TECNOLOGIA. Onelio Bertazioli Corso di telecomunicazioni. Reti, sistemi e apparati per le telecomunicazioni digitali di nuova generazione

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2 Onelio Bertazioli Corso di telecomunicazioni per Telecomunicazioni Reti, sistemieapparati per le telecomunicazioni digitali di nuova generazione

3 Copyright 2014 Zanichelli editore S.p.A., Bologna [15930] I diritti di elaborazione in qualsiasi forma o opera, di memorizzazione anche digitale su supporti di qualsiasi tipo (inclusi magnetici e ottici), di riproduzione e di adattamento totale o parziale con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche), i diritti di noleggio, di prestito e di traduzione sono riservati per tutti i paesi. L acquisto della presente copia dell opera non implica il trasferimento dei suddetti diritti né li esaurisce. Per le riproduzioni ad uso non personale (ad esempio: professionale, economico, commerciale, strumenti di studio collettivi, come dispense e simili) l editore potrà concedere a pagamento l autorizzazione a riprodurre un numero di pagine non superiore al 15% delle pagine del presente volume. Le richieste per tale tipo di riproduzione vanno inoltrate a Centro Licenze e Autorizzazioni per le Riproduzioni Editoriali (CLEARedi) Corso di Porta Romana, n Milano e sito web L editore, per quanto di propria spettanza, considera rare le opere fuori del proprio catalogo editoriale, consultabile al sito La fotocopia dei soli esemplari esistenti nelle biblioteche di tali opere è consentita, oltre il limite del 15%, non essendo concorrenziale all opera. Non possono considerarsi rare le opere di cui esiste, nel catalogo dell editore, una successiva edizione, le opere presenti in cataloghi di altri editori o le opere antologiche. Nei contratti di cessione è esclusa, per biblioteche, istituti di istruzione, musei ed archivi, la facoltà di cui all art ter legge diritto d autore. Maggiori informazioni sul nostro sito: Realizzazione editoriale: Coordinamento editoriale: Matteo Fornesi, Diego Canuto Collaborazione redazionale e impaginazione: dmb, Firenze Progetto grafico: Editta Gelsomini Segreteria di redazione: Deborah Lorenzini, Simona Vannini Disegni: Bernardo Mannucci Contributi: Il paragrafo 6. La Comunicazione Unificata e i servizi Cloud del capitolo 11. Le reti convergenti multiservizio èacura di Paolo Lambri Copertina: Progetto grafico: Miguel Sal & C., Bologna Realizzazione: Roberto Marchetti Immagine di copertina: More Trendy Design here/shutterstock; Artwork Miguel Sal & C., Bologna Prima edizione: marzo 2014 Zanichelli garantisce che le risorse digitali di questo volume sotto il suo controllo saranno accessibili, a partire dall acquisto dell esemplare nuovo, per tutta la durata della normale utilizzazione didattica dell opera. Passato questo periodo, alcune o tutte le risorse potrebbero non essere più accessibili o disponibili: per maggiori informazioni, leggi my.zanichelli.it/fuoricatalogo File per sintesi vocale L editore mette a disposizione degli studenti non vedenti, ipovedenti, disabili motori o con disturbi specifici di apprendimento i file pdfin cui sono memorizzate le pagine di questo libro. Il formato del file permette l ingrandimento dei caratteri del testo e la lettura mediante software screen reader. Le informazioni su come ottenere i file sono sul sito Suggerimenti e segnalazione degli errori Realizzare un libro è un operazione complessa, che richiede numerosi controlli: sul testo, sulle immagini e sulle relazioni che si stabiliscono tra essi. L esperienza suggerisce che è praticamente impossibile pubblicare un libro privo di errori. Saremo quindi grati ai lettori che vorranno segnalarceli. Per segnalazioni o suggerimenti relativi a questo libro scrivere al seguente indirizzo: Le correzioni di eventuali errori presenti nel testo sono pubblicate nel sito Zanichelli editore S.p.A. opera con sistema qualità certificato CertiCarGraf n. 477 secondo la norma UNI EN ISO 9001:2008

4 Onelio Bertazioli Corso di telecomunicazioni per Telecomunicazioni Reti, sistemi e apparati per le telecomunicazioni digitali di nuova generazione TECNOLOGIA

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6 Indice 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto 1 Reti a commutazione di pacchetto 2 2 Il Modello di Riferimento OSI 6 3 Modalità di instradamento nella commutazione di pacchetto 14 4 Classificazione delle reti a commutazione di pacchetto 18 5 La suite di protocolli TCP/IP 21 6 Caratteristiche dei protocolli dello strato di applicazione 28 7 I protocolli dello strato di trasporto 36 8 Topologia logica e topologia fisica di una rete 48 QUESITI 50 2 Le tecnologie per le reti locali 1 Evoluzione delle tecnologie per le reti locali 52 2 Caratteristiche generali delle LAN 54 3 La standardizzazione delle LAN 61 4 Cablaggio strutturato 80 QUESITI 91 Indice V

7 3 Le tecnologie per le reti Ethernet 1 Classificazione degli standard Ethernet 93 2 Caratteristiche trasmissive generali 95 3 Il passato: LAN Ethernet a 10 Mbit/s Le reti Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e 10Gigabit Ethernet Apparati e dispositivi Ethernet Problematiche di sicurezza a livello Ethernet Modalità di configurazione di uno switch amministrabile 131 QUESITI ED ESERCIZI WLAN, Wireless LAN 1 Introduzione WLAN a standard IEEE o WiFi Canali radio Architettura delle WLAN IEEE (WiFi) Strato fisico Progettazione delle WLAN Sicurezza degli accessi WiFi WPAN, Wireless Personal Area Network 182 QUESITI Internet Protocol 1 I protocolli dello strato di rete Internet Il protocollo IP Indirizzi IPv Formato degli indirizzi IPv4 e concetto di rete IPv Tipi di indirizzi IPv Configurazione degli indirizzi IPv Protocollo ICMP Il protocollo IPv Interoperabilità e coesistenza di IPv6 e IPv4 234 ESERCIZI SVOLTI 240 ESERCIZI 242 VI Indice

8 6 Internetworking 1 Classificazione degli apparati per l interconnessione delle reti IP La tabella di routing I router Routing Classificazione dei protocolli di routing Protocollo HSRP 267 QUESITI ED ESERCIZI Sistemi di accesso remoto, reti WAN e protocolli di linea 1 Modello di riferimento per la comunicazione su un canale fisico I sistemi di accesso remoto Reti WAN, Wide Area Network Caratteristiche dei principali sistemi di accesso e di interconnessione WAN Protocolli di linea Concetti generali sulla sicurezza delle reti 333 APPENDICE 339 QUESITI Tecniche di trasmissione digitali 1 Vantaggi offerti dalle tecniche digitali Modello di un sistema di trasmissione digitale Elementi di teoria dell informazione Tecniche di trasmissione Trasmissione di segnali digitali su canale passa banda Il modulatore I-Q Tecniche di trasmissione per sistemi a banda larga 389 QUESITI ED ESERCIZI 398 Indice VII

9 9 Apparati, applicazioni, valutazione della qualità 1 Modem per rete telefonica PSTN Sistemi di accesso a banda larga xdsl Sistemi di accesso ADSL Apparati per sistemi di trasmissione in banda base Scelta del sistema di accesso xdsl Principali interfacce DTE-DCE Ponti radio digitali Collegamenti via satellite Codifica di canale per la protezione contro gli errori Valutazione della qualità 450 APPENDICE 459 QUESITI ED ESERCIZI 472 ESERCIZI IN PREPARAZIONE ALLA PROVA D ESAME Sistemi di comunicazione mobile cellulari 1 Caratteristiche generali dei sistemi di comunicazione mobile cellulari Telefoni cordless (CT, Cordless Telephone) GSM, Global System for Mobile communication MS, Mobile Station BSS, Base Station Subsystem SMSS, Switching and Management SubSystem Interfaccia radio, Air Interface OMSS, Operation and Maintenance SubSystem Servizi supportati da una rete GSM GPRS, General Packet Radio Service 515 QUESITI 529 VIII Indice

10 11 Le reti convergenti multiservizio 1 Le reti di nuova generazione Il servizio telefonico su rete IP (VoIP e ToIP) Protocolli per la comunicazione multimediale su rete IP Reti convergenti in ambito privato IP-PBX La Comunicazione Unificata e i servizi Cloud Le reti di accesso di nuova generazione (NGAN) La Quality of Service (QoS) Le reti di trasporto di nuova generazione NGN 589 QUESITI Sistemi di comunicazione mobile 3G/4G e sistemi per la TV digitale 1 Il sistema di terza generazione UMTS Standardizzazione del sistema UMTS Architettura del sistema UMTS Interfaccia radio UTRA Accesso multiplo CDMA spread spectrum Esempio di costituzione di un sito UMTS e di bilancio di potenza Evoluzione del sistema UMTS Sistemi di quarta generazione LTE Advanced I sistemi audio/video digitali a radiodiffusione 636 QUESITI 645 Indice analitico 647 Indice IX

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12 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto 2 Le tecnologie per le reti locali 3 Le tecnologie per le reti Ethernet 4 WLAN, Wireless LAN 5 Internet Protocol 6 Internetworking 7 Sistemi di accesso remoto, reti WAN e protocolli di linea 8 Tecniche di trasmissione digitali 9 Apparati, applicazioni, valutazione della qualità 10 Sistemi di comunicazione mobile cellulari 11 Le reti convergenti multiservizio 12 Sistemi di comunicazione mobile 3G/4G e sistemi per la TV digitale

13 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto 1 Reti a commutazione di pacchetto Nel VOLUME 1, CAPITOLO 6 è stata illustrata la struttura di una generica rete di telecomunicazione e sono stati presentati i principi della commutazione di circuito e di pacchetto. Una rete a commutazione di pacchetto consente a un insieme di computer, e più in generale di macchine dotate di processore, la comunicazione e la condivisione di risorse hardware e software. Le reti a commutazione di pacchetto operano sotto controllo software e sia gli apparati di rete sia i dispositivi finali (end devices), terminali e server, devono essere dotati del software in grado di implementare servizi di comunicazione, attraverso una o più reti interconnesse. Tralasciando per il momento gli aspetti legati all ottimizzazione e alla sicurezzadellereti,inunsistemadiretiinterconnessecheoperanoacommutazione di pacchetto possiamo evidenziare i seguenti elementi funzionali (FIGURA 1). Dispositivi finali (end devices); ne sono esempi: i terminali tramite cui gli utenti accedono ai servizi di comunicazione offerti dalla rete; essi devono comprendere, tra l altro, un processore, il software (client) che richiede i servizi e almeno un interfaccia di rete (NIC, Network Interface Card), con connessione via cavo o wireless, tramite cui essi accedono fisicamente alle rete; i computer (server) che hanno installato il software (server) tramite cui vengono erogati i servizi di comunicazione. Apparati di accesso: sono apparati di rete che hanno la funzione di interfacciare i dispositivi finali e di raccoglierne il traffico, smistandolo localmente o inoltrandolo ai nodi di rete nel caso in cui vada instradato verso altre reti o sottoreti; ne sono un esempio gli switch Ethernet e gli access point WiFi presenti nelle reti locali (LAN, Local Area Network). Nodi di rete: hanno la funzione di smistare il traffico, organizzato secondo i principi della commutazione di pacchetto, fra reti (network) e sottoreti (subnetwork) diverse inoltrandolo verso la rete di destinazione; ne sono un esempio i router. 2 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto

14 RETE C DATA CENTRE SERVER NODO DI RETE ALTRE RETI ALTRE RETI RETE A NODO DI RETE xdsl apparati di accesso apparati di accesso xdsl NODO DI RETE RETE B wireless cavo cavo wireless IP IP DISPOSITIVI FINALI (END DEVICES) DISPOSITIVI FINALI (END DEVICES) FIGURA 1 Reti a commutazione di pacchetto interconnesse. 1.1 Concetto di protocollo e suite di protocolli Oltre alla definizione di una struttura fisica (costituita da ricetrasmettitori, cavi, antenne ecc.) che consente l invio e la ricezione dei segnali elettrici che trasportano i bit scambiati, in una rete a commutazione di pacchetto va definita una struttura logica che regoli il processo di comunicazione tra le macchine collegate in rete e che consenta di fornire servizi di comunicazione completi. Tale struttura porta alla definizione di opportuni protocolli. È evidente, infatti, che non basta semplicemente trasmettere dei bit su una linea per garantire che avvenga una comunicazione tra i dispositivi finali (per esempio computer), ma è necessario avere a disposizione delle applicazioni e un sistema operativo che siano in grado di attivare e controllare gli scambi di dati in modo che essi siano effettivamente usufruibili dagli utenti. Per esempio, quando ci si collega a un sito Internet si utilizza un computer per ricercare le informazioni desiderate (pagine web, file ecc.). In realtà, però, noi comunichiamo al software applicativo client (il browser) del nostro computer l indirizzo del sito web che desideriamo visitare. È il sistema operativo del computer che si incarica di ricercare l indirizzo effettivo (costituito da un indirizzo IP) del server su cui risiede tale sito, di individuare come esso può venire raggiunto, di instaurare una connessione logica, di richiedere la pagina web e di visualizzarla solo se è stata trasferita senza errori, adottando opportune tecniche di rivelazione e correzione degli errori ecc. Ciò che caratterizza una rete a commutazione di pacchetto è quindi la struttura logica (software) costituita dall architettura, osuite, dei protocolli impiegati. 1 Reti a commutazione di pacchetto 3

15 Iniziamo quindi fornendo una definizione generale di protocollo. In termini astratti un protocollo è definibile come l insieme delle regole che sovrintendono la comunicazione tra «entità» simili, cioè dello stesso livello. Esso è l astrazione logica di una procedura coinvolta in uno scambio di dati tra computer. Un protocollo specifica cosa si comunica (dati, controlli), come si comunica e quando si deve comunicare. Nell astrazione logica che definisce un protocollo si distinguono: entità (entity) un generico modulo software che invia o riceve dati, controlli e informazioni di servizio (indirizzi ecc.); PDU, Protocol Data Unit (unità dati del protocollo) struttura logica che permette di trasferire dati, controlli e informazioni di servizio (FIGURA 2), in modo tale che essi siano riconoscibili e separabili. Nella definizione di un protocollo vanno quindi specificati, tra l altro, la struttura delle PDU che vengono trasferite per comunicare, tutti i controlli che possono essere scambiati per avviare, controllare, fermare uno scambio di dati e le modalità con le quali si identificano mittente e destinatario (indirizzi fisici, logici, punti di accesso al servizio ecc.). Nell astrazione logica del processo di comunicazione, quindi, un sistema comprende un certo numero di entità, strutturate in modo gerarchico, le quali interagiscono tra loro per consentire la comunicazione. In uno scambio di dati fra sistemi diversi ogni entità di un sistema comunica con un entità di pari livello del sistema remoto tramite uno specifico protocollo e organizza lo scambio di informazioni e controlli come ricetrasmissione di PDU. In termini generali una PDU è composta da (FIGURA 2): un intestazione, o header, costituita da un certo numero di campi che contengono le informazioni di controllo e di servizio da scambiare; un campo informativo, noto come payload o data o information,checontiene i dati che vanno trasferiti con quella PDU; il payload può essere costituito da una PDU generata da un protocollo di livello superiore; in alcuni protocolli si aggiunge anche un campo di coda, o tail, che consente la rivelazione d errore. Sempre da un punto di vista astratto, oltre al concetto di protocollo, si definisce il concetto di interfaccia. Da un punto di vista logico un interfaccia viene definita come l insieme delle regole adottate per la comunicazione tra entità dissimili, cioè fra entità di livelli adiacenti appartenenti allo stesso sistema (FIGURA 2). Da un punto di vista fisico, poi, un interfaccia specifica gli aspetti logici, elettrici e meccanici dell interconnessione tra due dispositivi che cooperano,comeperesempiounpceunmodem. 4 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto

16 Poiché le funzioni da svolgere per consentire un corretto scambio di informazioni in rete sono molte, un unico protocollo 1 che regoli tutto il processo di comunicazione risulterebbe troppo complesso e rigido. L approccio seguito è stato quello dellastratificazione dei protocolli, che porta alla definizione delle suite (o architetture) di protocolli, le quali assieme alla struttura fisica definiscono le architetture di rete. Una suitediprotocollipuò essere considerata come una struttura gerarchica di protocolli, cioè di moduli software installati sulle macchine collegate in rete, ognuno dei quali svolge delle funzioni ben precise e concorre alla fornitura dei servizi messi a disposizione dei processi applicativi, cioè dei programmi utilizzati dagli utenti per comunicare. La stratificazione dei protocolli offre i seguenti vantaggi: le modifiche che possono venire introdotte in uno strato non incidono sugli altri strati qualora si mantengano inalterate le interfacce con gli strati adiacenti; si garantisce la compatibilità tra sistemi prodotti da aziende diverse, che possono sviluppare soluzioni diverse per realizzare le stesse funzioni, ma che devono adottare gli stessi protocolli e gli stessi standard per il colloquio tra i sistemi. Va sottolineato, quindi, che affinché macchine di costruttori diversi, anche con sistemi operativi e applicazioni diversi, possano colloquiare è indispensabile la standardizzazione delle suite di protocolli da essi adottate. (client) SW di comunicazione SISTEMA A SW APPLICATIVO DATI (percorso logico) SISTEMA B SW APPLICATIVO (server) SW di comunicazione INTERFACCIA LOGICA ENTITÀ N ENTITÀ N 1 PROTOCOLLO (percorso logico) PROTOCOLLO (percorso logico) ENTITÀ N ENTITÀ N 1 HEADER PAYLOAD (DATA) N-PDU HEADER PAYLOAD (DATA) (N 1)-PDU TAIL HW HW INTERFACCIA FISICA CANALE SEGNALI ELETTRICI (percorso fisico) SW=software HW=hardware PDU=Protocol Data Unit FIGURA 2 Concetto di protocollo e di interfaccia. 1 Il progenitore dei protocolli sviluppati per Internet, progettato negli anni Sessanta-Settanta e denominato NCP (Network Control Protocol), era strutturato in questo modo. 1 Reti a commutazione di pacchetto 5

17 2 Il Modello di Riferimento OSI Inizialmente la definizione e l implementazione delle suite di protocolli è avvenuta in modo diverso per le diverse aziende presenti sul mercato dei sistemi informatici e delle reti per dati, con la conseguenza che negli anni Ottanta sono state sviluppate diverse architetture di rete proprietarie, tra loro incompatibili. Ne sono stati esempi la System Network Architecture (SNA) di IBM e la Digital Network Architecture (DNA) di Digital, implementata sulle reti DECNET. Parallelamente, fin dagli anni Settanta è andata sviluppandosi una standardizzazione a livello internazionale, portata avanti da ISO (International Organization for Standardization), che nel 1983 ha proposto un modello per le architetture di rete denominato Modello di Riferimento OSI (Open System Interconnection reference model). Inoltre, agli inizi degli anni Settanta negli Stati Uniti iniziò un programma di ricerca per sviluppare tecnologie che consentissero l interconnessione di reti dati a commutazione di pacchetto di vario genere, programma che fu chiamato Internetting Project, dacuinacqueunsistemadiretiinterconnesse denominato Internet. In quell ambito fu standardizzata, agli inizi degli anni Ottanta, una suite di protocolli denominata Internet protocol suite, nota anche come TCP/IP (dal nome di due dei suoi protocolli, il TCP, Transmission Control Protocol el IP,Internet Protocol). Per esemplificare i concetti di architettura di rete e di stratificazione dei protocolli prenderemo in esame il Modello OSI, mentre nel seguito descriveremo nel dettaglio la suite di protocolli TCP/IP, che ormai costituisce lo standard per le comunicazioni in rete. L importanza del Modello di Riferimento OSI sta nel fatto che esso definisce i concetti di base (come la stratificazione) e fornisce la terminologia con la quale si possono descrivere e confrontare le diverse suite di protocolli realizzate. Il Modello OSI fornisce, infatti, una descrizione astratta delle modalità di comunicazione tra processi (applicazioni degli utenti) residenti in sistemi tra loro interconnessi, direttamente o tramite sistemi intermedi (cioè nodi di rete), e definisce delle linee guida per la progettazione delle architetture di rete. Prendendo in considerazione tutte le funzioni che possono essere svolte per consentire il colloquio tra generici sistemi attraverso una o più reti interconnesse, la stratificazione dei protocolli proposta da OSI può essere derivata sostanzialmente nel seguente modo: a) le funzioni da eseguire vengono suddivise in gruppi il più possibile omogenei; 6 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto

18 b) ogni gruppo di funzioni così individuato viene assegnato a uno strato funzionale o layer; c) in un certo strato (layer) sono presenti le entità, una o più, che hanno il compito di eseguire il gruppo di funzioni assegnate allo strato stesso, fornendo così uno specifico insieme di servizi; un elemento (software) che realizza un singolo servizio viene denominato service element; d) le entità di uno strato utilizzano i servizi dello strato inferiore per fornire servizi allo strato superiore 2 ; se ci si pone sul confine tra due strati è così possibile distinguere tra chi fornisce il servizio, o Service Provider,e chi utilizza il servizio, o Service User; e) un entità di uno strato comunica con un entità di uno strato adiacente dello stesso sistema attraverso un interfaccia, mentre comunica con un entità di pari livello residente in altri sistemi (peer-to-peer communication) tramite un protocollo.sull interfaccia tra due strativengono definiti i punti di accesso al servizio o Service Access Point (SAP) 3 attraverso i quali due entità di due strati adiacenti si scambiano delle unità dati o PDU. I protocolli e le interfacce permettono di coordinare le elaborazioni che vengono eseguite da ciascuno strato sia lato trasmissione sia lato ricezione. Nello specifico, il Modello di Riferimento OSI definisce 7 strati. Essi sono suddivisibili in due parti: 3 strati inferiori, che affrontano le problematiche del trasferimento di PDU attraverso una o più reti interconnesse e danno origine ai protocolli di rete. Essi sono implementati sia nei nodi di rete (o sistemi intermedi) sia nei sistemi finali (computer ecc.); 4 strati superiori, che affrontano le problematiche della comunicazione fra sistemi finali (end-to-end) per la richiesta e la fornitura di servizi; essi danno origine ai protocolli di alto livello, i quali da un punto di vista logico consentono la comunicazione diretta tra le entità di alto livello che risiedono nei sistemi finali. In FIGURA 3, a pagina seguente, è mostrata la rappresentazione convenzionale del Modello di Riferimento OSI, con evidenziati gli strati che lo compongono, i protocolli di alto livello e quelli di rete. Da un punto di vista logico le entità presenti in uno strato comunicano direttamente tra loro, mediante uno scambio di PDU, cioè da unità dati definite dal protocollo di quello strato. Il percorso effettivamente compiuto dalle PDU che l entità di uno strato emette è invece costituito dall attraversamento di tutti gli strati sottostanti, oltre che dall invio dei segnali elettrici sul canale fisico. 2 In ambito OSI si utilizza il termine strato invece di livello in quanto esso rappresenta meglio il concetto di insieme di funzioni presente in tutti i sistemi che colloquiano tra loro. I servizi realizzati da uno strato sono costruiti sulla base dei servizi messi a disposizione dallo strato sottostante. 3 Un SAP è in sostanza un metodo di indirizzamento che permette di definire delle «porte di comunicazione software» tra entità di strati adiacenti, in modo tale che esse possano essere identificate quando si scambiano informazioni. 2 Il Modello di Riferimento OSI 7

19 SISTEMA FINALE A (sorgente) INFRASTRUTTURA DI RETE (sistemi intermedi) SISTEMA FINALE B (destinazione) PROCESSI DATI PROCESSI (percorso logico) STRATI OSI 7 PDU (percorso logico) 7 applicazione protocolli di alto livello (end-to-end) presentazione sessione 4 4 trasporto rete protocolli di rete linea fisico CANALI FISICI FIGURA 3 Modello di Riferimento OSI. segnali elettrici (percorso fisico) = interfaccia logica PDU= Protocol Data Unit sistemi intermedi (nodi di rete) Si riassumono ora sinteticamente i servizi offerti e le principali funzioni svolte dagli strati OSI. Strato fisico (Physical Layer) ostrato1: fornisce un corretto accesso al canale trasmissivo utilizzato affinché possa essere inviato e ricevuto dal canale il segnale che trasporta i bit da trasferire. Tra l altro definisce le caratteristiche elettriche, meccaniche, funzionali dell interfaccia fisica con cui si accede al canale trasmissivo (livello di segnale, codice di linea ecc.). Strato di linea (Data Link Layer) ostrato2:svolgelefunzionicheconsentono il controllo di uno scambio di dati attraverso un singolo canale di comunicazione fisico, detto link. A questo scopo deve essere adottato un protocollo di linea che struttura i bit da trasmettere in (2)-PDU (Protocol Data Unit dello strato 2), denominate frame (trame), per svolgere funzioni quali: indirizzamento a livello 2 di uno tra più apparati (terminali, schede di rete ecc.) o entità, rivelazione degli errori (obbligatoria), eventuale correzione degli errori e controllo di flusso (sono opzionali; spesso non vengono effettuate perché si demanda la correzione degli errori a un protocollo dello strato 4). Il più noto protocollo dello strato 2 è Ethernet, che appartiene alla famiglia dei protocolli MAC (Medium Access Control). Strato di rete (Network Layer) ostrato3: ha la funzione di fornire allo strato superiore un servizio volto a consentire la comunicazione attraversounareteouninsiemediretiinterconnesse.èlostratochenellereti a commutazione di pacchetto si occupa del corretto instradamento dei 8 1 Struttura delle reti a commutazione di pacchetto

20 pacchetti.ilpiùnotoprotocollodellostrato3èilprotocollo IP (Internet Protocol), le cui PDU sono denominate pacchetti IP. Strato di trasporto (Transport Layer) ostrato4: fornisce un trasferimento di dati end-to-end efficiente e (opzionalmente) affidabile. Un protocollo dello strato di trasporto può: implementare la correzione degli errori e il controllo di flusso end-toend, per garantire l affidabilità della comunicazione; ne è un esempio il protocollo TCP; privilegiare la velocità dello scambio di dati, omettendo tali funzioni; ne è un esempio il protocollo UDP (User Datagram Protocol). Lo strato di trasporto consente di identificare le entità degli strati superiori che inviano o ricevono PDU tramite degli appositi punti di accesso al servizio (SAP), in modo che siano trasferibili e identificabili le PDU scambiate per offrire un certo servizio; sono un esempio di SAP dello strato di trasporto i port number TCP e UDP, ciascuno dei quali identifica univocamente (tramite un numero) un protocollo dello strato superiore (PARAGRAFO 5). Strato di sessione (Session Layer)ostrato5: gestisce e controlla il dialogo tra le entità dello strato superiore, che avviene aprendo e chiudendo sessioni di comunicazione (per sessione si intende una connessione logica tra le entità dello strato superiore). Strato di presentazione (Presentation Layer) ostrato6: questo strato può effettuare diverse trasformazioni, quali compressione dati, crittografia, riformattazione, mascherando allo strato superiore eventuali differenze nella rappresentazione e nella sintassi con cui i dati sono trasmessi e permettendo così uno scambio di dati intellegibili. Strato di Applicazione (Application Layer) ostrato7: è lo strato che interfaccia i processi utente dei sistemi (cioè il software applicativo), ai quali fornisce tutte le funzioni necessarie per comunicare con i processi residenti in altri sistemi. Per esempio, un utente che desidera scaricare un file residente in un sistema remoto, accessibile via Internet, si limita a richiedere il servizio al software applicativo che sta utilizzando (per esempio un browser). Quest ultimo effettua una chiamata al modulo software (entità) dello strato di applicazione che ha la funzione di sovrintendere al trasferimento di file, per esempio il protocollo FTP (File Transfer Protocol), passandogli gli opportuni parametri. È compito dell entità dello strato di applicazione chiamata mettere in atto tutte le funzioni che consentono l effettivo trasferimento del file, coinvolgendo gli altri strati. La distinzione fra protocolli di rete e protocolli di alto livello consente di evidenziare che, considerando i nodi intermedi strutturati sui primi tre strati OSI, la comunicazione fra sistemi finali (computer ecc.) attraverso una o più reti interconnesse avviene correttamente se essi sono in grado di scambiarsi delle PDU dello strato 3, cioè dei pacchetti. Affinché avvenga uno scambio effettivo di informazioni fra sistemi finali è necessario, però, che vengano trasferite e interpretate correttamente dai sistemi finali stessi le (7)-PDU, cioè le PDU dello strato di applicazione. 2 Il Modello di Riferimento OSI 9

21 2.1 Incapsulamento Il meccanismo che consente la realizzazione di uno scambio di dati tra processi utente (software applicativo), attraverso gli strati di un architettura di protocolli, è noto come incapsulamento o encapsulation. FIGURA 4 Comunicazione tra processi utente e tra entità. Facendo riferimento alla FIGURA 4, l incapsulamento è riassumibile nel modo seguente. 1) Un entità di uno strato aggiunge alla PDU che le viene passata da un entità dello strato superiore 4 una propria intestazione, o header,nellaquale sono contenute tutte le informazioni di controllo, o Protocol Control Information (PCI), definite dal protocollo di quello strato, informazioni necessarie per la comunicazione tra due entità di pari livello (peer-topeer communication). 2) Si forma così una nuova PDU che viene a sua volta passata a un entità dello strato sottostante, la quale aggiunge la propria intestazione (header). Si prosegue così fino allo strato 2, la cui entità costruisce la (2)-PDU, denominata frame, aggiungendo oltre alla propria intestazione anche un campo di coda (tail) denominato FCS (Frame Check Sequence), che consente la rivelazione degli errori. effettivo percorso dei dati: SISTEMA FINALE A PROCESSI UTENTE INFRASTRUTTURA DI RETE (sistemi intermedi) SISTEMA FINALE B PROCESSI UTENTE DATI PDU (7)-PDU applicazione 7 (percorso logico) (6)-PDU presentazione 6 (5)-PDU sessione 5 (4)-PDU o segmento trasporto 4 (3)-PDU o pacchetto rete 3 3 FCS (2)-PDU oframe linea 2 2 HW bit fisico 1 1 CANALI FISICI segnale elettrico = header (intestazione con info di servizio) = (N)-PDU=Protocol Data Unit dello strato N FCS= Frame Check Sequence, campo per la rivelazione d errore sui bit del frame 4 Per distinguere tra ciò che viene scambiato fra entità di pari livello residenti in sistemi diversi e ciò che viene scambiato tra entità di due strati adiacenti, residenti nello stesso sistema, si denominano SDU (Service Data Unit) le PDU (unità dati) dirette (materialmente) a un entità dello strato sottostante, residente nello stesso sistema Struttura delle reti a commutazione di pacchetto

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