioni di adattamento esempi: multiplazione segmentazione funzioni di arricchimento esempi: controllo d errore riordino trame 21

22 Funzione Segmentazione N+1-PDU N-SDU N-PDU 22

23 Funzione Multiplazione entità liv. N 23

24 Funzione di rete Si parla di funzioni di rete implementata in un livello quando è possibile il colloquio tra più di due entità dello stesso livello Viene introdotta la funzione di INSTRADAMENTO (scelta del SAP) Entità B Entità A deve instradare Entità C 24

25 Instradamento Problema: individuare il partner nel colloquio L instradamento può essere effettuato a un livello inferiore se si introduce l INDIRIZZAMENTO Entità N+1 Entità instradante SAP che connettono enti diversi 25

26 Indirizzamento Identifica il N-SAP di destinazione Entità N+1 Entità instradante Entità instradante Entità instradante 26

27 Indirizzamento & Instradamento La PDU viene passata col parametro INDIRIZZO Entità N+1 L INDIRIZZO viene usato per instradare (scegliere il SAP di uscita) SDU PDU Entità instradante e viene incapsulato perché possa essere instradato da altri nodi 27

28 Indirizzamento Indirizzo: identificativo del SAP da cui raggiungere l entità, univoco fra tutti i SAP delle stesso livello Tipologie di indirizzamento unicast: singolo SAP multicast: gruppi di SAP broadcast: tutti i SAP 28

29 Forwarding o commutazione E il servizio di inoltro che un entità fornisce ad altre entità allo stesso livello Il SAP è già scelto occorre ora effettuare il passaggio A B C 29

30 Tabelle di Instradamento scelta del SAP di uscita sulla base delle informazioni memorizzate tabella di instradamento destinaz. SAP uscita raccolta delle informazioni mediante scambio di dati con gli altri nodi protocolli di instradamento 30

31 La via verso la destinazione è possibile attraversare molti nodi prima di giungere a destinazione I nodi di rete svolgono solo la funzione di instradamento e non implementano i livelli superiori Terminale Application Transport Network Router Network Esempio Router IP: Funzione di rete a livello 3!!! Network Application Transport Network 31

32 La via verso la destinazione (2) Esistono altri dispositivi che implementano la funzione di instradamento in altri livelli Vedremo più avanti: LAN Switch Terminale Application Transport Network Switch Esempio Switch: Funzione di rete a livello 2!!! Application Transport Network 32

33 La via verso la destinazione (3) Vedremo più avanti anche i proxy che implementano inoltro a livello applicativo Proxy Terminale Application Transport Network Application Transport Network Esempio Proxy: Funzione di rete a livello 5!!! Application Transport Network 33

34 Modello OSI Anche se l assegnazione delle funzioni ai livelli dipende dalle tecnologie e dagli scenari d uso, esiste un descrizione funzionale standard dei livelli 34

35 Livello Fisico Funzioni: Modulazione e trasmissione dei bit Codifica e controllo d errore Multiplazione (in canali fisici) Accesso multiplo (in canali fisici) Sincronizzazione 35

36 Livello di Linea Funzioni: Aggregazione dei bit in gruppi (trame) Controllo d errore e ritrasmissione Controllo di flusso Multiplazione (logica tra flussi informativi) Collegamenti punto-punto: trame bits 36

37 Livello di Linea In caso di presenza di mezzo trasmissivo condiviso Accesso multiplo (logico tra più stazioni trasmittenti) Livello di linea diviso in due sotto-livelli Livello di linea Livello di Controllo di linea Livello di accesso al mezzo LLC MAC LLC MAC LLC MAC LLC MAC 37

38 Livello di Rete Funzioni: Indirizzamento Inoltro Instradamento Frammentazione/riassemblaggio In base alla tecnologia anche: Controllo di congestione Gestione della qualità di servizio pacchetti Network Network Network Interfaccia 1 Interfaccia 2 Interfaccia 1 Interfaccia 2 Interfaccia 1 Interfaccia 2 Nota: in questo corso ci si concentra sul livello di rete di Internet 38

39 Livello di Trasporto Funzioni: Controllo di flusso Controllo di congestione Multiplazione (tra più applicazioni) Implementato solo nei terminali e non nei nodi di instradamento della rete Transport Network Network segmenti Transport Network Interfaccia 1 Interfaccia 2 39

40 Livelli dati Sessione: Organizza il dialogo tra applicazioni coordinando lo scambio di un insieme di dati Presentazione: Si occupa del formato dei dati per consentire il colloquio tra le applicazioni Applicazione: Definisce il formato dei dati scambiati da un applicazione Application Presentation Dati Application Presentation Session Transport Network Session Transport Network 40

41 Suite TCP/IP e modello OSI a confronto Modulo 2 SMTP, FTP, TFTP, Telnet, Rlogin SNMP, DNS TCP, UDP IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP Modulo 1 41