Infrastrutture e Protocolli per Internet

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1 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Infrastrutture e Protocolli per Internet Prof. Antonio Capone 1

2 Il docente Prof. Antonio Capone Ufficio: Dip. di Elettronica e Informazione 3 piano stanza 335 Tel: ( ) capone@elet.polimi.it Web page: Orario di ricevimento: Martedì

3 Materiale didattico (1) Libro di riferimento: J. Kurose, K. Ross, Reti di calcolatori e Internet: un approccio top-down, Terza Edizione, PearsonAddisonWesley. Materiale addizionale disponibile sul sito web del libro: Esercizi Materiale di approfondimento 3

4 Materiale didattico (2) Behrouz A. Forouzan, I protocolli TCP/IP, McGraw-Hill Douglas E. Comer, Internetworking con TCP/IP, Volume 1, Seconda Edizione, Addison-Wesley, Douglas E. Comer, Internet e Reti di Calcolatori, Addison-Wesley,

5 Materiale didattico (3) Lucidi del corso Altro materiale suggerito durante il corso Link disponibili sul sito web 5

6 Home page del corso 6

7 Laboratorio Tematiche Analizzatori di rete (Ethereal) Configurazione di router CISCO (Packet Tracer) Squadra A: cognomi da A a CH Squadra B: cognomi da CI a L Lezioni in D32-D33, Giovedì Squadra A Giovedì 27/3 Giovedì 10/4 Giovedì 24/4 Giovedì 22/5 Giovedì 05/6 Squadra B Giovedì 03/4 Giovedì 17/4 Giovedì 15/5 Giovedì 29/5 Giovedì 12/6 7

8 Modalità d esame Esame scritto Esercizi Domande a risposta aperta Quesiti di laboratorio Non sono previste prove intracorso 8

9 Scopo del corso Fornirvi le basi della tecnologia di Nessun ingegnere dell area della Information Tecnology può oggi fare a meno di di queste conoscenze 9

10 Background Molti software applicativi colloquiano con software remoti Per colloquiare usano un un rete: INTERNET Noi ci occuperemo: I colloqui sono soggetti a regole (protocolli) Dei protocolli usati per i colloqui a tutti i livelli Delle infrastrutture di rete necessarie al funzionamento di INTERNET 10

11 Agenda del Corso Approccio Top-Down Evoluzione ed organizzazione della Rete Concetti propedeutici: Protocolli Servizi di comunicazione Modelli a strati Livelli Applicativo Data base distribuiti (DNS) Connesione remota (FTP, Telnet) Web Browsing (HTTP) (SMTP) Cenni ad applicazioni Peer-To-Peer Il livello di trasporto Trasporto inaffidabile UDP Trasporto affidabile TCP 11

12 ..Agenda del corso.. Il livello di Rete (Internet Protocol, IP) Politiche di indirizzamento Politiche di inoltro e instradamento Regole del protocollo Protocolli di controllo (ARP, RARP, ICMP) I protocolli di routing: Definizione del problema ed algoritmi di routing Routing unicast link state (OSPF) Routing unicast distance vector (RIP) Routing unicast path vector (BGP) Multicast 12

13 ...Agenda del Corso Tecnologie d accesso Apparati e protocolli per l accesso tramite LAN Cenni all accesso IEEE Intranetting Cenni sulle procedure di Network Address Translation (NAT) Cenni sulle Virtual Private Networks (VPN) Evoluzioni dell Internet IPv6, MPLS 13

14 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Cenni Storici 14

15 Un po di storia 15

16 La nascita di Internet: anni : Kleinrock dimostra l efficacia della commutazione di pacchetto grazie alla teoria delle code 1967: Lawrence Roberts progetta ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) 1969: primo nodo di IMP (Interface Message Processor) di ARPAnet a UCLA 16

17 La nascita di Internet: anni : Nasce NCP (Network Control Protocol) il primo protocollo di Internet Primo programma per la posta elettronica ARPAnet ha 15 nodi 1970: ALOHAnet rete radio a pacchetti al Univ. of Hawaii 1974: Cerf and Kahn definiscono i principi dell internetworking (rete di reti) 1976: Nasce Ethernet nei laboratori di Xerox 1979: ARPAnet ha 200 nodi 17

18 La nascita di Internet: anni : definizione del protocollo SMTP per la posta elettronica 1983: rilascio di TCP/IP che sostituisce NCP 1983: definizione del DNS per la traduzione degli indirizzi IP 1985: definizione del protocollo FTP 1988: controllo della congestione TCP nuove reti nazionali: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel host collegati 18

19 Le prime applicazioni Telnet FTP 19

20 La nascita di Internet: anni : ARPAnet viene dismessa 1991: NSF lascia decadere le restrizioni sull uso commerciale di NSFnet Primi anni 90: Tim Berners-Lee inventa il web al Cern di Ginevra 1994: Mosaic, poi Netscape Fine 90 : commercializzazione del Web 20

21 La nascita di Internet: anni oggi: arrivano le killer applications : messaggistica istantanea, condivisione di file P2P, IP Telephony sicurezza di rete centinaia di milioni di host, un miliardo di utenti velocità nelle dorsali dell ordine dei Gbps 21

22 22

23 La crescita di internet 439,286,364 23

24 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Cos è Internet? 24

25 Cos è Internet? Milioni di computer connessi alla rete chiamati host = terminali Su cui girano applicazioni di rete Collegamenti fibra, cavo, radio, satellite Nodi di rete chiamati router router local ISP company network server workstation mobile regional ISP 25

26 Cos è Internet? continua Infrastruttura di comunicazione consente le applicazioni distribuite: Web, , games, e-commerce, file sharing Protocolli di comunicazione per inviare e ricevere messaggi 26

27 Cos è un protocollo? Protocollo umano e protocollo di rete Ciao Browser Web Richiesta di connessione TCP Server Web Ciao Sai l ora? 2:00 tempo Risposta di connessione TCP Get <file> D: Conoscete altri protocolli umani? 27

28 Esempio: Il protocollo della posta elettronica S: 220 hamburger.edu C: HELO crepes.fr S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you C: MAIL FROM: S: 250 Sender ok C: RCPT TO: S: 250 Recipient ok C: DATA S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself C: Do you like ketchup? C: How about pickles? C:. S: 250 Message accepted for delivery C: QUIT S: 221 hamburger.edu closing connection 28

29 Ai confini della rete Terminali (hosts): Eseguono il software applicativo (Web, , ecc.). Processi remoti scambiano informazioni Modello client/server client chiedono il servizio, i server lo forniscono I client fanno domande, i server rispondono Modello peer-to-peer: Tutti i terminali collaborano senza distinzione di ruoli (o quasi) 29

30 Le applicazioni usano la rete La rete fornisce un servizio di comunicazione alle applicazioni per il trasporto delle informazioni tra i processi remoti Il servizio di trasporto offerto dalla rete alle applicazioni può essere di vari tipi processo applicativo processo applicativo La rete Trasporta l informazione 30

31 Il trasporto delle informazioni Possono essere trasportati brevi messaggi in modo non affidabile (esempi: DNS, segnalazione, ecc.) Possono essere trasportate sequenze anche lunghe di byte in modo affidabile (web, , file transger, ecc.) processo applicativo processo applicativo La rete Trasporta l informazione 31

32 Nel cuore della rete Insieme di router interconnessi La domanda fondamentale: come viene trasferita l informazione in rete? Commutazione di circuito: circuito dedicato per chiamata Commutazione di pachetto: dati inviati in rete con messaggi 32

33 Commutazione di circuito Le risorse per la comunicazione sono riservate per la chiamata Esempio rete telefonica 33

34 Commutazione di circuito 4) ti cercano! 1) voglio parlare con il 3344! ) conversazione 2) cerco un circuito 3) apro il circuito 34

35 Commutazione di circuito Risorse di rete suddivise in pezzi ciascun pezzo (= circuito) viene allocato ai vari collegamenti le risorse rimangono inattive se non utilizzate (non c è condivisione) suddivisione della banda in pezzi divisione di frequenza divisione di tempo 35

36 Commutazione di pacchetto terminale router header informazione pacchetto 36

37 Commutazione di pacchetto Header Dati Indirizzo di destinazione: A tabella di instradamento indirizzo dest. Prossimo router A R2 B R3 R2 R1 A C R3 B 37

38 Commutazione di pacchetto Il flusso di dati viene suddiviso in pacchetti I pacchetti di tutti gli utenti condividono le risorse di rete Ciascun pacchetto utilizza completamente il canale Le risorse vengono usate a seconda delle necessità Contesa per le risorse store and forward: il commutatore deve ricevere l intero pacchetto prima di poter cominciare a trasmettere sul collegamento in uscita Multiplazione statistica: accodamento dei pacchetti, attesa per l utilizzo del collegamento 38

39 Store and forward A B C T 0 =inizio trasmissione T 1 =fine trasmissione T 2 =arrivo primo bit T 3 =arrivo ultimo bit Tempo di trasmissione: T=T 1 -T 0 =L/R L=lunghezza del pacchetto [bit] R=velocità di trasm. [bit/s] Ritardo di propagazione: τ=t 2 -T 0 =l/c l=lunghezza del coll. [m] C=velocità di prop. [m/s] 39

40 Store and forward A B C 40

41 Store and forward Rappresentazione alternativa: A T 1 B τ 1 T 2 C τ 2 41

42 Multiplazione statistica A Ethernet a 10 Mbps Multiplexing statistico C B Coda dei pacchetti in attesa sul collegamento in uscita 1,5 Mbps D E La sequenza dei pacchetti A e B non segue uno schema prefissato Condivisione di risorse su richiesta multiplazione statistica. 42

43 Il ritardo dei pacchetti Ogni pacchetto sperimenta un ritardo variabile Elaborazione nel nodo Controllo errori Determinazione link di uscita A (table lookup) trasmissione Tempo di attesa Tempo nella coda in attesa di poter essere trasmesso Tempo di trasmissione Ritardo di propagazione propagazione B elaborazione attesa 43

44 Fonti di ritardo Processing: Controllo d errore Scelta link in uscita Accodamento Tempo di attesa in coda Dipende dal livello di congestione nel router A transmissione propagazione B processing accodamento 44

45 Ritardo nelle reti a pacchetto 3. Ritardo di trasmissione: R=banda del link [bit/s] L=lunghezza del pacchetto [bits] Tempo per immettere i bit sul link T = L/R 4. Ritardo di propagazione: l = lunghezza del link fisico [m] C = velocità di propagazione nel mezzo (~2x10 8 [m/sec]) Ritardo di propagazione τ = l/c A transmissione propagazione B processing accodamento 45

46 Ritardo Complessivo d = d + d + d + nodo proc queue trans d prop d proc = ritardo di processing Dell ordine di μs (10-6 s) d queue = ritardo di accodamento Dipende dalla congestione d trans = ritardo di trasmissione Dipende dalla lunghezza del pacchetto e dalla banda del link d prop = ritardo di propagazione Dipende dalle caratteristiche fisiche del link, da pochi μs a centinaia di ms 46

47 Architettura semplificata di un nodo I/O Bus DMA Ctrl 3 CPU 2 1 System Bus DMA Xfer NIC NIC Fast Ethernet FDDI Main Memory NIC ATM 1. Packet input 2. Header processing Routing table lookup DMA transaction 3. Packet output NIC = Network Interface Controller DMA = Direct Memory Access 47

48 Modello di un nodo Arrivo pacchetti dalle interfacce Elaborazione pacchetti e scelta dell uscita Attesa per analisi pacchetto Attesa per trasmissione pacchetto Trasmissione sulle interfacce d uscita 48

49 Ritardo di accodamento Esempio 1 A B C A I pacchetti possono attendere nella coda d uscita di un interfaccia T 1 attesa B τ 1 T 2 C τ 2 49

50 Ritardo di accodamento Esempio 2 Interfacce diverse hanno A B code d uscita separate C ed indipendenti D A T 1 B τ 1 T 2 C τ 2 50

51 Ritardo di accodamento Esempio 2 Interfacce diverse hanno A B code d uscita separate C ed indipendenti D A T 1 T 1 B τ 1 T 3 D τ 3 51

52 Ritardo di Accodamento Del ritardo di accodamento si possono fare dei modelli statistici basati sulla teoria delle code: R=banda del link [b/s] L=lunghezza pacchetto (bits) a=frequenza di arrivo dei pacchetti Intensità di traffico = La/R La/R ~ 0: ritardo in coda piccolo La/R -> 1: il ritardo tende all infinito applet 52

53 Misurare i ritardi in Internet Traceroute: fornisce stime di ritardo dalla sorgente alla destinazione per ogni router I attraversato sul percorso Per ogni i: Invia 3 pacchetti che raggiungeranno il router i Il router i rimbalza i pacchetti alla sorgente La sorgente può calcolare il ritardo tra l invio e la ricezione 3 probes 3 probes 3 probes 53

54 Misure reali di ritardi traceroute: gaia.cs.umass.edu to Three delay measurements from gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu 1 cs-gw ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu ( ) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at wor.vbns.net ( ) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so wae.vbns.net ( ) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 22 ms 22 ms ( ) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net ( ) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net ( ) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net ( ) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr ( ) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr ( ) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr ( ) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net ( ) 135 ms 128 ms 133 ms ( ) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr ( ) 132 ms 128 ms 136 ms trans-oceanic link * means no response (probe lost, router not replying) 54

55 Perdite di pacchetti in Internet Le code hanno dimensioni limitate In congestione (coda piena) i pacchetti che arrivano vengono scartati I pacchetti persi possono essere ritrasmessi o meno a seconda del livello/protocollo che gestisce l evento di perdita. 55

56 Confronto tra pacchetto e circuito La commutazione di pacchetto consente di scaricare le informazioni più velocemente! 1 collegamento da Mpbs Ciascun utente: Chiede pagine web di 50KB ogni 62.5s in media commutazione di circuito: 1 canale 64 kbps per utente Ritardo di trasferimento pagina web: 6.25s 32 utenti Collegamento da Mbps commutazione di pacchetto: Ritardo di trasferimento medio pagina web: 0.22s 56

57 Confronto tra pacchetto e circuito La commutazione di pacchetto consente a più utenti di usare la rete! 1 collegamento da 1 Mpbs Ciascun utente: 100 kpbs quando è attivo attivo per il 10% del tempo commutazione di circuito: 10 utenti N utenti Collegamento da 1 Mbps commutazione di pacchetto: con 35 utenti, la probabilità di averne > 10 attivi è inferiore allo 0,

58 Confronto tra pacchetto e circuito La commutazione di pacchetto è la scelta vincente? Ottima per i dati intermittenti Condivisione delle risorse semplice, non necessita l impostazione della chiamata Il problema della coda: ritardo e perdita di pacchetti Sono necessari protocolli per il trasferimento affidabile dei dati e per il controllo della congestione 58

59 Rete telefonica e Internet Switch Rete Intelligente Service Creation Environment Signaling Network Service Node Radio Circuits Rete stupida Router CLIENT-SERVER APPLICATIONS Circuits Base Station Subnetwork Pipe Subscriber Signaling Terminali stupidi Subscriber Signaling Terminali intelligenti 59

60 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Architettura di Internet e organizzazione 60

61 Architettura Generale La connettività è fornita da fornitori chiamati Internet Service Providers (ISP): AOL, MSN, TIN, TISCALI ecc.. Gli ISP sono fra loro collegati ISP ISP 61

62 Archiettura Gerarchica International ISP Tipicamente gli ISP hanno una organizzazione gerarchica National ISP Regional ISP Local ISP 62

63 Architettura Fisica di Internet CN NAP POP ISP CN CN CN ISP POP POP BSP POP NAP POP BSP NAP CN CN CN POP ISP POP CN BSP ISP = Internet Service Provider BSP = Backbone Service Provider NAP = Network (Neutral) Access Point POP = Point of Presence CN = Customer Network 63

64 Architettura dei NAP ISP ISP ISP Backbone Operator Esempi: Routers Route Server High-Speed LAN (FDDI, ATM, GbE) Routers Backbone Operator ISP Backbone Operator NAP 64

65 Esempio Italiano: la rete GARR

66 Tassonomia dell Internet La parte di rete IP gestita da una organizzazione è chiamata Autonomous System (AS) Ad esempio la rete di un ISP è un AS IP viene anche utilizzato spesso all interno delle reti private aziendali o di campus dette Intranet I router all interno di un AS sono detti Interior Gateway (IG) mentre quelli di collegamento con altri AS sono detti Exterior Gateway (EG) EG sottorete IG rete IG IG 66

67 Accesso a Internet Dialup via modem Fino a 56Kbps Accesso diretto al router del ISP mediante circuito telefonico ADSL: asymmetric digital subscriber line Fino a 1 Mbps upstream Fino a 20 Mbps downstream Condivisione del doppino con la rete telefonica fino alla centrale (divisione di frequenza) Accesso al router del provider mediante rete dati ad alta velocità di Telecom 67

68 Accesso a Internet Reti Locali Local Area Network (LAN) collegano i terminali ai router Ethernet: 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet Clients LAN Servers Ethernet Router WAN Internet 68

69 Accesso a Internet Reti radio Accesso condiviso radio (wireless) per la connessione tra terminali e router attraverso stazione base o punto d accesso Wireless LAN: b/g (WiFi): 11 or 54 Mbps Reti cellulari GPRS ~ 56 kbps UMTS ~ 384 kbps router base station mobile hosts 69

70 Internet pervasiva Mesh & Ad hoc Networks Backbone To Internet & Telephone Networks Mobile User Devices Distributed Networking Wireless Routers & Access Points Ad-Hoc, Peer-to-Peer Wireless Network 70

71 Internet pervasiva Reti di sensori Piccoli, leggeri, poco costosi, processori Negli oggetti della vita quotidiana ( embedded computing ) Sul nostro corpo ( wearable computing ) Nell ambiente ( ambient intelligence ) Un mondo di smart objects Che possono: Ricordare Misurare Comunicare Chip (IC) Antenna 71

72 INTERNET Management ISOC (Internet Society) IAB (Internet Architecture Board) IRTF (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force)

73 Gli standard Internet Gli standard di Internet sono documenti pubblici denominati RFC (Request For Comments) L organismo che coordina la stesura degli RFC è l IETF (Internet Engineering Task Force) internet draft Livello sperimentale proposta standard bozza standard Livello storico Livello informativo 73

74 Dove trovare uno Standard 74

75 Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria dell Informazione Modelli funzionali 75

76 Il servizio di comunicazione Date due o più entità remote Possiamo descrivere il servizio di comunicazione per scambio di messaggi come un fornitore del servizio di trasporto dell informazione Nodo A Nodo B Ente A colloquio Ente B servizio di comunicazione 76

77 Il servizio di comunicazione Gestisce lo scambio di informazione fra due entità E in generale un servizio di trasferimento di unità informative: parole bit gruppi di bit (trame o pacchetti) files flussi multimediali Ente A Ente B 77

78 Primitive di servizio il servizio di comunicazione può essere descritto mediante delle chiamate di servizio dette primitive di servizio le primitive di servizio servono a descrivere il servizio, a richiederlo e a ricevere informazioni sul servizio dal fornitore le primitive di servizio sono caratterizzate da parametri tra cui: informazione da trasferire indicazione del destinatario caratteristiche del servizio richiesto ecc. 78

79 Primitive di servizio Nodo A Nodo B Ente A colloquio Ente B primitive di servizio canale bidirezionale 79

80 Caratteristiche del servizio di comunicazione modalità a connessione instaurazione della connessione trasferimento dell informazione rilascio delle connessione modalità senza connessione una sola fase 80

81 Servizio a connessione Apertura della connessione Ente A Trasferimento informazione Ente B Chiusura della connessione 81

82 Servizio senza connessione Il trasferimento dati avviene in modo autonomo, senza preventivo accordo non lega fra loro i diversi trasferimenti effettuati fra gli stessi utenti non consente i servizi tipici del trasferimento a connessione (problemi VoIP) Ente A trasfer trasfer trasfer Ente B 82

83 Livelli Le entità che colloquiano in un servizio di telecomunicazione possono anche offrire un servizio di comunicazione a entità terze, dette di livello superiore Nodo A Nodo B Ente A2 Ente A1 colloquio colloquio header Dati PDU Ente B2 Ente B1 canale bidirezionale 83

84 Funzioni dei livelli Il servizio di comunicazione offerto al livello superiore è più ricco e complesso grazie alle funzioni implementate dal livello inferiore Nodo A Nodo B Ente A2 Ente A1 colloquio colloquio header Dati PDU Ente B2 Ente B1 canale bidirezionale 84

85 Protocolli di comunicazione le entità di un livello collaborano per fornire il servizio di comunicazione al livello superiore e si scambiano messaggi mediante il servizio offerto dal livello inferiore Protocollo: Insieme delle regole che gestiscono il colloquio tra entità dello stesso livello formato dei messaggi informazioni di servizio algoritmi di trasferimento ecc. 85

86 Packet Data Units (PDU) un protocollo utilizza per il colloquio tra entità dello stesso livello delle unità di trasferimento dati dette PDU o anche trame del protocollo Le PDU possono contenere: informazione di servizio necessaria al coordinamento tra le entità informazione vera e propria ricevuta dai livelli superiori header dati 86

87 Architettura a strati I servizi di comunicazione complessi possono essere articolati a strati da un livello che garantisce solo il trasporto dei bit a un livello dove sono definite complessi servizi caratterizzati da molti parametri e funzionalità livello 5 livello 4 livello 3 livello 2 livello 1 livello 5 livello 4 livello 3 livello 2 livello 1 87

88 Vantaggi architettura a strati Riduce la complessità Standardizza le interfacce Favorisce l interoperabilità di tecnologie Utile a scopi didattici Modello OSI (1974) 88

89 Suite TCP/IP e modello OSI a confronto SMTP, FTP, TFTP, Telnet, Rlogin SNMP, DNS TCP, UDP IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP 89

90 Relazioni tra i livelli Il servizio offerto da uno strato è rappresentato da un Service Access Point (SAP) N+1 - PDU N-SAP Livello N+1 Livello N N-PDU N - PCI N - SDU PDU: Packet Data Unit SDU: Service Data Unit PCI: Protocol Control Information 90

91 Relazioni tra i livelli Al livello più basso c è il livello fisico Le PDU sono i flussi di bit Livello PDU 1-SAP è una porta fisica 1-SAP Livello fisico bit 2 - PDU 2 - PDU I livelli superiori arricchiscono il servizio di traferimento bit con funzionalità più complesse 91

92 Architettura completa livello livello 5 livello livello 4 livello livello 3 livello livello 2 livello livello 1 92

93 Organizzazione del trasposto aereo ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway takeoff ticket (complain) baggage (claim) gates (unload) runway landing airplane routing airplane routing airplane routing Serie di operazioni Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 93

94 Architettura a strati del trasporto aereo ticket (purchase) ticket (complain) ticket baggage (check) baggage (claim baggage gates (load) gates (unload) gate runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing departure airport intermediate air-traffic control centers arrival airport Layer: ogni livello implementa un servizio Tramite operazioni interne Appoggiandosi ai servizi di livelli sottostanti Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 94

95 Perchè un architettura a strati? Sistemi complessi: Facile identificazione dei servizi (implementazione, discussione) Facile gestione ed update Cambiamenti in un livello sono trasparenti agli altri Q: quando la suddivisione in livelli può essere pericolosa? Source: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose, Keith Ross, Addison-Wesley, July All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved 95

96 Funzioni Molteplici sono le funzioni che possono essere svolte da uno strato Possono essere divise in: funzioni di adattamento esempi: multiplazione segmentazione funzioni di arricchimento esempi: controllo d errore riordino trame 96

97 Funzione Segmentazione N+1-PDU N-SDU N-PDU 97

98 Funzione Multiplazione entità liv. N 98

99 Funzione di rete Si parla di funzioni di rete implementata in un livello quando è possibile il colloquio tra più di due entità dello stesso livello Viene introdotta la funzione di INSTRADAMENTO (scelta del SAP) Entità B Entità A deve instradare Entità C 99

100 Instradamento Problema: individuare il partner nel colloquio L instradamento può essere effettuato a un livello inferiore se si introduce l INDIRIZZAMENTO Entità N+1 Entità instradante SAP che connettono enti diversi 100

101 Indirizzamento Identifica il N-SAP di destinazione Entità N+1 Entità instradante Entità instradante Entità instradante 101

102 Indirizzamento & Instradamento La PDU viene passata col parametro INDIRIZZO Entità N+1 PDU L INDIRIZZO viene usato per instradare (scegliere il SAP di uscita) SDU Entità instradante e viene incapsulato perché possa essere instradato da altri nodi 102

103 Indirizzamento Indirizzo: identificativo del SAP da cui raggiungere l entità, univoco fra tutti i SAP delle stesso livello Tipologie di indirizzamento unicast: singolo SAP multicast: gruppi di SAP broadcast: tutti i SAP 103

104 Forwarding o commutazione E il servizio di inoltro che un entità fornisce ad altre entità allo stesso livello Il SAP è già scelto occorre ora effettuare il passaggio A B C 104

105 Tabelle di Instradamento scelta del SAP di uscita sulla base delle informazioni memorizzate tabella di instradamento destinaz. SAP uscita raccolta delle informazioni mediante scambio di dati con gli altri nodi protocolli di instradamento 105

106 La via verso la destinazione è possibile attraversare molti nodi prima di giungere a destinazione I nodi di rete svolgono solo la funzione di instradamento e non implementano i livelli superiori Terminale Router Esempio Application Transport Network Network Data Link Physical Router IP: Funzione di di rete a livello 3!!! Data Link Physical Network Data Link Physical Application Transport Network Data Link Physical 106

107 La via verso la destinazione (2) Esistono altri dispositivi che implementano la funzione di instradamento in altri livelli Vedremo più avanti: LAN Switch Terminale Application Transport Network Data Link Physical Switch Data Link Physical Esempio Switch: Funzione di di rete a livello 2!!! Data Link Application Transport Network Data Link Physical Physical 107

108 La via verso la destinazione (3) Vedremo più avanti anche i proxy che implementano inoltro a livello applicativo Proxy Terminale Application Transport Network Data Link Physical Application Transport Network Data Link Physical Esempio Proxy: Funzione di di rete a livello 5!!! Application Transport Network Data Link Physical 108