Principi di architetture di rete

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1 Principi di architetture di rete Prof. Fabrizio d Amore Università di Roma La Sapienza Dipartimento di Informatica e Sistemistica Principi di architetture di rete F. d Amore 1

2 Evoluzione delle architetture Anni 60. Solo mainframe Principi di architetture di rete F. d Amore 2

3 Architetture centralizzate basate su un unico sistema centrale detto host o mainframe architettura superata a causa della crescente complessità degli applicativi, che richiedono capacità di calcolo anche locali e notevoli cambiamenti nelle organizzazioni funzionali delle aziende terminale terminale terminale mainframe terminale terminale terminale Principi di architetture di rete F. d Amore 3

4 Architetture gerarchico-distribuite distribuzione dell'elaborazione e dati centralizzati distribuzione dell'elaborazione e dei dati (basi dati locali) secondo livelli funzionalmente gerarchici (il controllo è sempre da parte del sistema di livello superiore) distribuzione dell'elaborazione e dei dati con condivisione di basi dati locali anche tra sistemi di pari livello funzionale, allo scopo di facilitare operazioni trasversali Principi di architetture di rete F. d Amore 4

5 Schema logico 1º livello mainframe BD centrale minielaboratore BD locale personal computer terminale terminale terminale 2º livello architettura gerarchico-distribuita Principi di architetture di rete F. d Amore 5

6 Architetture a rete sistemi autonomi elaborazione distribuita applicazioni ripartite su più nodi, con comunicazione attraverso interfacce ben predefinite dati distribuiti Elaboratore + Basi Dati Elaboratore + Basi Dati Elaboratore + Basi Dati Elaboratore + Basi Dati Elaboratore + Basi Dati Elaboratore + Basi Dati colloquiano? Principi di architetture di rete F. d Amore 6

7 Applicazioni distribuite Struttura delle applicazioni: master/slave con gerarchia funzionale tra le componenti dell applicazione peer to peer componenti paritarie senza caratterizzarne le funzionalità client/server evoluzione delle architetture master/slave e peer to peer Principi di architetture di rete F. d Amore 7

8 Modello Master / Slave L assegnamento dei processi è unidirezionale dal master verso gli slave I computer slave offrono potenza di calcolo limitata per applicazioni locali come editing e validazione on-line Esempio: mainframe (come un IBM 30XX) con controllori a grappolo e terminali intelligenti Principi di architetture di rete F. d Amore 8

9 Modello peer to peer componenti indifferenziati possono sia chiedere sia fornire un servizio comunicazioni basate su scambi di messaggi esempio talk Principi di architetture di rete F. d Amore 9

10 Modello client / server (1) si distinguono le componenti di tipo client, che richiedono servizi, da quelle di tipo server che, offrono servizi schema generale di comunicazione per l ambito distribuito di norma, ma non obbligatoriamente, la parte client e la parte server risiedono su elaboratori distinti Principi di architetture di rete F. d Amore 10

11 Modello client / server (2) client e server sono autonomi e disaccoppiati, comunicano tramite interfacce ben definite e non conoscono la struttura interna dell altro un client può usufruire, simultaneamente o in tempi successivi, dei servizi di più server un server può servire più client Principi di architetture di rete F. d Amore 11

12 Modello client / server (3) Client Client Elaboratore + Applicativo Client Client Elaboratore + Applicativo Client Elaboratore + Applicativi Client e Server Client/Server Elaboratore + Applicativi Server Server Elaboratore + Applicativo Client Elaboratore + Applicativi Server Server Principi di architetture di rete F. d Amore 12

13 Vantaggi dell architettura client / server standardizzazione portabilità e riusabilità delle applicazioni connettività degli elaboratori ed interoperabilità delle applicazioni sistemi aperti maggiore produttività dell utente finale flessibilità e scalabilità dell infrastruttura di elaborazione minor costo di elaborazione downsizing utilizzo delle capacità elaborative locali dei client Principi di architetture di rete F. d Amore 13

14 Componenti di un applicazione interfaccia utente ciò che vede effettivamente l utente logica di presentazione interazione utente - interfaccia logica dell applicazione operatività cui è preposta logica dei dati la richiesta di dati e l accettazione dei risultati l integrità dei dati, cioè la validazione, la sicurezza e la completezza la gestione fisica dei dati, in termini di aggiornamenti e ricerche Principi di architetture di rete F. d Amore 14

15 esempi di sistemi client/server servizi di rete sistemi di posta elettronica World Wide Web SQLservers una qualunque API Principi di architetture di rete F. d Amore 15

16 Evoluzione architetture client / server preistoria: architettura centralizzata mainframe client/server 1ª generazione client/server 2ª generazione processi cooperativi dati distribuiti three-tier Principi di architetture di rete F. d Amore 16

17 client/server 1ª generazione presentazione lato client lato server logica applicazione dati Principi di architetture di rete F. d Amore 17

18 client/server 2ª generazione presentazione logica applicazione lato client lato server dati Principi di architetture di rete F. d Amore 18

19 processi cooperativi presentazione lato client lato server logica applicazione dati Principi di architetture di rete F. d Amore 19

20 dati distribuiti presentazione logica applicazione lato client lato server dati Principi di architetture di rete F. d Amore 20

21 three-tier architettura a tre livelli client server applicativo database comunicazioni basate su scambio di messaggi esempio: e-commerce client (browser + applet o ActiveX) server applicativo (httpd + servlet o cgi) DB Principi di architetture di rete F. d Amore 21

22 reti di calcolatori una rete è un insieme di calcolatori variamente interconnessi connessioni fisiche connessioni wireless l interconnessione è usata per lo scambio di informazioni spesso c è ridondanza di interconnessione varie tipologie di interconnessione che determinano le caratteristiche di trasmissione le distanze giocano un ruolo cruciale Principi di architetture di rete F. d Amore 22

23 area network per ragioni storiche ci si riferisce alle reti nel loro complesso con il termine area network wide area network (WAN) anche nota come rete geografica local area network (LAN) le area network nascono per condividere risorse hw/sw su un area prefissata Principi di architetture di rete F. d Amore 23

24 classificazione delle area network WAN LAN MAN MAN LAN LAN LAN LAN LAN Principi di architetture di rete F. d Amore 24

25 LAN connetteno dispositivi su distanze relativamente brevi 100 mt 1000 mt una LAN per edificio occasionalmente qualche eccezione amministrate da un unica organizzazione tecnologie Ethernet, Token Ring e loro evoluzioni alta velocità di trasferimento dati (fino a 1000 Mbps) Principi di architetture di rete F. d Amore 25

26 MAN distanze in ambito urbano alcune decine di km aggregano due o più LAN possono costituire la rete cittadina o rete civica metropolitana servizi base messaggistica condivisione dati alta velocità (fino a 600Mbps) fibra ottica mezzo telefonico Principi di architetture di rete F. d Amore 26

27 WAN dette anche reti geografiche senza limiti di estensione ambito nazionale, internazionale o intercontinentale integrano LAN e MAN anche eterogenee utilizzano il mezzo telefonico tecnologie ATM, Frame Relay e X.25 relativamente lente (da 2400bps a 2Mbps) Principi di architetture di rete F. d Amore 27

28 altre tipologie di reti (1) Storage Area Network (SAN) connessione di server a dispositivi di memorizzazione Principi di architetture di rete F. d Amore 28

29 altre tipologie di reti (2) Server Area Network (SAN) architettura symmetric multiprocessing (SMP) basata su una interconnessione commutata che non fa uso di bus le componenti dell SMP (p.es., memoria, processori, controller ecc.) comunicano attraverso il SAN Principi di architetture di rete F. d Amore 29

30 altre tipologie di reti (3) System Area Network (SAN) high-performance computer interconnessi ad alta velocità formando una cosiddetta configurazione a cluster architettura symmetric multiprocessing (SMP) Principi di architetture di rete F. d Amore 30

31 altre tipologie di reti (4) Small Area Network (SAN) usata per interconnettere circuiteria elettronica (circuiti integrati) Principi di architetture di rete F. d Amore 31

32 altre tipologie di reti (5) Personal Area Network (PAN) wearable computer (computer indossabili ) interconnessi con altri computer vicini sfruttano per la comunicazione la conduttività elettrica del corpo umano Desktop Area Network (DAN) variante dell architettura di von Neumann in cui al posto del bus si usa tecnologia di rete Principi di architetture di rete F. d Amore 32

33 altre tipologie di reti (6) Controller Area Network (CAN) bus per comunicazioni seriali per applicazioni real-time velocità fino a 1 Mbps eccellente resistenza agli errori sviluppato inizialmente nell ambito dell industria automobolistica Cluster Area Network (CAN) per la costruzione di computer con architetture parallele Principi di architetture di rete F. d Amore 33

34 tecnologie fisiche reti wired si utilizzano mezzi fisici che conducono segnali elettrici o ottici cavo coassiale twisted pair fibra ottica reti wireless si utilizza l etere segnali radio raggi di luce infrarossa Principi di architetture di rete F. d Amore 34

35 cavo coassiale (coax) contiene al suo centro un singolo conduttore di rame uno schermo di metallo intrecciato aiuta a bloccare le interferenze esterne uno strato di plastica garantisce l isolamento tra il centro del conduttore ed lo schermo di metallo Principi di architetture di rete F. d Amore 35

36 uso del coax simile al cavo che trasporta i segnali radio e TV può estendersi solo per distanze limitate a meno che non vengano utilizzati ripetitori che rigenerano il segnale periodicamente (repeater) difficile da utilizzare in spazi confinati, in quanto non può essere piegato troppo intorno ad angoli stretti soggetto a frequenti rotture meccaniche ai connettori altamente resistente all interferenza del segnale Principi di architetture di rete F. d Amore 36

37 twisted pair (TP) doppino telefonico (testato fino a 100 MHz) che garantisce velocita` dell'ordine dei 100 Mbps schermato (STP, Shielded Twisted Pair) non schermato (UTP, Unshielded Twisted Pair) su TP transita sia traffico digitale che traffico telefonico classico (analogico) mentre il coax permette cablaggi a catena, il TP connette solo da punto a punto (topologia a stella) UTP è oggi il più popolare tipo di cablatura usato nelle LAN Principi di architetture di rete F. d Amore 37

38 unshielded twisted pair (UTP) composto da quattro coppie di fili contenuti in un rivestimento isolante ogni coppia è intrecciata per eliminare l interferenza proveniente dalle altre coppie e da altre apparecchiature elettriche Principi di architetture di rete F. d Amore 38

39 shielded twisted pair (STP) in pratica, UTP provvisto di una schermatura Principi di architetture di rete F. d Amore 39

40 fibra ottica (1) consiste di una parte centrale in vetro circondata da parecchi strati di materiali protettivi utilizza segnali luminosi trasmessi sopra una sottile fibra in vetro trasmette luce anziché segnali elettrici, eliminando così il problema dell interferenza elettrica lavora su distanze maggiori rispetto a coax e a TP e a velocità più elevate Principi di architetture di rete F. d Amore 40

41 fibra ottica (2) maggiore affidabilità meno soggetta ad interferenze ed errori utilizzata come dorsale ad es., TP per collegamenti con Hub e router e fibra ottica per le dorsali interconnessione punto-punto configurazione stellata Principi di architetture di rete F. d Amore 41

42 wireless LAN usano segnali radio ad alta frequenza o raggi di luce infrarossa ogni computer deve avere un dispositivo che permette di spedire e ricevere i dati consentono a portatili e computer remoti di connettersi alla LAN utili negli edifici vecchi dove è difficoltoso o impossibile installare i cavi costose scarsa sicurezza e suscettibili alle interferenze più lente delle LAN che utilizzano la cablatura fisica Principi di architetture di rete F. d Amore 42

43 cablaggio di una LAN Principi di architetture di rete F. d Amore 43

44 hub ripetitore multiporta, detto anche concentratore ripetitore: rigenera un segnale che transita sulla la rete in modo da poter aumentare la distanza di trasmissione di tale segnale multiporta: il segnale viene replicato su tutte le porte ampliano la rete collegando LAN dello stesso tipo gli utenti collegati ad un hub o ad una serie di hub in cascata si trovano nello stesso segmento di rete e condividono la solita larghezza di banda Principi di architetture di rete F. d Amore 44

45 hub (2) Principi di architetture di rete F. d Amore 45

46 switch (1) collegano rami differenti, propagando il segnale solamente nel ramo del destinatario dividono la rete in sezioni più piccole e meno congestionate consentano di aumentare la dimensione di una LAN più veloci degli hub larghezza di banda non condivisa bensì dedicata Principi di architetture di rete F. d Amore 46

47 switch (2) Principi di architetture di rete F. d Amore 47

48 protocolli un protocollo è un insieme di regole che stabilisce le modalità di uso di un canale di comunicazione e non dimenticare bla bla bla PASSO! PASSO E CHIUDO! Principi di architetture di rete F. d Amore 48

49 architetture di comunicazione un host è generalmente un sistema che ospita hw/sw per collegarlo a una rete di trasmissione dati la comunicazione fra host viene di norma realizzata attraverso un sistema gerarchico di protocolli, che definisce l architettura di comunicazione ogni host è in grado di colloquiare con altri host della stessa classe spesso i protocolli sono descritti attraverso standard internazionali Principi di architetture di rete F. d Amore 49

50 modello ISO / OSI standard ISO e IEEE dal 1983 Open System Interconnection il sistema di comunicazione è suddiviso in strati ciascun strato esegue una funzione ben definita distingue fra tre ambienti ambiente di rete: protocolli e standard relativi alle differenti tipologie delle reti di comunicazione ambiente OSI: ambiente di rete + strati addizionali orientati all applicazione che consentono agli interlocutori di comunicare fra loro ambiente effettivo: ambiente OSI + software e servizi di una casa produttrice Principi di architetture di rete F. d Amore 50

51 strati del modello ISO / OSI Principi di architetture di rete F. d Amore 51

52 strati ISO / OSI (1) gli strati (o livelli) sono progettati per interfacciarsi solo con quelli adiacenti (soprastante e sottostante) ogni strato gestisce funzioni distinte indipendenti da quelle di tutti gli altri strati divisione dei sistemi di comunicazione la complessità di un intero sistema di comunicazioni viene suddivisa in semplici procedure Principi di architetture di rete F. d Amore 52

53 strati ISO / OSI (2) approccio denominato divide et impera l'attenzione dei progettisti viene rivolta alla soluzione dei problemi tipici di ciascun livello i quattro livelli più alti (ambiente OSI) sono stati progettati per consentire un accurata trasmissione dati tra processi i tre livelli più bassi (ambiente di rete) sono i responsabili dell'invio dei messaggi in rete Principi di architetture di rete F. d Amore 53

54 strati ISO / OSI (3) ambiente OSI ambiente di rete Principi di architetture di rete F. d Amore 54

55 strato AL rende trasparente alle applicazioni l intero sottosistema di comunicazione fornisce all interfaccia utente una gamma di servizi distribuiti su tutta la rete Principi di architetture di rete F. d Amore 55

56 servizi strato AL trasferimento file e posta elettronica identificazione per nome/indirizzo dei partner determinazione della disponibilità dell interlocutore verifica del permesso di comunicare accordo sui meccanismi di sicurezza autenticazione dell interlocutore selezione della disciplina di dialogo accordo sulla responsabilità per l individuazione degli errori identificazione di restrizioni sulla sintassi dei dati lista non esaustiva Principi di architetture di rete F. d Amore 56

57 strato PL servizi (sui dati) formato rappresentazioni astratte e di trasferimento crittografia e compressione Principi di architetture di rete F. d Amore 57

58 strato SL creazione e terminazione di un canale di comunicazione tra le due entità di protocollo di AL gestione dell interazione full/half duplex sincronizzazione definizione di punti di recupero registrazione (e segnalazione) degli errori solo errori di alto livello, ad esempio la mancanza di spazio su disco o di carta nella stampante Principi di architetture di rete F. d Amore 58

59 strato TL fornisce a SL un sistema di trasferimento dei messaggi indipendente dal tipo di rete sottostante offre cinque classi di servizi per compensare la variabile qualità del servizio (QOS) fornita dai diversi tipi di rete da funzionalità minime per la costituzione della connessione e il trasferimento dei dati al controllo di flusso e degli errori Principi di architetture di rete F. d Amore 59

60 livelli dell ambiente di rete ambiente di rete responsabili dell invio dei messaggi in rete controllano la trasmissione fisica delle informazioni e sono solitamente allocati fisicamente nella scheda di interfaccia di rete (Network Interface Card) oppure in un altro dispositivo Principi di architetture di rete F. d Amore 60

61 strato NL responsabile dell inserimento in rete delle informazioni verifica e invia messaggi in base al campo di indirizzo dell host correlato al routing processo che consiste nel trovare la via più breve ed efficiente per raggiungere la destinazione Principi di architetture di rete F. d Amore 61

62 strato LL responsabile della organizzazione dei dati provenienti dal livello fisico frame e pacchetti, composti dagli indirizzi di origine e destinazione dei messaggi, dai messaggi stessi e da informazioni di controllo richieste dai livelli successivi servizi con connessione e senza connessione (connectionless) nel caso con connessione effettua alcune operazioni di correzione tramite controlli ciclici di ridondanza (CRC), codici di correzione di errore (ECC) e checksum Principi di architetture di rete F. d Amore 62

63 strato PhL inserisce/rimuove le informazioni dai cavi di rete gestisce gli elementi fisici della comunicazione il tipo di connettore utilizzato, il numero di pin sul connettore, il tipo di cavo in uso e l'ampiezza di banda dei dati associato ai cavi di collegamento, ai connettori e alle proprietà del segnale elettrico Principi di architetture di rete F. d Amore 63

64 schema di trasmissione Principi di architetture di rete F. d Amore 64

65 riepilogo modello OSI Principi di architetture di rete F. d Amore 65

66 architetture di rete Principi di architetture di rete F. d Amore 66

67 interconnessione di reti Principi di architetture di rete F. d Amore 67

68 Internet Internet rete di reti eterogenee rete aperta modello base a cui si ispira la RUPA modello per le intranet Principi di architetture di rete F. d Amore 68

69 modello di interconnessione SUBNET 2 HOST AP AP TCP TCP IP IP N. N. A. A. ROUTER SUBNET SUBNET 1 SUBNET SUBNET 3. HOST ROUTER IP IP N.A. N.A.. HOST ROUTER IP IP N.A. N.A. ROUTER SUBNET SUBNET 1 SUBNET SUBNET 2 SUBNET SUBNET 3 HOST AP AP TCP TCP IP IP N.A. N.A. L interconnessione avviene utilizzando i protocolli TCP/IP, standard di fatto per la maggior parte delle reti, perfino all'interno delle aziende Principi di architetture di rete F. d Amore 69

70 Internet: diagramma temporale Principi di architetture di rete F. d Amore 70

71 crescita di Internet (1) Principi di architetture di rete F. d Amore 71

72 crescita di Internet (2) Principi di architetture di rete F. d Amore 72

73 diffusione del Web Principi di architetture di rete F. d Amore 73

74 storia di Internet un po di storia Principi di architetture di rete F. d Amore 74

75 ARPANET: inizia a crescere Principi di architetture di rete F. d Amore 75

76 ARPANET: 1980 Link satellita Principi di architetture di rete F. d Amore 76

77 Internet nel 1997 ulteriori notizie ISOC = Internet SOCiety Principi di architetture di rete F. d Amore 77

78 protocolli TCP / IP Application 5 Transport 4 Internetwork 3 Interfaccia di rete Tecnologie di sottorete Strati di sottorete 2 1 tre strati standard una interfaccia standard strati orientati alla rete liberi Principi di architetture di rete F. d Amore 78

79 indirizzi indirizzo di livello 4 identificativo (porta) (statico o dinamico) dell utente di livello 5 che ha chiesto servizio approssimativamente associato a un processo indirizzo di livello 3 identificativo di host (indirizzo IP) indirizzo di livello 2 identificativo di dispositivo di rete (es. scheda Ethernet) Principi di architetture di rete F. d Amore 79

80 Internet: architettura protocollare dati app dati TCP app dati TCP segment IPip TCP app dati IP datagram ETH IPip TCP app dati ETH Ethernet frame i dati sono trasmessi a pacchetto frame, trama datagramma segmento Principi di architetture di rete F. d Amore 80

81 servizi IP (Internet Protocol) consegna non garantita di pacchetti (datagrammi) a host destinatario protocollo senza connessione (connectionless) in caso di errori/problemi il datagramma viene perso ogni datagramma contiene gli identificativi dell host mittente e dell host destinatario la dimensione varia da 20B a 64KB Principi di architetture di rete F. d Amore 81

82 IP (trasmissione) riceve un pacchetto (segmento) dallo strato del trasporto inserisce intestazione (header) e crea datagramma applica algoritmo di routing invia il datagramma verso l opportuna interfaccia di rete chiedendo servizi a livello 2 Principi di architetture di rete F. d Amore 82

83 IP (ricezione) riceve datagramma dal livello sottostante analizza intestazione verifica la validità dell indirizzo IP e di tutto l header riconosce l utente di livello 4 a cui consegnare il pacchetto elimina header e consegna segmento all utente specificato Principi di architetture di rete F. d Amore 83

84 IP (router) riceve datagramma dal livello sottostante analizza intestazione controlla che la parte header non sia corrotta aggiorna header e crea datagramma applica algoritmo di routing invia il datagramma verso l opportuna interfaccia di rete chiedendo servizi a livello 2 Principi di architetture di rete F. d Amore 84

85 header IP (1) 1. Vers. = 4 (è già disponibile la versione 6) 2. HLEN = lunghezza header (min 20B, max 64B) 3. S.T. = servizi aggiuntivi (non usato) Principi di architetture di rete F. d Amore 85

86 header IP (2) 4. T.L. = dimensione datagramma (max 64KB) 5. Id. = identificatore univoco del datagramma 6. Flag = vari bit per gestire la frammentazione Principi di architetture di rete F. d Amore 86

87 header IP (3) 7. F.O. = offset, per gestire la frammentazione 8. TTL = n.ro max di hop ancora ammissibili per il pacchetto 9. Prot. = protocollo di liv. 4 che ha richiesto il servizio IP 10. H.C. = checksum dell header Principi di architetture di rete F. d Amore 87

88 header IP (4) 11. S. IP A. = indirizzo IP mittente 12. D. IP A. = indirizzo IP destinatario 13. Opt. = opzioni di inoltro (argomento avanzato) 14. PAD = riempitivo (per far iniziare i dati in corrispondenza di un indirizzo relativo multiplo di 32) Principi di architetture di rete F. d Amore 88

89 indirizzi IP sequenze di 32 bit descritti raggruppandoli in 4 gruppi di 8 bit ciascuno ciascun gruppo è un intero fra 0 e 255 i quattro interi si scrivono consecutivamente, separandoli con un punto (dotted notation) esempi esistono 2 32 = indirizzi IP differenti si assegnano alle interfacce di rete (un host con k interfacce può avere k indirizzi IP differenti assegnati ad esso) Principi di architetture di rete F. d Amore 89

90 classi di indirizzi IP classe A classe B classe C Principi di architetture di rete F. d Amore 90

91 indirizzi particolari Principi di architetture di rete F. d Amore 91

92 indirizzi IP privati alcuni indirizzi di classe A, B e C sono privati, ovvero non raggiungibili su Internet utili per configurare reti IP non interconnesse a Internet Principi di architetture di rete F. d Amore 92

93 IP statici e dinamici ogni host presente in una rete IP deve avere un indirizzo IP unico sulla rete gli host permanentemente connessi a una rete IP hanno spesso un indirizzo IP fissato (statico) gli host che di norma non sono collegati a una rete IP ricevono, sfruttando opportuni protocolli (SLIP, PPP, DHCP ecc.), un indirizzo IP in prestito (dinamico) che useranno per tutto il periodo di collegamento alla rete in situazioni più complesse più host possono condividere lo stesso indirizzo IP (tavole PAT), statico o dinamico Principi di architetture di rete F. d Amore 93

94 registrazione indirizzi IP università, enti di ricerca ed assimilati possono richiedere indirizzi IP al GARR (http://www.lir.garr.it) altre organizzazioni possono inoltrare domanda al CRCS (Commissione Reti e Calcolo Scientifico, MURST) per aver riconosciuto il diritto di registrazione tramite GARR contattare RIPE (http://www.ripe.net, Réseaux IP Européens) Principi di architetture di rete F. d Amore 94

95 protocollo ICMP Internet Control Message Protocol distinto da IP ma ad esso intimamente legato imbustato su IP con Prot. = 0X01 consente comunicazioni di servizio fra gli strati IP di differenti host è un puro protocollo di segnalazione utile nell analisi e monitoraggio della rete Principi di architetture di rete F. d Amore 95

96 codici ICMP Principi di architetture di rete F. d Amore 96

97 utilità basate su ICMP analisi dei percorsi host host traceroute, basata sull invio di datagrammi con TTL via via crescente verifica di raggiungibilità di un host ping, basata sull uso dei codici Echo Request (8) ed Echo Reply (0) Principi di architetture di rete F. d Amore 97

98 routing IP (1) il routing IP è quel processo che consente la consegna dei datagrammi quando mittente e destinatario non appartengono alla stessa rete IP in caso contrario il datagramma viene imbustato a livello 2 e direttamente inviato al destinatario Principi di architetture di rete F. d Amore 98

99 routing IP (2) i datagrammi emessi dall host mittente raggiungono il destinatario transitando attraversando uno o più router una tratta fra due router viene denominata hop un router è un dispositivo che, avendo più interfacce di rete, e ricevendo un datagramma su un interfaccia, ha la capacità di determinare se il destinatario appartiene a una delle reti cui il router partecipa o altrove nel primo caso il router invia direttamente a livello 2 il pacchetto a destinazione nel secondo il router invia il datagramma a un altro router (detto next hop ) Principi di architetture di rete F. d Amore 99

100 tabelle di routing destinazione distanza next hop i router instradano i datagrammi utilizzando apposite tabelle di routing una tabella di routing contiene un elenco di possibili destinazioni e, per ciascuna di esse, specifica l indirizzo IP cui instradare i datagrammi lì indirizzati se una destinazione non è presente nella tabella di routing, non è possibile per quel router instradare datagrammi per quella destinazione Principi di architetture di rete F. d Amore 100

101 tabelle di routing statiche e dinamiche tabelle statiche configurate staticamente sono utili nelle reti a collocazione periferica tabelle dinamiche calcolate e mantenute dai router utilizzando appositi protocolli di routing che specificano come e quando i router debbano scambiarsi informazioni per arrivare cooperando alla costruzione di nuove tabelle di routing protocolli di routing RIP e RIP2 (univ. Berkeley) IGRP e EIGRP (Cisco) OSPF (standard Internet) BGP (standard Internet) Principi di architetture di rete F. d Amore 101

102 servizi di livello 4 due protocolli a livello 4 TCP (Transmission Control Protocol), con connessione consegna affidabile dei segmenti recupero dall errore controllo di flusso UDP (User Datagram Protocol), connectioless non affidabile minima infrastruttura necessaria per sfruttare direttamente il livello IP Principi di architetture di rete F. d Amore 102

103 TCP consegna segmenti con servizi di controllo di flusso algoritmo della finestra scorrevole riordino segmenti i datagrammi possono seguire percorsi differenti e sorpassarsi controllo di errore tramite checksum ritrasmissione segmenti un sistema di conferme (ack) consente di accertare l avvenuta consegna senza errori servizi resi possibili dall operazione di apertura della connessione i due partner scambiano informazioni per rimanere sincronizzati al termine delle operazioni la connessione viene esplicitamente chiusa Principi di architetture di rete F. d Amore 103

104 header TCP (1) 1. D.P. = indirizzo di livello 4 del destinatario 2. S.P. = indirizzo di livello 4 del mittente 3. S.N. = posizione del segmento all interno del flusso (in byte) 4. A.N. = numero d ordine del prossimo byte che ci si aspetta ricevere 5. HLEN = dimensione header (in parole di 32 bit) Principi di architetture di rete F. d Amore 104

105 header TCP (2) 6. Reserv. = non usato 7. Contr. = sei flag di controllo 8. Wind. = numero di byte che possono essere trasmessi prima di un ACK Principi di architetture di rete F. d Amore 105

106 header TCP (3) 9. Checksum = checksum dell intero segmento 10. U.P. = presenza di dati urgenti (concetto definito a livello 5) 11. Opt. = opzioni (facoltative) 12. Padding = riempitivo (per far iniziare i dati in corrispondenza di un indirizzo relativo multiplo di 32) Principi di architetture di rete F. d Amore 106

107 flag di controllo urg: Urgent pointer field significant ack: Acknowledge field significant psh: Push function rst: Reset connection syn: Syncronize sequence number fin: No more data from sender Principi di architetture di rete F. d Amore 107

108 apertura connessione TCP consente di sincronizzare i numeri di sequenza fra client e server su tale base verranno garantiti i servizi aggiuntivi three-way handshake Principi di architetture di rete F. d Amore 108

109 chiusura connessione TCP three way handshake modificato per la chiusura se un partner chiude può accadere che l altro abbia ancora qualcosa da mandare la chiusura avviene esplicitamente su entrambi i lati Principi di architetture di rete F. d Amore 109

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