Mod. 3: Apparati di rete, IP, Classi, Esercitazione Classe 5 I ITIS G. Ferraris a.s / 2012 Marcianise (CE) Prof. M. Simone

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1 Definizione di apparato di rete. Essi sono nodi speciali usati per creare reti più ampie a partire da due o più sottoreti. Essi si collegano simultaneamente a tutte le due o più sottoreti da collegare. Esempi di apparati di rete Essi sono: repeater, hun extender (livello 1), switch e bridge (livello 2), router (livello 3), gateway (livello 7) Come scegliere un apparato di rete? La scelta dell uno o dell altro apparato di rete è dipende sia dal costo che dal livello del modello ISO / OSI in cui deve operare, sapendo che gli apparati di rete: - repeater, extender 1 e hub livello 1 - bridge e switch livello 2 - router livello 3 - gateway 2 livello 7 Il Repeater è un apparato di rete costituito da due sole porte collegate alla stazione mittente e alla stazione destinataria. Esso riceve il segnale dalla stazione mittente, lo amplifica e lo trasmette alla stazione destinataria. Quando si usa? Esso si usa per: 1) ampliare una rete oltre i limiti fisici generati dal mezzo trasmissivo 2) non rischiare un attenuazione del segnale 3 alla stazione rivevente Svantaggio: Determina un ritardo nell arrivo del segnale alla stazione destinataria. L HUB 4 è un apparato di rete o anche repeater multiporta (da 4 a 24) è detto passivo in quanto si limita solo a ricevere i dati via cavo dalla stazione mittente ed a metterli in circolazione via cavo verso tutte le stazioni destinatarie ad esso collegate. Quando si usa? Esso si usa: 1) come apparato "centro stella" di una rete a stella LAN piccola 2) quando i dati trasmessi non devono essere necessariamente analizzati per capire a chi sono indirizzati. 1 Extender = Amplificatore di Segnale Wi-fi; 2 Gateway = via di uscita ha come scopo principale quello di veicolare i pacchetti di rete all'esterno di una rete locale e verso Internet 3 Ad esempio sapendo che la lunghezza massima dei doppini telefonico è di 100metri, se bisogna collegare un nodo di rete oltre i 100metri conviene usare prima il repeater per rigenerare il segnale e poi fare il collegamento del nodo. 4 HUB = letteralmente fulcro, mozzo, 1

2 Svantaggio: La trasmissione dei dati dell HUB verso tutte le altre stazioni destinatarie è di tipo broadcast. Ciò determina un traffico di rete molto intenso e quindi molte collisioni, perciò oggi esso è in disuso. Al suo posto si usa uno switch. Caratteristiche dell HUB 1) La trasmissione dati è in modalità half-duplex: o riceve i dati da un nodo o invia i dati ricevuti ad ogni nodo, cioè smista il traffico fra più nodi. 2) La larghezza di banda è condivisa, cioè il segnale trasmesso è suddiviso per il numero di stazioni collegate all HUB L Extender 5 è un apparato di rete di 0 a 4 porte che ricevere i dati via onde radio dalla stazione mittente, li amplifica e li mette in circolazione via onde radio verso tutte le stazioni destinatarie ad esso collegate. Quando si usa? Esso si usa: 1) come apparato "centro stella" di una piccola rete a stella domestica WLAN 2) per la condivisione della connessione Internet e dei servizi Wifi: stampante, Fax, TV Svantaggi. Esso è una via di mezzo tra il repeater e l hub pertanto ha gli svantaggi di entrambi come: 1) La trasmissione dei dati dell Extender verso tutte le stazioni destinatarie è di tipo broadcast. Ciò determina un traffico di rete molto intenso e quindi molte collisioni 2) Come il repeater determina un ritardo nell arrivo del segnale alla stazione destinataria. Caratteristiche dell extender (vedi HUB) 1) La trasmissione dati è in modalità half-duplex: o riceve i dati o invia i dati 2) La larghezza di banda è condivisa, cioè il segnale trasmesso è suddiviso per il numero di stazioni collegate all Extender Definizione di Dominio di Collisione Un dominio di collisione, in una rete di calcolatori, è un insieme di nodi che concorrono per accedere allo stesso mezzo trasmissivo. 5 HUB = letteralmente fulcro, mozzo, 2

3 Esempio1 di dominio di collisione: rete a stella Un esempio è l insieme dei nodi collegati ad hub centrale in una rete a topologia a stella, infatti in tale topologia ciascun nodo concorre ( gareggia ) con gli altri nodi per poter comunicare con l hub che ha il compito di replicare i dati in su tutte le sue porte a cui sono connessi gli altri nodi Esempio2 di dominio di collisione: hub in cascata (ingrandiscono il dominio di collisione) In tale topologia a stella (fig. pag. 1) se una porta dell hub fosse collegata anche ad un altro hub, attraverso un cavo di dorsale ovvero se si avesse la situazione seguente: L insieme dei sette nodi di figura sarebbe ancora un esempio di dominio di collisione, infatti l hub aggiuntivo a destra serve solo ad estendere il numero di nodi che si possono collegare al primo hub a sinistra in quanto un dato trasmesso ad es. dal nodo 1 all hub H1 a sinistra viene da esso replicato a tutti i nodi 2, 3 e 4 e alla porta a cui è connesso l hub H2, il quale a sua volta lo replica ai nodi a, b e c ad esso collegati. Conclusioni In questa situazione dell esempio ciascun dato inviato da ciascun nodo delle rete viene inviato a tutti gli altri e quindi in questa situazione, rispetto alla precedente possiamo di certo affermare che il traffico sulla rete è maggiore e quindi proporzionalmente le collisioni sono più probabili e la velocità di circolazione dei dati rallenta. Classificazione delle reti LAN Quando le LAN iniziarono a diffondersi l istituto IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definì nel 1980 stabili un progetto delle reti LAN, detto IEEE che classifica le seguenti reti LAN: - rete LAN detta anche rete CSMA / CD - rete LAN detta anche rete Token Ring - rete LAN detta anche rete Wireless Aggiornamenti della rete Wireless La rete ha subito varie aggiornamenti allo scopo di migliorarne le prestazioni in velocità e frequenza. I principali aggiornamenti sono: a, g e n. - La rete a ha una ampiezza di banda ideale 7 pari a 54 Mb/s e frequenza ideale pari a 5 GHz - La rete g ha una ampiezza di banda ideale pari a 54 Mb/s e frequenza ideale pari a 2,4 GHz - la rete n ha una ampiezza di banda ideale pari a 150 Mbps, 300Mbps e 450Mbps e una frequenza ideale pari a 2,4 GHz e 5 GHz (frequenza dual band) 6 Il numero 80 deriva dal farro che il progetto ha avuto inizio nel Info dal sito: 3

4 Il bridge 8 (letteralmente ponte ) è un apparato di rete del livello 2 del modello ISO OSI, da 2 a 4 porte, attivo in quanto filtra i frame, cioè trasmette i frame che riceve solo nel dominio di collisione ove può stare la stazione di arrivo. Quando si usa? Esso si usa: 1) per collegare reti LAN uguali o di natura diversa (per esempio ed 802.5) 2) per suddividere un unica rete in più sotto reti per problemi di carico o di distanza tra i nodi 3) per isolare parti di una rete per motivi di sicurezza Caratteristiche a) il bridge operando al livello 2 della pila ISO/OSI è in grado di riconoscere (rintracciare) nella trama l indirizzo MAC del mittente e l indirizzo MAC del destinatario; b) il bridge mantiene in un buffer una tabella di indirizzi MAC delle schede di rete associate a ciascun nodo per ciascuna delle sue porte, ovvero contiene (vedi fig.) tutti gli indirizzi MAC dei nodi del 1 dominio di collisione connesso alla 1 porta, tutti gli indirizzi MAC dei nodi del 2 dominio di collisione connesso alla 2 porta, ecc. c) La tabella di indirizzi MAC può essere creata manualmente dall'amministratore di rete oppure automaticamente tramite un meccanismo di auto-apprendimento del bridge, tramite il traffico progressivo di frame sul bridge d) crea un ponte di connessione tra (2 a 8 quante sono le sue porte) domini di collisione uguali o diversi Bridge WIFI 9 (vedi figura di sopra) Esso è un bridge con antenne e con sole due porte. Esso filtra i frame che riceve via onde radio dal 1 dominio di collisione (1 LAN) e trasmette i frame che via cavo solo nell altro dominio di collisione (2 LAN) ove può stare la stazione di arrivo. 9 Esso è usato oggi come ponte tra il segnale wifi in entrata e il segnale via cavo in uscita, quindi come apparato per collegare alla rete wifi, vecchi nodi dotati solo di scheda di rete ethernet e quindi utilizzabili solo via cavo ethernet. 4

5 Lo Switch Lo Switch (letteralmente interruttore ) è un è un nodo di rete del livello 2, da 4 a 48 porte, attivo poiché si occupa dell indirizzamento dei frame ricevuti verso una porta di uscita cioè verso un preciso destinatario grazie a una corrispondenza univoca porta - indirizzo. Differenze switch e bridge 1) maggiore espandibilità in termini di numero di porte 2) performance migliori poiché hanno un software più intelligente installato Differenze dello switch e router 1) Lo switch permette di instradare frame a livello 2 tra stazioni di due o più LAN uguali o diverse 2) Il Router permette di instradare pacchetti a livello 3 tra stazioni di due o più reti diverse per estensione (LAN e WAN) Access Point Essi sono apparati di rete che permettono di condividere la connessione ad internet ricevuta da un modem ADSL 10 ethernet 11 non wifi connesso a sua volta ad una presa ADSL installata dentro casa. 12 Oggi l Access Point cosi fatto è in disuso poiché i modem attuali sono loro stessi wifi e quindi già condividono da soli la rete Internet o meglio ancora sono integrati in router wifi. Come si collega l Access Point al modem ADSL? 1) con un cavo di rete si collega l Access Point ad una presa libera dietro al modem, 2) con un altro cavo di rete si collega un altra presa libera del modem con la spina ADSL 3) con un cavo elettrico si collega l'alimentatore dell'access Point e del modem alla presa elettrica. Cavo Utp Cavo Utp Il Gateway Il gateway (letteralmente passaggio ) è un dispositivo di rete del livello 7, di passaggio tra due architetture di reti differenti come: la privata SNA 13 della IBM e la pubblica TCP / IP. 10 ADSL2+ estende la capacità dell'adsl. La velocità di trasmissione può arrivare fino a 24 Mbit/s in download e 1 Mbit/s in upload 11 I modem adsl usb, nati prima di quelli ethernet e ancora in uso, permettono il collegamento nel lato usb solo con un PC e non con un apparato di rete come l access point. 12 Esso è detto anche AP o punto di accesso per tutte le stazione che si trovano nel suo raggio di copertura. Il suo posizionamento è in genere al centro della rete e in una posizione piuttosto alta 13 Essa è l architettura di rete (cioè una famiglia di protocolli e non la rete) usata dalla IBM per le sue reti private LAN 5

6 A che serve il gateway Esso si usa per permettere la compatibilità nello scambio dei dati trasmessi tra le due architetture differenti. 14 IP 15 pubblico Gli indirizzi IP pubblici sono assegnati all host quando esso si connette alla rete Internet (WAN) dall'internet Service Provider (ISP) in modo automatico ed univoco. Non è possibile che due host connessi a Internet abbiano lo stesso indirizzo IP pubblico. IP privato Gli indirizzi IP privati sono assegnati all host quando esso si connette ad una rete locale (LAN o WLAN) dal router di quella rete in modo automatico o dall administrator in modo statico. Non è possibile che due host connessi alla stessa rete locale LAN abbiano lo stesso IP privato, ma è possibile che loro abbiamo lo stesso IP in due sottoreti LAN1 e LAN2 diverse ma collegate tra loro. A che servono gli IP privati Essi sono usati per le reti locali allo scopo di ridurre le richieste di indirizzi pubblici. Chiunque può utilizzare questi indirizzi per la propria rete locale, perché i pacchetti relativi a tali reti non vengono instradati dai router in Internet. Esempi di indirizzi Privati. Secondo convenzioni internazionali essi sono da scegliere bei seguenti intervalli: - Da ad (di classe A) - Da a (di classe B) - Da ad (di classe C) Il router o una stampante ethernet di una rete domestica ha indirizzo della serie ad Come si assegna un IP privato ad un host nel Sistema Operativo Windows? Panello di controllo connessione di rete selezionare la connessione di rete locale tasto destro del mouse su proprietà nella scheda generale della finestra che appare selezionare protocollo TCP /IP ancora proprietà nella scheda generale selezionare utilizza il seguente indirizzo IP come mostra la figura seguente: 14 E questo il motivo per cui esso si usa al livello 7, poiché è proprio il protocollo del livello 7 che si occupa di interfacciare 2 host A e B che comunicano tra loro che possono trovarsi: nella stessa rete LAN con la stessa architettura; in due reti diverse LAN e WAN con la stessa architettura di rete TCP /IP oppure in due reti diverse LAN e WAN con due architetture diverse come la SNA della IBM per la LAN e la TCP / IP per la WAN. Esso a volte coincide con l indirizzo IP del router (vedi connessione di rete proprietà protocollo TCP / IP) 15 Un Indirizzo IP è costituito da 32 cifre binarie che raggruppate in 4 gruppi da 8 cifre binarie che convertite in decimale rappresentano un numero da 0 a

7 IP dinamico Gli IP dinamici sono quelli che cambiano ad ogni connessione. Ad esempio gli indirizzi IP pubblici sono in genere dinamici perché sono assegnati dall ISP. IP statico Gli IP statici sono quelli che rimangono immutati ad ogni connessione. Ad esempio gli indirizzi IP privati sono in genere statici. Eccezioni. In alcuni casi, una serie finita di IP pubblici possono essere statici per una azienda sotto forma di servizio a pagamento. Parti di un indirizzo IP 16. L indirizzo IP è costituito da due parti: - una prima parte che identifica e dimensiona 17 la rete, detta NetId o anche prefisso - una seconda parte che identifica l'host all'interno della rete, detta HostId o anche suffisso. Esempio. Sia l IP: Rete. Rete. Rete. Host NetId = e HostId = 2 Quindi un indirizzo IP identifica prima la rete a cui un host è connesso (tramite il NetId) e poi l host all interno di quella rete (tramite l HostId). Indirizzi IP speciali Sappiamo che un indirizzo IP è costituito da 32 bit e sappiamo che con 32 bit è possibile avere 2 32 = 2 2 *2 10 *2 10 *2 10 = 4* 1024*1024*1024 = IP diversi ma non tutti si possono utilizzare poiché alcuni sono riservati e sono detti IP speciali e sono: l indirizzo IP di rete, l indirizzo IP di broacast, l indirizzo IP di loopback L indirizzo IP di rete Esso è l indirizzo IP che identifica la rete. Ad esempio se l IP = Rete. Rete. Rete. Host allora l IP di rete è L indirizzo di broadcast. Esso è l IP che identifica tutti gli host connessi ad una stessa rete, quindi si usa per inviare un messaggio a tutti gli host di una rete. Ad esempio, se l IP di rete allora l IP di broadcast è L indirizzo IP di loopback o localhost. Esso è l IP utilizzato per funzioni di test e non genera traffico di rete e corrisponde sempre all'indirizzo , quindi non varia in base alla rete in cui si trova l host Classi di indirizzi Esse sono sottoinsiemi di Indirizzi IP ricavati dall insieme dei 2 32 IP diversi ed escludendo gli IP speciali. Esse sono 5 e sono indicate con le lettere: A, B, C, D e E. Solo le prime 3 sono le più usate e sono quelle che faremo noi. 16 L indirizzo IP è paragonabile al numero telefonico. Quale è il numero telefonico dell ITIS Ferraris di Marcianise? E ove 0823 è il prefisso e è il numero che identifica il telefono dell ITIS nella rete telefonica di Caserta, che si chiama distretto. 17 Cioè sottolinea la minore o maggiore grandezza della rete 7

8 Ogni classe si distingue dall altra in base a quanti bit sono usati per la parte HostId e in base a quanti bit sono usati per rappresentare il numero di Host. 18 Classe A (1 ottetto da 1 a 126) E' rappresentata da indirizzi di tipo: Rete.Host.Host.Host ovvero 8 bit per identificare la rete (di cui il primo bit fisso a 0) e 24 per identificare gli host. Essa permette, quindi, di ottenere 2 7 = 128 reti formate da 2 24 = = host ciascuna Classe B (1 ottetto da 128 a 191) E' rappresentata da indirizzi di tipo: Rete.Rete.Host.Host ovvero 16 bit per identificare la rete (di cui i primi 2 bit fissi a 1 0) e 16 per identificare gli host. Essa permette, quindi, di ottenere 2 14 = reti da 2 16 = = host ciascuna. 21 Classe C (1 ottetto da 192 a 223) E' rappresentata da indirizzi di tipo: Rete.Rete.Rete.Host ovvero 24 bit per identificare la rete (di cui i primi 3 bit fissi a 110) e 8 per identificare gli host. Essa permette, quindi, di ottenere 2 21 = reti da 2 8 = = 254 host ciascuna. Le subnet mask Esse servono per permettere ad un host di sapere se il destinatario dei propri pacchetti si trova sulla propria sottorete o meno. Per questo ogni host utilizza un processo chiamato di messa in AND. Il processo di messa in AND. Esso consiste nel confrontare il risultato1 dell'operazione di AND bit a bit tra il proprio indirizzo IP e la propria maschera di sottorete (subnet mask) con il risultato2 dell operazione di AND bit a bit tra l indirizzo IP del destinatario e la propria maschera di sottorete (subnet mask). Se i 2 risultati sono uguali vuol dire che i due host mittente e destinatario si trovano nella stessa rete, altrimenti si trovano in due reti diverse. Le subnet di default Per quanto riguarda le classi A B C standard, cioè non ulteriormente suddivise, esistono delle subnet di default: - Classe A: Rete.Host.Host.Host ha come subnet ; - Classe B: Rete.Rete.Host.Host ha come subnet ; - Classe C: Rete.Rete.Rete.Host ha come subnet ; 18 Classe A: Se n=8 bit e si fissa il 1 bit=0 allora le combinazioni binarie diverse possibili si devono calcolare su 8-1 = 7 bit e quindi esse sono 2 7 = 128; 19 A si sottrae 2 poiché 2 indirizzi IP sono riservati a quello di broadcast e di rete 20 Classe B: Se n=16 bit e il 1 bit=1 e il 2 bit a 0, allora le combinazioni binarie diverse possibili si devono calcolare su 16-2 = 14 bit e quindi esse sono 2 14 = 2 10 * 2 4 = 1024* 16 = Classe C: Se n = 24 bit e il 1 bit=1 e il 2 bit a 1 e il 3 bit a 0, allora le combinazioni binarie diverse possibili si devono calcolare su 24-3 = 21 bit e quindi esse sono 2 21 = 2 10 * 2 10 * 2=1024* 1024 * 2 =

9 Esercitazione di laboratorio con alcuni comandi del prompt del DOS Esercizio1. Controllare quale è l IP statico di connessione assegnato al nostro PC in rete LAN a scuola. Basta digitare nel finestra Prompt dei comandi, il comando: ipconfig/all (vedi figura) Esercizio2. Chattare tra i PC connessi alla stessa rete LAN Poiché ogni IP di una rete LAN individua univocamente un computer in rete LAN, attraverso gli IP è possibile chattare tra i computer in rete LAN, dopo averli abilitati al servizio cosiddetto messenger. Procediamo per passi: 1) Abilitiamo il servizio messenger sul nostro PC con windows XP Digitare nel rigo bianco esegui del pulsante start 22 e digitare il comando services.msc 23 cosi: Successivamente, selezioniamo il servizio Messenger tasto destro Proprietà ed abilitiamo all avvio automatico il servizio come mostrato in figura. 24 2) invio di un messaggio di prova ciao collega. Supponendo che l IP del collega sia: basta scrivere nel prompt dei comandi, la stringa: net send ciao collega invio come mostra la figura seguente; 22 In windows vista / seven per far apparire il pulsante esegui basta premere i pulsanti tasto windows + R 23 Altra strada è la seguente: pannello di controllo strumenti di amministrazione servizi 24 L avvio e lo spegnimento del servizio messenger può avvenire anche dal prompt del DOS scrivendo i comandi: net send stop (per spegnerlo) e net send start (per avviarlo) 9

10 Esercizio3. Il comando Tracert Esso permette di verificare i punti da cui il PC deve passare prima di connettersi all'indirizzo desiderato dando come informazioni aggiuntive la nazione, il nome del provider, indirizzi IP, ecc. Ovviamente quanto maggiore è il numero di nodi che si attraversano maggiore sarà il tempo di risposta e quindi la velocità di connessione. La sintassi nel prompt del DOS è: tracert nomeserver (url del sito o nome del computer). Dal mio PC di casa, digitando nel prompt dei comandi: tracert ottengo: Esercizio4. Il comando Ping Questo comando permette di controllare se un sito Internet è funzionante, o se un computer su una rete TCP è raggiungibile e nel caso affermativo la qualità della connessione. Quando si lancia il comando ping si inviano automaticamente una sequenza di dati alla macchina specificata e si attende la risposta. La sintassi di ping è: ping seguito da nome_computer (nome del computer in rete, indirizzo del sito o indirizzo IP del server su Internet). Come esercizio controlliamo se: - il sito è raggiungibile dal nostro computer e i tempi di risposta - il sito è raggiungibile dal nostro computer e i tempi di risposta Il tempo di risposta fornisce importanti dati sulla qualità della connessione. Più alto è il valore di risposta peggiore è la qualità di comunicazione. Come parametro generico, si considera risposta di qualità insoddisfacente quella che supera i 250 ms. La risposta ottenuta è la seguente: quindi la qualità della connessione verso il sito è scadente mentre è ottima verso il sito e ciò è giustificabile dal fatto che ascuoladi.135.it è un dominio gratuito. 10