RETI DI CALCOLATORI. Che cosa sono gli IS e gli ES?

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1 RETI DI CALCOLATORI Domande di riepilogo Quinta Esercitazione Che cosa sono gli IS e gli ES? Il termine Intermediate System (IS) è un termine OSI che indica un nodo (tipicamente un router) che ha capacità di instradare messaggi a livello 3 verso altri nodi. Il termine End System (IS) è un termine OSI che indica un nodo che può agire solamente come sorgente o destinazione finale di dati dell'utente e che non effettua le funzioni di routing. 2 Sergio PORCU 1

2 Con quali altri termini sono spesso indicati? Gli IS vengono spesso chiamati router, Interface Message Processor (ICMP) in ambito Arpanet, gateway in ambito IP. Gli ES vengono spesso chiamati End Node, Data Terminal Equipment (DTE) in ambito X.25, host in IP. 3 Quali servizi può offrire il livello 3? Il livello 3 può fornire sia servizi non connessi (o datagram) che servizi connessi (tariffazione a volume). 4 Sergio PORCU 2

3 Come funziona un Multiprotocol Router? DECNET Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento Tabella di instradamento Processo di forwarding TCP/IP Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento Tabella di instradamento Processo di forwarding OSI Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento Tabella di instradamento Processo di forwarding LAN #1 LAN #2 WAN #1 WAN #2 FDDI 5 Come funziona un Multiprotocol Router? Un router multiprotocollo è in grado di trattare più architetture di rete. Analizzando la sua struttura si può notare che il modulo di instradamento è replicato per ogni protocollo trattato. 6 Sergio PORCU 3

4 Come funziona un Brouter? Il problema dell'esistenza di protocolli privi del terzo livello è stato risolto mediante utilizzo di moduli di bridging; se un router realizza la funzione appena descritta viene chiamato brouter. 7 Quali sono le tre principali tecniche di instradamento? Le tre tecniche principali di instradamento sono: il routing by network address; il label swapping; il source routing. 8 Sergio PORCU 4

5 Quanti e quali tipi di indirizzi determinano l'instradamento di un pacchetto sulla rete? I due tipi di indirizzi sono l'indirizzo di livello 2 MAC e l'indirizzo di livello 3. 9 Qual è il loro ruolo? L'indirizzo di livello 2 MAC serve a discriminare il destinatario finale di un pacchetto nell'ambito di una LAN. L'indirizzo di livello 3 serve invece ad identificare il destinatario finale del pacchetto nell'ambito dell'intera rete. 10 Sergio PORCU 5

6 Quale problematica viene indicata con il termine di neighbor greeting? Gli IS collegati alla LAN devono conoscere gli ES collegati alla stessa LAN. Questo è indispensabile per due motivi: gli IS devono conoscere gli ES per inserirli nelle tabelle di instradamento e propagare l'informazione della loro raggiungibilità agli altri IS; gli ES devono conoscere gli IS presenti sulla LAN per sapere a chi inviare i messaggi non destinati a nodi collegati alla stessa LAN. 11 Quali sono i due principali criteri di ottimalità usati nell'instradamento? I due principali criteri di ottimalità usati sono la semplicità dell'algoritmo e la sua robustezza, intesa come adattabilità a variazioni di topologia. 12 Sergio PORCU 6

7 Sono: Quali sono le due metriche principali? gli hops, intesi come salti effettuati (cioè il numero di IS attraversati lungo il cammino); il costo, inteso come somma dei costi di tutte le linee attraversate. 13 Quali sono gli algoritmi di routing non adattativo? Gli algoritmi non adattativi (statici, deterministici) si basano su criteri fissi di instradamento. Possono essere: Fixed Directory Routing; Flooding. 14 Sergio PORCU 7

8 Quali sono gli algoritmi di routing adattativo? Gli algoritmi adattativi (dinamici, non deterministici) calcolano le tabelle di instradamento in funzione della topologia della rete, dello stato dei link e del carico. Possono essere: Routing Centralizzato; Routing Isolato; Routing Distribuito. 15 Dove trova impiego il routing isolato? Trova impiego nelle reti in cui ogni IS si calcola in modo indipendente le tabelle di instradamento senza scambiare informazioni con gli altri IS. 16 Sergio PORCU 8

9 Quali sono gli algoritmi di routing distribuito? Sono: l'algoritmo Distance Vector; l'algoritmo Link State Packet. 17 Si descriva l'algoritmo Distance Vector. L'algoritmo adattativo Distance Vector, noto anche come algoritmo di Bellman-Ford ed appartenente al routing distribuito, è caratterizzato dal fatto che ogni router mantiene contemporaneamente una tabella di instradamento ed una struttura dati (detta distance vector) per ogni linea. Le informazioni contenute in tale struttura sono ricavabili dalla tabella di instradamento del router collegato all'altro capo della linea. 18 Sergio PORCU 9

10 Si descriva l'algoritmo Distance Vector. Ogni nodo infatti, quando modifica le proprie tabelle di instradamento, formate da quadruplette [indirizzo - hop - costo - linea], invia ai nodi adiacenti una tripla [indirizzo - hops - costo] che rappresenta appunto il distance vector. 19 Si descriva l'algoritmo Distance Vector. Le nuove tabelle di instradamento sono ricavabili mediante fusione dei distance vector associati alle linee attive di un nodo. Per quanto riguarda il ricalcolo delle tabelle, questo avviene quando il router rileva una caduta di una linea attiva o quando riceve un distance vector da un nodo adiacente diverso da quello in memoria. 20 Sergio PORCU 10

11 Si descriva l'algoritmo Distance Vector. Il vantaggio del distance vector è la facile implementazione. Gli svantaggi sono una complessità elevata per reti non partizionate gerarchicamente, la lenta convergenza ad un instradamento stabile, la difficoltà di prevederne il comportamento su grandi reti e la possibilità che si inneschino dei loop. 21 Si descriva l'algoritmo Link State Packet. L'algoritmo adattativo Link State Packet, appartenente al routing distribuito, prevede che ogni router impari, mediante protocolli di neighbor greetings, le informazioni del suo ambito locale. Queste informazioni vengono inviate in flooding a tutti gli altri router della rete mediante un link state packet (il LSP contiene quindi lo stato di ogni link connesso al router, il costo del link, l'identità del vicino, il tempo di vita, il checksum ed il numero di sequenza dello stesso); in questo modo i router, memorizzando i dati contenuti nell'lsp, si costruiscono la mappa aggiornata della rete. 22 Sergio PORCU 11

12 Si descriva l'algoritmo Link State Packet. La mappa viene anche chiamata LSP database e risulta essere la matrice delle adiacenze del grafo della rete. I vantaggi di questo algoritmo risiedono nel fatto che può gestire reti di notevoli dimensioni, difficilmente genera loop e ha una rapida convergenza ad un instradamento stabile. Gli svantaggi sono riferibili invece nella difficile implementazione a causa di meccanismi speciali di gestione della LAN. 23 Con quale tecnica i router LSP mantengono allineati i loro LSP database? Un router LSP, all'atto del ricevimento di un LSP (trasmesso in flooding) allinea il proprio LSP database nel seguente modo: se non ha mai ricevuto LSP da quel mittente o se il numero di sequenza del LSP è maggiore di quello del LSP proveniente dalla stessa sorgente e memorizzato nel LSP database, allora memorizza il pacchetto nel LSP database e lo ritrasmette in flooding su tutte le linee eccetto quella da cui l'ha ricevuto; 24 Sergio PORCU 12

13 Con quale tecnica i router LSP mantengono allineati i loro LSP database? se il LSP ricevuto ha lo stesso numero di sequenza di quello posseduto, allora non occorre fare nulla perché lo stesso pacchetto era già stato precedentemente trasmesso in flooding; se il LSP è più vecchio di quello posseduto, cioè obsoleto, allora il router ricevente trasmette il LSP aggiornato al router mittente. 25 Quali tecniche utilizzano per gestire le LAN? Per rispondere a questa domanda occorre introdurre il concetto di pseudo-nodo, ossia di un nodo fittizio non presente nella rete e che rappresenta una LAN. Esso viene realizzato dal designated router per avere una topologia equivalente a stella con al centro appunto il nodo. 26 Sergio PORCU 13

14 Quali tecniche utilizzano per gestire le LAN? Questo trucco viene adottato perché l'algoritmo adattativo Link State Packet, appartenente al routing distribuito, presuppone di lavorare su canali puntopunto; le reti inoltre si comportano come canali broadcast e pertanto la più semplice struttura equivalente risulterebbe una maglia completa. Ciò non è accettabile in quanto i link crescono quadraticamente rispetto alla crescita dei nodi, rendendone improponibile qualsiasi approccio. 27 Quali tecniche utilizzano per gestire le LAN? Topologia Fisica Verso altri router A B C D E F Verso altri router Topologia equivalente A pseudo nodo F Router End Node B C D E 28 Sergio PORCU 14

15 Che cos'è il neighbor greetings? Il neighbor greetings è un meccanismo che consente agli End System di conoscere gli Intermediate System presenti sulla rete e viceversa. Come funziona: gli ES inviano periodicamente degli End System Hello (ESH) per informare agli IS della loro presenza; gli IS inviano periodicamente degli Intermediate System Hello (ISH) per lo stesso motivo. Il neighbor greetings consente inoltre agli IS di apprendere tramite pacchetti di routing redirect se un nodo è direttamente raggiungibile sulla LAN oppure qual è il miglio router tramite il quale è possibile raggiungerlo. 29 Che cos'è il routing gerarchico? Quando una rete raggiunge delle dimensioni non indifferenti, occorre che questa venga organizzata in modo gerarchico partizionandola in aree (il termine area, utilizzata in OSI e DECNET, è equivalente al termine di dominio in SNA e OSI ed ai termini network e subnetwork di TCP/IP). 30 Sergio PORCU 15

16 Che cos'è il routing gerarchico? All'interno di ciascuna area opera un qualsiasi algoritmo di routing distribuito, mentre diverso è il ragionamento per quanto riguarda la comunicazione fra due nodi appartenenti ad aree diverse. In quest'ultimo caso infatti la fase di instradamento viene divisa in tre sottofasi: instradamento tra un nodo mittente e la periferia dell'area in cui risiede lo stesso nodo; instradamento tra area mittente ed area di destinazione; instradamento all'interno dell'area di destinazione. 31 Che cos'è il routing gerarchico? Nel routing gerarchico, al vantaggio di avere delle aree facilmente gestibili si affianca lo svantaggio che la scelta degli instradamenti può risultare ottimale ma non ottima (nel senso del costo); ciò è dovuto al fatto che il routing gerarchico non ha una completa visione dell'intera rete. Inoltre bisogna scegliere con accuratezza i cammini inter-area e configurare le aree in modo fortemente connesso in modo che, in caso di caduta di una linea, non si verifichi un partizionamento delle stesse; questo comporterebbe infatti l'impossibilità di percorrere alcuni cammini da parte dei pacchetti. 32 Sergio PORCU 16

17 Perché lo si utilizza? Perché il routing gerarchico migliora le prestazioni della rete, seppure in taluni casi può portare ad instradamenti non ottimi, ma corretti. 33 Quali sono i campi principali di un pacchetto di livello 3? I campi principali di un pacchetto di livello 3 (protocolli connectionless) sono: indirizzi del mittente e del destinatario; lunghezze dell'header e del campo dati; checksum dell'header (per la protezione dello header stesso); indicatori di frammentazione; lifetime (per evitare situazioni di loop); opzioni, tra cui: security; source routing. 34 Sergio PORCU 17

18 Che cos'è un gateway? Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico GATEWAY Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Data Link Data Link Fisico Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico 35 Che cos'è un gateway? Il gateway serve a collegare due applicativi con funzionalità simili appartenenti ad architetture di rete diverse. Si collocano al livello 7 in quanto lavorano al livello applicativo (es. gateway per la posta elettronica). 36 Sergio PORCU 18