Elementi di Informatica e Programmazione

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1 Elementi di Informatica e Programmazione Elaborazione e trasmissione delle informazioni Le Reti di Calcolatori Corsi di Laurea in: Ingegneria Civile Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Reti di Telecomunicazione Convergenza dei due settori Hw e Sw dei Calcolatori Università degli Studi di Brescia Docente: Daniela Fogli Reti di Calcolatori Rete di calcolatori: insieme di calcolatori tra loro collegati mediante una rete di telecomunicazione Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione Finalità di una rete di calcolatori I mezzi di trasmissione Condivisione risorse Comunicazione fra utenti Miglioramento dell affidabilità del sistema complessivo (risorse alternative) Risparmio attraverso decentramento Accesso a informazioni e servizi remoti Le finalità variano a seconda che la rete sia di grandi o piccole dimensioni (es. reti di calcolatori private nelle aziende) Mezzo fisico utilizzato come canale di trasmissione Mezzi guidati: linee fisiche che portano il segnale Mezzi non guidati: irradiazione di segnali elettromagnetici nello spazio I mezzi guidati trasmettono segnali elettrici oppure ottici Doppino telefonico Cavo coassiale Fibra ottica Il mezzo non guidato è lo spazio che permette la trasmissione di onde radio Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 3 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 4

2 Caratteristiche dei mezzi di trasmissione e del segnale Capacità del canale (larghezza di banda): grandezza che misura il numero di bit che il canale è in grado di trasmettere nell unità di tempo (maggiore è la larghezza di banda, maggiore è la velocità di trasmissione) Grado di attenuazione del segnale: l energia del segnale si riduce anche in base alla distanza percorsa (necessità di ripetitori) i segnali trasmessi su doppino telefonico subiscono attenuazione maggiore di quelli trasmessi su cavi coassiale e questo a sua volta determina attenuazione maggiore rispetto alle fibre ottiche Interferenza tra segnali: ad esempio interferenza fra segnali che percorrono cavi adiacenti I mezzi guidati più diffusi Doppino I segnali digitali vengono trasmessi sotto forma di segnali elettrici Costituito da una o più coppie di fili di rame ricoperti di materiale isolante, intrecciati per ridurre interferenze e isolati da una guaina Ce ne sono varie classi Fibra ottica Fonte di emissione luminosa (laser) Cladding I segnali digitali vengono trasmessi sotto forma di impulsi luminosi Larghezza di banda molto elevata elevata velocità di trasmissione Ridotta attenuazione del segnale Immunità alle interferenze elettromagnetiche bassi tassi di errore Cavi di dimensioni e peso ridotti Core Guaina protettiva opaca Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 5 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 6 Trasmissione nei mezzi non guidati Classificazione delle reti I segnali sono trasmessi e ricevuti mediante antenne L antenna del trasmettitore irradia nello spazio onde elettromagnetiche L antenna del ricevitore capta queste onde Trasmissione direzionale (antenne allineate) o non direzionale (irradiamento nello spazio di onde che più antenne possono ricevere) Onde radio [30 MHz, 1 GHz] es. cellulari (900 Mhz, 1800 Mhz, 1900 Mhz) Microonde [ GHz, 40 GHz] trasmissioni direzionali, punto-apunto, anche via satellite (che fa da ripetitore) Infrarossi [300 GHz, 00 THz] trasmettitore e ricevitore devono essere visibili uno all altro Secondo due dimensioni: La modalità di collegamento tra i calcolatori L estensione geografica della rete Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 7 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 8

3 Modalità di collegamento broadcast Modalità di collegamento punto-a-punto Reti broadcast: un unico mezzo di trasmissione condiviso da tutti i nodi Per comunicare con un nodo occorre inviare un messaggio contenente il suo indirizzo Il messaggio raggiunge tutti i nodi della rete Soltanto il nodo il cui indirizzo è uguale a quello nel messaggio lo recepisce Nelle reti punto-a-punto sono presenti più linee di comunicazione, ciascuna connette una coppia di nodi E costoso connettere tutte le possibili coppie di nodi con canali dedicati Soluzione: solo alcune coppie di nodi sono connesse direttamente e alcuni nodi della rete sono dedicati allo smistamento dei messaggi Si parla di reti commutate Fra una coppia di nodi possono esistere più percorsi lungo la rete mezzo di comunicazione Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 9 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 10 Rete commutata Strategie di instradamento sulle reti commutate In una rete commutata i dati sono immessi nella rete da un calcolatore host e instradati fino all host di destinazione passando da router a router Reti a commutazione di circuito Viene creato un circuito logico fra sorgente e destinazione Tutti i dati seguono lo stesso percorso A 1 Un possibile cammino dei dati da B a C 3 C Reti a commutazione di pacchetto Il messaggio è suddiviso in pacchetti Ogni pacchetto può seguire un percorso diverso B D host nodo router Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 11 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 1

4 Reti a commutazione di circuito Esempio di funzionamento Creazione di un canale logico dedicato fra sorgente e destinazione Il canale logico è costituito da una successione di connessioni fra nodi della rete A ogni nodo i dati sono instradati lungo il canale predisposto in uscita senza ritardo Trasmissione costituita da 1. Fase di attivazione: viene stabilito il cammino fra sorgente e destinazione. Fase di trasferimento dati 3. Fase di chiusura della comunicazione A B canale dedicato canale dedicato 3 Scelte in base a disponibilità e costo Vantaggi e svantaggi - Tecnica efficiente per comunicazioni telefoniche - Non efficiente per trasmissione dati tra calcolatori: periodi di trasmissione si alternano a periodi di inattività - Richiede che sorgente e destinatario si accordino sulla velocità di trasferimento 6 C D Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 13 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 14 Reti a commutazione di pacchetto Esempio di funzionamento Si basa sull invio di pacchetti di dati di dimensioni ridotte (dell ordine dei Kbyte) Il messaggio da trasmettere viene suddiviso in una serie di pacchetti Ogni pacchetto contiene: Dati Informazioni di controllo fra cui indirizzo del destinatario e un numero progressivo I pacchetti vengono spediti uno alla volta sulla rete Quando un nodo riceve un pacchetto lo memorizza e lo accoda per poterlo trasmettere al più presto Ciascun pacchetto può seguire un percorso diverso L ordine di arrivo può essere diverso da quello di partenza A 1 B Vantaggi e svantaggi - Migliore utilizzo delle risorse - Maggiore robustezza rispetto ai guasti - Minore prevedibilità, rischio di intasamenti - Necessità di riordino dei pacchetti da parte del destinatario Scelte in base a disponibilità e costo separatamente per ciascun pacchetto 3 6 C D 1 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 15 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 16

5 Commutazione di circuito vs. commutazione di pacchetto Estensione geografica della rete Nella commutazione di pacchetto le linee risultano utilizzate in modo più efficiente Trasmissione efficiente anche fra calcolatori con velocità differenti In caso di traffico elevato nella commutazione di circuito alcune comunicazioni devono essere bloccate, nell altro caso no (vengono solo ritardate) Gestione di comunicazioni a priorità diverse (ulteriore informazione che va nel pacchetto) Local Area Network (LAN) reti locali circoscritte ad un edificio o a edifici adiacenti Metropolitan Area Network (MAN) reti metropolitane circoscritte all area di una città, ad esempio le reti dei telefoni cellulari Wide Area Network (WAN) reti geografiche distribuite su aree molto vaste (connessioni su scala nazionale e internazionale), ad esempio le reti telefoniche Internetwork (o internet) reti di reti distribuite su tutto il pianeta, collegamento tra reti geografiche di operatori diversi, ad esempio Internet Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 17 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 18 Le reti locali (LAN) Diverse tipologie di LAN dipendono da Obiettivo: connettere dispositivi a distanza ridotta Sono proprietà della organizzazione che possiede i dispositivi connessi scelta della rete e responsabilità di gestione a carico della organizzazione Velocità di trasmissione molto maggiori rispetto alle reti geografiche (dovuta ad ampia larghezza di banda) Ogni stazione include un trasmettitore/ricevitore che comunica su un canale condiviso (modalità broadcast) una sola stazione può trasmettere ad ogni istante Mezzi di trasmissione utilizzati doppino, cavo coassiale, fibra ottica, wireless Topologia Struttura e numero dell insieme di connessioni Metodi di accesso ai mezzi di trasmissione Tecniche a contesa Tecniche non a contesa Sono affidabili, economiche e facilmente espandibili Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 19 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 0

6 Diverse topologie di rete locale Bus Un caso particolare: le LAN senza fili (wireless) Reti Wi-Fi (Wireless Fidelity) Le stazioni comunicano tramite segnali radio trasmessi da e verso una stazione centrale (access point) collegata tipicamente ad una rete cablata Anello Una rete wireless consente per esempio di spostare un computer portatile all interno di un edificio, eliminando il problema di installare cavi in vecchi edifici Tipicamente minori prestazioni e minore affidabilità rispetto a una rete cablata Stella Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 1 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione Metodi di accesso alle reti locali Tecniche a contesa: CSMA/CD Problema: evitare sovrapposizioni di segnali (interferenze) Metodo di accesso algoritmo che ogni stazione utilizza per accedere al canale di trasmissione e ottenere il diritto a trasmettere Tecniche a contesa Accesso in modo casuale Se due o più stazioni cercano di trasmettere simultaneamente, il conflitto viene risolto secondo alcune regole di mediazione Tecniche non a contesa I nodi non si contendono l uso della rete ma devono prima ottenere il permesso di trasmissione Tecnica del gettone (token) circolante CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access Collision Detection Fase di ascolto (carrier sense): tutti i nodi esaminano lo stato della rete Se la rete è libera i nodi provano a spedire i loro dati (multiple access) Se viene rilevata una collisione (collision detection) prima di ritentare la trasmissione tutti i nodi rimangono in stato di attesa per un breve intervallo di tempo casuale Il nodo che effettuerà la trasmissione per primo acquisirà il controllo della rete Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 3 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 4

7 Esempio: Ethernet (su topologia a bus) Tecniche non a contesa: Token ring e token bus Alcune versioni: Gigabit Ethernet e Fast Ethernet (dal libro di Curtin et al. 00) Token (gettone) = segnale che circola nella rete Token ring (in reti con topologia ad anello) Se una stazione deve inviare un messaggio, nel momento in cui riceve il gettone pone a 0 un bit del token e vi aggancia il suo messaggio con in testa l indirizzo del destinatario Il destinatario, quando viene raggiunto, controlla la correttezza del messaggio e lo ritrasmette, aggiungendo un messaggio in coda che indica la corretta o errata ricezione del messaggio La stazione emittente, quando riceve nuovamente il suo messaggio, esamina l esito della ricezione e quindi rimette in circolazione il gettone libero (riportando a 1 il bit messo a 0), eliminando il messaggio se la ricezione è andata a buon fine Token bus (in reti con topologia a bus) anello logico Ogni stazione deve conoscere l identificatore del proprio predecessore e del proprio successore nella successione Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 5 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 6 Una rete token ring Dov è il metodo di accesso? In ogni calcolatore della rete è presente una scheda di interfaccia verso la rete (NIC Network Interface Card), detta anche interfaccia di rete o scheda di rete Dispositivo dotato di capacità di calcolo, comprende una memoria e un processore dedicato all elaborazione dei segnali Ad ogni scheda di rete è associato un indirizzo fisico (detto indirizzo MAC Media Access Control): identificativo numerico di 48 bit scritto permanentemente nella sua ROM E la scheda di rete che implementa il metodo di accesso alla rete (dal libro di Curtin et al. 00) Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 7 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 8

8 Reti geografiche e reti di reti Sono generalmente punto-a-punto, a commutazione di circuito o di pacchetto Sono il risultato dell interconnessione di una molteplicità di reti, normalmente gestite da soggetti diversi e basate su tecnologie differenti internet (con la i minuscola) Servono dispositivi appositi, detti bridge, per collegare fra loro due reti locali Servono dispositivi appositi, detti gateway, per collegare una rete locale a una rete geografica o due reti geografiche: risolvono problemi di incompatibilità qualora i sistemi hw/sw utilizzati siano diversi Internet (con la I maiuscola) è una specifica internet LAN, WAN e internet X WAN LAN B G LAN G G G G Y LAN G LAN B WAN LAN B LAN Z (dal libro Sciuto et al. 005) Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 9 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 30 La comunicazione in rete: i problemi Il modello a livelli Esempio: applicazione per scambio messaggi di testo tra due utenti Il calcolatore A su cui gira l applicazione del mittente deve poter inviare pacchetti al calcolatore B su cui gira l applicazione del destinatario (indirizzo univoco) Lungo il percorso possono esserci diversi sistemi di comunicazione che possono usare diversi mezzi di trasmissione e dar luogo a errori di trasmissione I pacchetti possono fare percorsi diversi e arrivare in un ordine diverso da come erano partiti I pacchetti inviati al calcolatore B devono essere recapitati all applicazione a cui sono destinati E impossibile delegare la risoluzione alle applicazioni: La complessità delle applicazioni aumenterebbe (necessario risolvere problemi di gestione della rete) Soluzioni ad hoc, incompatibilità tra applicazioni diverse e tra applicazioni e infrastrutture di rete Per risolvere i problemi suddetti le reti di calcolatori vengono organizzate secondo un architettura a livelli Ciascun livello definisce un particolare aspetto della comunicazione a un certo livello di astrazione Ciascun livello fornisce servizi al livello immediatamente superiore, mascherando il modo in cui questi sono realizzati A tale scopo, ciascun livello sfrutta a sua volta i servizi forniti dal livello inferiore (eccetto il livello più basso) Ogni livello è caratterizzato dalla sua interfaccia verso il livello superiore Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 31 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 3

9 La metafora dei dirigenti d azienda I protocolli di comunicazione Egregio dott. Tersili, con la presente Le segnalo la disponibilità di un prodotto software rivoluzionario sviluppato dalla nostra azienda che Dott. Tersili SPECTRA via Messaggio UFF. POSTALE UFF. POSTALE Egregio dott. Tersili, con la presente Le segnalo la disponibilità di un prodotto software rivoluzionario sviluppato dalla nostra azienda che Dott. Tersili SPECTRA via Ad ogni livello i sono presenti due entità, dette peer, che realizzano il servizio di competenza del livello i (a beneficio del livello superiore i+1) Le entità realizzano il servizio interagendo tra loro (scambio di pacchetti o entità dati del livello i). Protocollo di comunicazione (del livello i): insieme di regole con cui le entità devono comunicare. Specifica fra l altro: la struttura dei pacchetti (inclusa definizione delle informazioni di controllo) le modalità che regolano il dialogo Tipologie di servizi offerti da un livello: Connection oriented vs. Connectionless Reliable vs. Unreliable Per utilizzare un servizio, è necessario conoscere solo l interfaccia del livello corrispondente indipendenza tra i livelli! (es. indipendenza dal mezzo fisico utilizzato!) Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 33 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 34 Livelli, protocolli e interfacce Il modello TCP/IP Interfaccia livello 4/5 Interfaccia livello 3/4 Interfaccia livello /3 Interfaccia livello 1/ Livello 5 Livello 4 Livello 3 Livello Livello 1 Protocollo di livello 5 Protocollo di livello 4 Protocollo di livello 3 Protocollo di livello Protocollo di livello 1 Mezzo fisico Architettura di rete: stabilisce l insieme dei livelli + i relativi protocolli Esempi: ISO/OSI, TCP/IP Livello 5 Livello 4 Livello 3 Livello Livello 1 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 35 E il modello adottato nella rete Internet Insieme di protocolli basato su TCP (Transmission Control Protocol) IP (Internet Protocol) Successo commerciale di TCP/IP: affidabilità, efficienza, è diventato uno standard di fatto TCP/IP è impostato su un architettura a cinque livelli. Nel seguito vengono esaminati partendo dall alto Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 36

10 I livelli del modello TCP/IP (1) I livelli del modello TCP/IP () Livello applicazione a questo livello operano le applicazioni utilizzate dagli utenti per inviare e ricevere messaggi i protocolli di comunicazione da esse adottati fissano la tipologia, la struttura e il significato dei messaggi e le regole secondo cui i processi inviano e rispondono ai messaggi esempi di protocolli: HTTP, SMTP, POP3, FTP Livello trasporto Fornisce un servizio di comunicazione fra processi applicativi eseguiti su host diversi: trasporto di un messaggio da un processo applicativo in un calcolatore ad un ben determinato processo applicativo ad un altro calcolatore Ciascun processo in esecuzione su un calcolatore che richieda servizi di rete viene identificato da un numero di porta - numero a 16 bit, assegnato dal livello di trasporto al processo stesso Le unità dati trasmesse sono dette segmenti Due protocolli: UDP: non affidabile e connectionless TCP: affidabile e connection- oriented, usa un numero di sequenza e prevede l invio al mittente di un riscontro E realizzato come modulo del sistema operativo Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 37 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 38 I livelli del modello TCP/IP (3) Problema host A host B Livello rete APPLICAZIONE protocollo di livello applicazione APPLICAZIONE Fornisce un servizio di comunicazione fra host, ovvero trasferisce i segmenti consegnati dal livello trasporto da un host sorgente a un host destinazione eventualmente attraverso uno o più router Si occupa della determinazione del percorso e lo smistamento dei pacchetti lungo la rete (mascheramento del problema dell instradamento) TRASPORTO protocollo di livello trasporto router router TRASPORTO Le unità dati trasmesse sono dette datagrammi Il livello rete è anch esso parte del sistema operativo COME IDENTIFICARE I NODI A LIVELLO GLOBALE? Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 39 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 40

11 Indirizzi IP Indirizzo IP A questo livello i nodi della rete sono identificati dagli indirizzi IP Per ogni calcolatore, il suo indirizzo è contenuto in un file di configurazione del sistema operativo (o comunque memorizzato via sw) ed è indipendente dalla scheda di rete utilizzata: identifica il nodo a livello globale L unicità degli indirizzi IP è assicurata da un autorità centrale: ogni volta che viene installata una nuova rete locale è necessario richiedere all autorità centrale un nuovo insieme di indirizzi nella pratica possono essere richiesti a un fornitore di servizi Internet (Internet Service Provider): un azienda privata o pubblica che offre connettività alla rete a terze parti (aziende, enti pubblici, privati cittadini) Un indirizzo IP (IP address) è lungo 3 bit (4 byte) = 3 possibili indirizzi diversi Rappresentati in genere in forma decimale successione di quattro numeri (uno per byte), separati da un punto (e.g ) ognuno dei quattro numeri è compreso tra 0 e 55 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 41 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 4 Assegnamento indirizzi IP Esempio nei sistemi Windows Ad ogni host connesso alla rete locale viene attribuito uno degli indirizzi attraverso una delle seguenti modalità: IP Statico IP Dinamico IP Statico L indirizzo è assegnato ad un host in modo permanente Si inserisce manualmente l indirizzo in uno specifico file di configurazione Indirizzo riservato all host anche quando questo non è effettivamente collegato alla rete Dinamico Ogni volta che intende accedere alla rete, un host richiede un indirizzo ad una specifica applicazione disponibile nella rete locale L interazione avviene tramite il protocollo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) L applicazione seleziona un indirizzo IP fra quelli disponibili L indirizzo torna disponibile una volta che l host non è più connesso Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 43 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 44

12 Riassumendo: come è identificato un processo applicativo in rete Schema di indirizzamento generale su due livelli: indirizzo IP + numero di porta ogni processo applicativo che usa la rete può essere identificato da tale indirizzo Indirizzo IP indirizzo associato a ogni calcolatore collegato a una sottorete è un indirizzo Internet globale unico, utilizzato dal livello rete per l instradamento e la consegna dei pacchetti Numero di porta indirizzo unico all interno dell host che individua un processo attivo sull host utilizzato dal livello trasporto per consegnare i dati al processo giusto Comunicazione attraverso TCP/IP Livello Applicazione App. X App. Y Livello TCP Livello IP Data Link Livello Fisico HOST A 1 Punti di accesso al servizio (porte) Connessione logica (TCP) Livello TCP Indirizzo di rete (globale) ROUTER Livello IP ROUTER Livello IP HOST B Livello Applicazione App. X Livello IP Datalink App. Y Livello Fisico Datalink Datalink Livello Fisico Livello Fisico Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 45 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 46 Riassumendo fin qui I livelli del modello TCP/IP (4) Nell host sorgente, il livello di trasporto riceve dal livello applicazione un messaggio da inviare ad un determinato processo applicativo in un determinato host destinazione Crea un segmento con l intestazione che include le coppie <IP sorgente, #porta mittente> e <IP destinazione, #porta destinazione> Il segmento viene inviato al livello rete host sorgente che crea datagramma, il cui header contiene indirizzo IP sorgente + indirizzo IP destinazione Il livello rete instrada il datagramma verso host destinazione attraverso indirizzo IP destinazione Alla fine il datagramma arriva all host destinazione: il livello di rete estrae il segmento dal datagramma e lo consegna al livello di trasporto Il livello trasporto dell host destinazione riceve il segmento, estrae il messaggio e, grazie all intestazione, è in grado di recapitarlo al processo applicativo destinazione Il processo applicativo destinazione può conoscere <IP sorgente, #porta mittente> per continuare la comunicazione Il protocollo TCP, inoltre, usa un numero di sequenza e prevede l invio al mittente di un riscontro Livello datalink Scheda di rete calcolatore mittente Il servizio consiste nel trasportare datagrammi tra due nodi collegati da una linea di comunicazione Per identificare il nodo a cui spedire usa l indirizzo MAC (Media Access Control) identificativo numerico a 48 bit scritto nella ROM della scheda di rete Nelle reti broadcast il livello datalink si occupa anche di gestire il problema dell accesso multiplo (es. usando protocollo CSMA/CD) E realizzato nella scheda di rete del calcolatore Datagramma + MAC address Livello data link flusso di bit Livello fisico Protocollo livello data link Datagramma + MAC address Livello data link flusso di bit Livello fisico Scheda di rete calcolatore ricevente Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 47 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 48

13 Realizzazione del servizio I livelli del modello TCP/IP (5) Livello rete A partire dal datagramma da spedire e l indirizzo MAC di destinazione: creazione di un frame la cui intestazione (header) include il MAC Trasmissione del frame attraverso il livello fisico All arrivo: esame del MAC, se non coincide con quello della scheda di rete il frame non viene considerato, altrimenti viene estratto il datagramma e passato al livello superiore (di rete) Datagramma Datagramma Livello fisico Il servizio consiste nella trasmissione e ricezione di un flusso di bit attraverso una determinata linea di comunicazione; E realizzato nella scheda di rete del calcolatore, nei modem e nei mezzi di trasmissione Protocollo di comunicazione: riguarda caratteristiche quali codifica dei dati trasmessi, frequenza di trasmissione e specifica interfacce Determina (insieme alle caratteristiche fisiche della linea): velocità di trasmissione, ritardo di propagazione, tasso di errore Livello data link Intestazione ( MAC ) Unità dati a livello datalink (frame) Datagramma Protocollo livello data link Intestazione ( MAC ) Unità dati a livello datalink (frame) Datagramma flusso di bit Livello fisico Protocollo livello fisico Linea di comunicazione flusso di bit Livello fisico Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 49 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 50 Modem Da un livello all altro Dispositivo che permette di trasferire dati da un calcolatore a un altro attraverso la linea telefonica Effettua la conversione tra la modalità di codifica digitale adottata all interno del calcolatore e la modalità di codifica richiesta dalla linea telefonica A seconda della codifica (per sfruttare la banda messa a disposizione dal doppino telefonico) diverse prestazioni: Modem classico : velocità di trasmissione dei dati fino a 56Kbit/s Modem xdsl (Digital Subscriber Loop): fino a qualche Mbit/s ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): velocità di download (teorica fino a 9Mbit/s) maggiore di quella di upload (teorica fino a 640kbit/s). Oggi anche ADSL e ADSL+ con velocità di download fino a 4 Mbit/s e di upload fino a 3.5 Mbit/s Come visto, ogni livello attraversato aggiunge un intestazione (informazioni utili alle funzioni proprie di quel livello) che vengono poi man mano eliminate dai livelli di destinazione attraversati in senso inverso Intestazione datalink Intestazione IP Intestazione TCP Dati utente Flusso dati proveniente dall applicazione (messaggio) Unità dati a livello TCP (segmento) Unità dati a livello IP (datagramma) Unità dati a livello datalink (frame) Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 51 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 5

14 Protocolli end to end e point to point Il quadro globale host A APPLICAZIONE TRASPORTO protocollo di livello applicazione protocollo di livello trasporto router router host B APPLICAZIONE TRASPORTO Direttamente tra host end to end Tra nodi della rete direttamente collegati SIST. OP. host A APPLICAZIONE TRASPORTO protocollo di livello applicazione protocollo di livello trasporto router router host B APPLICAZIONE TRASPORTO end to end point to point HW point to point Quindi, i router hanno solo i livelli fisico, datalink e rete Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 53 Daniela Fogli Elementi di Informatica e Programmazione 54

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