Tecniche di gestione delle reti di calcolatori. Unità didattica 2.1 Topologie e S. O. di rete

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1 Tecniche di gestione delle reti di calcolatori Unità didattica 2.1 Topologie e S. O. di rete

2 Il modello OSI Sommario Architettura TCP/IP

3 Storia delle reti di calcolatori Le prime reti di calcolatori nacquero agli inizi degli anni 70 La caratteristica che gli accomunava era quella di essere dei sistemi chiusi Erano incapaci di comunicare tra loro

4 Sistemi aperti Nacque la necessità di far comunicare tra loro vari dispositivi, anche molto diversi tra loro (hardware, software) Ciò per: Favorire la diffusione delle reti tramite l interconnessione di reti già esistenti Favorire la concorrenza perché gli utenti delle reti possano approvigionarsi da qualunque produttore

5 Modello di comunicazione a strati Per realizzare reti di calcolatori che siano sistemi aperti bisogna: Delineare un modello di riferimento Giungere alla definizione di uno standard universalmente accettato che precisi le funzioni per realizzare la coumunicazione L instaurazione, il mantenimento e la conclusione di tale comunicazione sono problemi complessi, che si preferisce suddividere in sottoproblemi regionevolemente autonomi tra loro La scomposizione in sottoproblemi è fatta in modo gerarchico, secondo LIVELLI o STRATI. Nasce così il concetto di ARCHITETTURA A LIVELLI

6 Modello di comunicazione a strati: i vantaggi riduzione della complessità nella costruzione di architetture protocollari introducendo livelli di astrazione; indipendenza per l'operatività e le strutture interne di ogni strato; ogni strato deve compiere un compito diverso dagli altri e la sua struttura non è vincolata da quella degli altri livelli; interazione tramite servizi; i livelli sono disposti a pila, uno sopra l'altro. Ogni livello fornisce servizi al livello superiore e usufruisce di servizi dal livello sottostante, comunicando tramite la loro interfaccia;

7 Modello di comunicazione a strati: i vantaggi facilità di attuare cambiamenti su uno strato senza alterare i restanti; gli strati interagiscono tra loro tramite servizi, essendo quindi indipendenti tra loro possono essere modificati nel tempo con nuove tecnologie senza che questo richieda interventi negli altri strati; possibilità di utilizzare differenti protocolli per compiti specifici con complessità più trattabile;

8 I livelli Ciascun dispositivo facente parte di una rete viene idealmente scomposto in un certo numero di livelli (layer) Ogni livello svolge una ben precisa funzione: esso offre servizi al livello superiore e utilizza i servizi erogati dal livello inferiore, secondo una struttura gerarchica ben definita Il numero e le funzioni dei vari livelli sono gli stessi per ogni dispositivo della rete Livello 5 Livello 4 Livello 3 Livello 2 Livello 1

9 Modello ISO - OSI Nel 1980, la ISO (International Organization for Standardization) definì un modello di riferimento a livelli, chiamato OSI (Open Sistem Interconnection), per favorire la realizzazione di dispositivi di rete tra loro compatibili Si tratta di un modello molto astratto, che fondamentalmente stabilisce le funzioni che devono essere svolte da ciascun livello, per cui è usato solo per favorire la comprensione delle moderne architetture protocollari Il modello OSI prevede 7 livelli, raggruppabili in tre categorie ben definite

10 I protocolli Un protocollo è un insieme di regole che gestiscono la comunicazione tra due peer entity appartenenti allo stesso livello Tali regole definiscono sia il comportamento delle due peer-entity sia il formato con cui le informazioni devono essere scambiate Ogni livello comprende uno o più protocolli

11 Modello TCP/IP L architettura TCP/IP fu introdotta nel 1974 come modello di riferimento per la rete ARPANET (poi Internet) del Dipartimento della Difesa statunitense Il nome TCP/IP deriva dai due protocolli di base utilizzati: Internet Protocol (IP) e Transmission Control Protocol (TCP) E un qualcosa di più concreto rispetto al modello OSI Il modello TCP/IP è alla base di Internet e della gran parte delle Intranet aziendali Si tratta sempre di un modello gerarchico, ma a 4 livelli

12 Modello TCP/IP: i 4 livelli Livello Applicaz Protocolli: Telnet, FTP, SMTP, HTTP Livello Applicaz Livello Trasporto Protocolli: TCP, UDP Livello Trasporto Livello Internet Protocolli: IP, ICMP, IGMP Livello Internet Livello Data Link Vari standard per reti LAN, WAN e MAN Livello Data Link Livello fisico

13 Modello TCP/IP: il livello Fisico Livello fisico (o Data-Link o Host-to-Host ) Sottolivello fisico: definisce le specifiche elettriche, meccaniche e procedurali per gestire il mezzo trasmissivo. Sottolivello di linea: gestisce la comunicazione point-to-point. Rileva e opzionalmente corregge gli errori di trasmissione. Sottolivello Medium Access Control Gestisce l accesso al mezzo trasmissivo tra vari utenti. Suddivide il flusso dati in frame. Rileva e opzionalmente corregge gli errori. Effettua il controllo di flusso.

14 Modello TCP/IP: il livello network Funzioni: E la vera base dell architettura TCP/IP, soprattutto perché non impone alcun vincolo sui livelli sottostanti e permette le comunicazioni tra peer-entity dei livelli sovrastanti Suddivide il flusso di dati in pacchetti (header + payload) Individua il percorso ottimale dei pacchetti tra sorgente e destinazione ( routing o instradamento ). Effettua controllo e/o la prevenzione delle congestioni Principali protocolli: IP: indirizzamento, controllo d errore ICMP: gestione rete IGMP: gestione flussi multimediali (multicast) ARP, RARP: corrispondenze tra indirizzi di livello 2 e 3 BGP, RIP, OSPF, : routing

15 Modello TCP/IP: il livello di trasporto Funzioni: Lavora direttamente tra i due ES della connessione. Fornisce servizi di trasporto connection-oriented o connectionless. Fornisce servizi di trasporto affidabili o non affidabili. Frammenta le informazioni in segmenti. Gestisce gli errori a livello end-to-end. Controlla il flusso a livello end-to-end Principali protocolli: TCP: affidabile, orientato alla connessione UDP: inaffidabile, non orientato alla connessione

16 Modello TCP/IP: livello applicazione Funzioni: Gestisce i dati d utente propriamente detti, generati e/o ricevuti dalle applicazioni. Servizi tipici e relativi protocolli: World Wide Web (HTTP su TCP) Posta Elettronica (SMTP/POP3/IMAP su TCP) File transfer (FTP su TCP) Servizi multimediali (tipicamente RTP su UDP) CHAT Telefonia Audio/Video Conferenza Trasmissione video Monitoraggio (SNMP su UDP)

17 Reti locali Per ogni livello dell architettura TCP/IP dovremo conoscere il protocolli principali Livello Fisico Per le reti LAN: IEEE e IEEE Livello Internet: IP, ICMP, ARP Livello Trasporto TCP Livello Applicazione HTTP, FTP, Telnet, PHP

18 IEEE Nasce come Ethernet negli anni 80 dal consorzio DIX: Topologia a bus su cavo coassiale Velocità 10 Mb/s CSMA/CD (accesso multiplo tramite rilevamento della portante con rilevamento delle collisioni)

19 IEEE Successivamente IEEE Topologia a stella (10 base 2, 10 base T): il bus collassa in un apparato centrale detto hub Si è passati da cavo coassiale, delicato e soggetto a rotture, al più robusto doppino telefonico

20 IEEE 802.3: evoluzioni ad alta velocità Le attuali implementazioni 802.3u e 802.3z sono passate a sfruttare il cavo RJ45 e prevedono oggi una velocità fino a 1000Mps Si è passati all utilizzo di Switch (attivi nell instradamento) in sostituzione degli hub (che invece sono passivi)

21 La fibra ottica Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre la luce. Hanno una bassa attenuazione, che rende possibile la trasmissione su lunga distanza senza ripetitori Hanno un ttima resistenza alle condizioni climatiche avverse Raggiungono una velocità di trasmissione di 40 Gbit/s