Università di Bergamo Facoltà di Ingegneria. Applicazioni Internet B. Paolo Salvaneschi A1_1 V1.6. Riassunto: reti IP

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1 Università di Bergamo Facoltà di Ingegneria Applicazioni Internet B Paolo Salvaneschi A1_1 V1.6 Riassunto: reti IP Il contenuto del documento è liberamente utilizzabile dagli studenti, per studio personale e per supporto a lezioni universitarie. Ogni altro uso è riservato, e deve essere preventivamente autorizzato dall autore. Sono graditi commenti o suggerimenti per il miglioramento del materiale A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 1

2 INDICE Reti IP Reti di elaboratori Protocolli Il modello ISO-OSI La pila di protocolli Internet Livello fisico / Collegamento dati Livello rete Livello trasporto Livello applicazione Internet ed i sistemi informativi A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 2 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 2

3 Reti di elaboratori Reti Elaboratori autonomi interconnessi Locali, Geografiche Sistemi distribuiti Ai nodi della rete vi sono elaboratori che comunicano, danno e forniscono servizi Le funzioni ed i dati sono distribuiti sui nodi Il software permette all utente di accedere in modo trasparente a funzioni e dati distribuiti A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 3 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 3

4 Reti di elaboratori Rete locale (Local Area Network) In un ufficio, in un palazzo (qualche Km) Rete Ethernet (IEEE 802.3) 100 Mbps 10 Gbps Rete geografica (Wide Area Network) tra città, tra continenti Rete telefonica 56.6 Kbps 10Mbps A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 4 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 4

5 Reti di elaboratori Banda passante Larghezza di banda - quantità di informazione trasportata nella unità di tempo (in bit per secondo) Bit al secondo bps (Kbps) Che larghezza di banda serve? 56,6 Kbit/s 1 pag testo (3600 bytes) 0,5 sec documento di 10 pag. 5 sec immagine 600 * 800 *8 (256 colori) = bit ( bytes) 66 sec A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 5 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 5

6 Reti di elaboratori Dimensioni A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 6 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 6

7 Banda per tipo di applicazione Reti di elaboratori A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 7 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 7

8 Reti di elaboratori Internetworking WAN Router A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 8 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 8

9 Protocolli Protocolli a strati HTTP, FTP, SMTP, DNS Servizi applicativi TCP Servizio di trasferimento di un flusso di pacchetti corretto (end to end affidabile) IP Servizio di consegna di pacchetti attraverso la rete al meglio possibile (senza connessione inaffidabile) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 9 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 9

10 Protocolli Interfacce, servizi e protocolli Host 1 Host 2 Fisico Virtuale Livello 2 Livello 1 Interfaccia Protocollo 2 Protocollo 2 Servizi Protocollo 1 Servizi Protocollo 1 Come si accede Cosa fa Come fa Mezzo fisico A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 10 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 10

11 Il modello ISO-OSI ISO-OSI International Standards Organisation Open Systems Interconnection. Non utilizzato nel mercato (sostituito da TCP/IP). Utile concettualmente Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 11 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 11

12 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Trasmissione dei bit lungo un canale di comunicazione Connettori Quanti volt per 1 e 0 Durata temporale di un bit Trasmissione in una o due direzioni simultaneamente Apertura chiusura connessione A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 12 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 12

13 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Trasferimento di un pacchetto di dati tra mittente e destinatario Impacchettamento (framing) Rilevamento / correzione degli errori (codici di) Regolazione del flusso (velocità del trasmettitore e del ricevitore) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 13 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 13

14 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Trasferimento di un pacchetto di dati attraverso una rete Instradamento Controllo della congestione Indirizzamento Gestione della comunicazione tra reti eterogenee A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 14 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 14

15 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Spezzare il flusso dati in pacchetti ed assicurarsi che giungano tutti e nell ordine corretto a destinazione Trasporto su canale punto a punto libero da errori Il programma sulla prima macchina sorgente mantiene la conversazione con il programma sull ultima destinataria (nei livelli sottostanti i protocolli gestiscono la comunicazione tra ogni macchina e l immediato vicino (es.router)) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 15 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 15

16 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Servizi di gestione del dialogo Mantenimento dello stato del dialogo (Gestione di a chi tocca parlare; Gestione dello stato della comunicazione per rifarne parte a seguito di fallimento) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 16 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 16

17 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Funzioni di servizio relative alla sintassi e alla semantica delle informazioni trasmesse Codifica in modo standard di strutture di dati A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 17 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 17

18 Il modello ISO-OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento dati Fisico Varietà di protocolli che gestiscono funzioni applicative Trasferimento di files Terminale virtuale A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 18 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 18

19 La pila di protocolli Internet 7 Applicazione 7 Applicazione 6 Presentazione 6 Non presente 5 Sessione 5 Non presente 4 Trasporto 4 Trasporto 3 Rete 3 Internet 2 1 Collegamento dati Fisico 2 1 Host-Rete OSI TCP / IP A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 19 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 19

20 Livello fisico / Collegamento dati Mezzi trasmissivi (dischi e nastri) Doppino telefonico UTP categoria 5 (Unshielded Twisted Pair) Cavo coassiale Fibra ottica Wireless A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 20 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 20

21 Livello fisico / Collegamento dati Connessioni PSTN (Public Switched Telephone Network) rete telefonica commutata modem 56.6 Kb/s tariffe telefoniche A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 21 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 21

22 Livello fisico / Collegamento dati Connessioni ISDN (Integrated Services Digital Network) rete digitale commutata che permette collegamenti a velocità elevate Su un punto di accesso, due canali a 64 Kb/s Sul doppino telefonico Tecnologia vecchia (vedi ADSL) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 22 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 22

23 Livello fisico / Collegamento dati Connessioni ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Offerte commerciali tipiche: 400Kb/s- 1 Mb/s verso, 8-20 Mb/s da Sul doppino telefonico Banda di frequenza separata dalla banda vocale CDN (Circuito Diretto Numerico) Connessione digitale fissa tra 2 punti (normalmente 2 LAN) x Mb/s (2Mb/s - 2,5 Gbit/s) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 23 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 23

24 Livello fisico / Collegamento dati Connessioni Fibra ottica Cablaggio nelle città 1-10Gbps A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 24 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 24

25 Livello fisico / Collegamento dati Connessioni Reti senza filo Rete cellulare: telecomunicazione terrestre in radiofrequenza, sia voce che dati, connessa con la normale rete telefonica commutata UMTS 400 Kb/s 7 Mb/s, videoconferenza cellulare - webcam Collegamenti satellitari A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 25 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 25

26 Livello fisico / Collegamento dati Apertura del collegamento Connessione su Rete Telef. Commutata (PC + modem) Protocollo PPP Il PC chiama il router via modem È negoziata e configurata la connessione fisica E negoziata e configurata la connessione a livello rete per poter utilizzare un insieme di protocolli TCP/IP (es assegnazione indirizzo IP) Gestione delle operazioni di chiusura al termine della connessione A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 26 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 26

27 Livello rete Protocollo IP Rete a commutazione di pacchetto non affidabile (connectionless best effort) Suddivisione del flusso in pacchetti instradati singolarmente verso il destinatario Non garanzia di consegna. Non garanzia di consegna nell ordine di trasmissione Semplicità-efficienza A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 27 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 27

28 Livello rete Commutazione di circuito Rete telefonica A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 28 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 28

29 Livello rete Protocollo IP Struttura del pacchetto (datagram) 1500 bytes 32 bit Preambolo Messaggio A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 29 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 29

30 Livello rete Protocollo IP Struttura del pacchetto (preambolo) 32 bit Version IHL Type of Service Total lenght Protocol Identification D F M F Fragment offset Time to live Protocol Header Checksum Source address Destination address Options ( 0 o più parole) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 30 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 30

31 Livello rete Protocollo IP Version versione del protocollo IHL lunghezza del preambolo Type of Service tipo di servizio (ignorato) Total lenght lunghezza intero datagram Identification identificazione datagram (per identificare i frammenti dello stesso datagram) DF Don t fragment MF More fragments (tutti i frammenti del datagram salvo l ultimo hanno il bit a 1) Fragment offset Posizione del frammento nel datagram A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 31 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 31

32 Livello rete Protocollo IP Time to live Tempo massimo di vita (decrementato ad ogni salto nel percorso di routing. Se arriva a 0 il pacchetto è scartato. Per evitare pacchetti instradati all infinito nella rete) Protocol Protocollo di trasporto a cui consegnare (TCP, UDP) Header Checksum Checksum del preambolo Source address Indirizzo mittente Destination address Indirizzo destinatario Options Opzioni aggiuntive (estendibili) es. registrazione del percorso di routing A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 32 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 32

33 Livello rete Indirizzi 32 bit Notazione decimale a punti Es: Class Network Node C (254 nodes) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 33 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 33

34 Livello rete Indirizzi Da a bit A 0 Rete Host B 10 Rete Host C 110 Rete Host D E Indirizzo multicast Riservati per uso futuro Classe Classe A: 127 reti con host B: C: A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 34 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 34

35 Livello rete Protocollo IP IP statico e dinamico DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Protocollo attraverso cui un client ottiene un IP dinamico da un server. A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 35 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 35

36 Livello rete Apparati attivi Router (instradatore) Opera a livello rete Preleva pacchetti in arrivo su una linea in ingresso e li instrada su una linea in uscita Software di routing: per ogni pacchetto in arrivo decide su quale linea in uscita trasmetterlo Algoritmi di routing Tabella di routing A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 36 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 36

37 Livello rete Apparati attivi Hub Realizza una LAN Bridge (ponte) Opera a livello di data link Connette due LAN Copia pacchetti di protocolli diversi Programmabile per discriminare cosa lasciar passare Può suddivide il traffico di rete (interno alle singole LAN e tra LAN) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 37 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 37

38 Livello rete Apparati attivi Switch Collega più reti con un unico apparato (come un insieme di bridge) Gateway Apparato di connessione tra reti diverse Traduce il flusso di dati da una rete all altra A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 38 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 38

39 Livello trasporto Protocollo TCP (transmission control protocol) Linea punto punto (orientata alla connessione) affidabile Migliora la qualità del servizio Gestisce la ritrasmissione di pacchetti persi o corrotti Garantisce la consegna dei pacchetti in ordine corretto A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 39 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 39

40 Livello trasporto IP TCP Tipo di servizio Privo di connessione (a commutazione di pacchetto) (sistema postale) Orientato alla connessione (punto a punto) (sistema telefonico) Qualità del servizio Non affidabile (non garantita la consegna e l ordine) Affidabile (garantita la consegna e l ordine) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 40 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 40

41 Livello trasporto Protocollo TCP Socket (meccanismo di connessione) Canale di comunicazione full duplex punto a punto IP address (32 bit) Port (n.locale 16 bit) IP address Port A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 41 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 41

42 Livello trasporto Protocollo TCP Port Punto di connessione di un servizio Well-known ports Riservate a servizi standard 21 FTP 23 Telnet 25 Mail 80 Http A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 42 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 42

43 Livello trasporto Protocollo UDP (User datagram protocol) Privo di connessione, non affidabile Efficiente Interfaccia verso il livello applicativo (porte) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 43 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 43

44 Livello applicazione Servizi applicativi TCP Servizio di trasferimento di un flusso di pacchetti corretto UDP IP Servizio di consegna di pacchetti attraverso la rete al meglio possibile A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 44 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 44

45 Livello applicazione Servizi applicativi DNS WWW(HTTP) E_mail (SMTP, POP3) Ftp Telnet Newsgroup A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 45 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 45

46 Livello applicazione WWW INTERNET Client http (Browser) Protocollo http Documenti scritti in HTML Server http A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 46 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 46

47 Livello applicazione Il browser chiede al DNS l indirizzo di DNS risponde un IP address Il browser esegue una connessione TCP alla porta 80 sull IP e invia il comando GET/informazioni.htm (protocollo HTTP) Il server restituisce il file informazioni.htm E rilasciata la connessione TCP (*) Il browser interpreta e visualizza il file (*)HTTP è un protocollo privo di stato A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 47 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 47

48 Internet ed i sistemi informativi SERVER INTRANET Utenti a me noti che dipendono da me EXTRANET Utenti a me noti che non dipendono da me (es. clienti) Sconosciuti INTERNET A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 48 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 48

49 Internet ed i sistemi informativi Banca dati CGI Common Gateway Interface Http Server Documenti scritti in HTML Rendere dinamico il Web. Collegarlo ai sistemi informativi A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 49 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 49

50 Internet ed i sistemi informativi La tecnologia Web come interfaccia uomo macchina standard A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 50 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 50

51 Internet ed i sistemi informativi Internet come ambiente per sviluppare applicazioni distribuite Architettura client server Disponibilità su diverse piattaforme Standards aperti TCP/IP, HTML, MIME,... Integrabilità di altri componenti software (CGI) Ambienti di sviluppo (JAVA) A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 51 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 51

52 Internet ed i sistemi informativi Reingegnerizzazione ed evoluzione del sistema informativo in un architettura client/server Integrazione di applicazioni Accesso a banche dati e programmi esistenti (servers) Interfaccia basata su WWW Distribuzione del client su piattaforme diverse A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 52 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 52

53 Internet ed i sistemi informativi Gestione dei flussi informativi nell azienda estesa Customer Relationship Management Document and Knowledge Management Vendita al cliente finale via Web Siti di commercio elettronico verso il consumatore finale A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 53 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 53

54 Internet ed i sistemi informativi Accesso a servizi Home banking Amministrazione pubblica in rete Distribuzione dell informazione Giornali in linea Portali Comunicazione aziendale A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 54 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 54

55 Internet ed i sistemi informativi Il sapere su Internet Biblioteche Archivi Musei Basi di conoscenza tecnica Formazione via Internet A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 55 A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 55

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