Capitolo 1 Introduzione

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1 Capitolo 1 Introduzion All matrial copyright J.F Kuros and K.W. Ross, All Rights Rsrvd Rti di calcolatori Intrnt: Un approccio top-down 4 a dizion Jim Kuros, Kith Ross Parson Paravia Bruno Mondadori Spa

2 Capitolo 1: Introduzion Obittivi: q introdurr la trminologia i conctti di bas q gli approfondimnti arrivranno ni capitoli succssivi q approccio: v usar Intrnt com font di smpi Panoramica: q cos è Intrnt? q cos è un protocollo? q ai confini dlla rt: host, rti di accsso, mzzi trasmissivi q il nuclo dlla rt: commutazion di circuito commutazion di pacchtto, struttura di Intrnt q prstazioni: ritardi, prdit throughput q sicurzza q livlli di protocollo, modlli di srvizio q un po' di storia 1-2

3 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-3

4 Ch cos è Intrnt? T h i m PC srvr q Milioni di dispositivi collgati: host = sistma trminal Rt mobil T h Portatil Tlfono cllular Punti di accsso Collgam. cablato q applicazioni di rt q collgamnti v ram, fibra ottica, ond lttromagntich, satllit v Frqunza di trasmission = ampizza di banda Rt domstica T h T h i m Th im ag Rt azindal ISP nazional o intrnazional ISP distrttual routr q routr: instrada i pacchtti vrso la loro dstinazion final Th im ag Th im ag Th im ag Th im ag T h 1-4

5 Oggi Intrnt è anch... Cornic IP Tostapan Wb + prvisioni dl tmpo Il wb srvr più piccolo dl mondo Tlfonia Intrnt 1-5

6 Ch cos è Intrnt q Un protocollo dfinisc il formato l ordin di mssaggi scambiati fra du o più ntità in comunicazion v s.: TCP, IP, HTTP, Skyp, Ethrnt q Intrnt: rt dll rti v struttura grarchica v Intrnt pubblica intrant privat q Standard Intrnt v RFC: Rqust for commnts v IETF: Intrnt Enginring Task Forc Rt mobil Rt domstica T h Th im ag Th im ag T h i m Th im ag Th im ag Rt azindal Th im ag ISP nazional o intrnazional ISP distrttual T h 1-6

7 Cos è Intrnt q Infrastruttura di comunicazion pr applicazioni distribuit: v Wb, VoIP, -mail, giochi, - commrc, condivision di fil Th im ag q Srvizi forniti all applicazioni: v srvizio affidabil dalla sorgnt alla dstinazion v Srvizio bst ffort (non affidabil) snza connssion T h Th im ag T h i m Th im ag Th im ag Th im ag T h 1-7

8 Cos è un protocollo? Protocolli umani: q Ch or sono? q Ho una domanda q Prsntazioni invio di spcifici mssaggi quando il mssaggio è ricvuto, vngono intraprs spcifich azioni, o si vrificano altri vnti Protocolli di rt: q Dispositivi hardwar softwar, non umani q Tutta l attività di comunicazion in Intrnt è govrnata dai protocolli Un protocollo dfinisc il formato l ordin di mssaggi scambiati tra du o più ntità in comunicazion, così com l azioni intraprs in fas di trasmission /o riczion di un mssaggio o di un altro vnto 1-8

9 Cos è un protocollo? Protocollo umano protocollo di rt Ciao Ciao Sai l ora? 2:00 tmpo Richista di connssion TCP Risposta di connssion TCP Gt <fil> D: Conosct altri protocolli umani? 1-9

10 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-10

11 Uno sguardo da vicino alla struttura di rt q ai confini dlla rt: applicazioni sistmi trminali q rti, dispositivi fisici: collgamnti cablati wirlss q al cntro dlla rt: v routr intrconnssi v la rt dll rti T h Th im ag T h i m Th im ag Th im ag Th im ag Th im ag T h 1-11

12 Ai confini dlla rt q sistmi trminali (host): v v v fanno girar programmi applicativi s.: Wb, -mail situati all strmità di Intrnt q architttura clint/srvr v v L host clint richid ricv un srvizio da un programma srvr in scuzion su un altro trminal s.: browsr/srvr Wb ; clint/ srvr -mail pr to pr clint/srvr T h T h i m Th im ag q architttura pr to pr v v uso limitato (o insistnt) di srvr ddicati s.: Skyp, Bit Torrnt Th im ag Th im ag Th im ag Th im ag T h 1-12

13 Rti d accsso mzzi fisici D: Com collgar sistmi trminali routr strni? q rti di accsso rsidnzial q rti di accsso azindal (univrsità, istituzioni, azind)... q rti di accsso mobil Ricordat: q ampizza di banda (bit al scondo)? q condivis o ddicat? 1-13

14 Accsso rsidnzial: punto-punto q Modm dial-up v fino a 56 Kbps di accsso dirtto al ( infrior routr (ma spsso è v non è possibil navigar tlfonar allo stsso momnto q DSL: digital subscribr lin v installazion: in gnr da una socità tlfonica ( kbps v fino a 1 Mbps in upstram (attualmnt, in gnr < 256 ( Mbps v fino a 8 Mbps in downstram (attualmnt, in gnr < 1 v lina ddicata 1-14

15 Accsso rsidnzial: modm via cavo q HFC: hybrid fibr coax v asimmtrico: fino a 30 Mbps in downstram, 2 Mbps in upstram q rt ibrida a fibra cavo coassial collga l cas ai routr dgli ISP v l utnza domstica condivid l accsso al routr q Installazion: attivata dall socità di TV via cavo 1-15

16 Accsso rsidnzial: modm via cavo Tratto da:

17 Rt d accsso ibrida: una vision d insim in gnr da 500 a cas trminazion principal rt di distribuzion ( smplificata ) via cavo casa 1-17

18 Rt d accsso ibrida: una vision d insim srvr in gnr da 500 a cas trminazion principal rt di distribuzion ( smplificata ) via cavo casa 1-18

19 Rt d accsso ibrida: una vision d insim trminazion principal rt di distribuzion ( smplificata ) via cavo casa 1-19

20 1-20 Rt d accsso ibrida: una vision d insim casa trminazion principal rt di distribuzion via cavo (smplificata) Canali V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L FDM:

21 Accsso azindal: rti locali (LAN) q Una LAN collga i sistmi trminali di azind univrsità all dg routr q Ethrnt: Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th v 10 Mb, 100 Mb, 1 Giga, 10 Giga v Modrna configurazion: sistmi trminali collgati mdiant uno switch Ethrnt q L LAN: Capitolo 5 Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th 1-21

22 Accsso wirlss q Una rt condivisa d accsso wirlss collga i sistmi trminali al routr v attravrso la stazion bas, dtta anch accss point q LAN wirlss: v b/g (WiFi): 11 o 54Mbps q rt d accsso wirlss gografica v gstita da un providr di tlcomunicazioni v ~ 1 Mbps pr i sistmi cllulari (EVDO, HSDPA)... v E poi (?): WiMax pr ar più grandi routr stazion bas host wirlss 1-22

23 Rti domstich Componnti di una tipica rt da abitazion: q DSL o modm via cavo q routr/firwall/nat q Ethrnt q Punto d accsso wirlss a/da trminazion via cavo modm via cavo routr/ firwall laptop wirlss Ethrnt Punto d accsso snza fili 1-23

24 Mzzi trasmissivi q Bit: viaggia da un sistma trminal a un altro, passando pr una sri di coppi trasmittnt-ricvnt q Mzzo fisico: ciò ch sta tra il trasmittnt il ricvnt q Mzzi guidati: v i sgnali si propagano in un mzzo fisico: fibra ottica, filo di ram o cavo coassial ( TP ) Doppino intrcciato q du fili di ram distinti v Catgoria 3: tradizional cavo tlfonico, 10 Mbps Ethrnt v Catgoria 5: 100 Mbps Ethrnt q Mzzi a onda libra: v i sgnali si propagano nll atmosfra nllo spazio strno 1-24

25 Mzzi trasmissivi: cavo coassial fibra ottica Cavo coassial: q du conduttori in ram concntrici q bidirzional q banda bas: v singolo canal sul cavo v lgacy Ethrnt q banda larga: v più canali sul cavo v HFC Fibra ottica: q Mzzo sottil flssibil ch conduc impulsi di luc (ciascun ( bit impulso rapprsnta un q Alta frqunz trasmissiva: v Elvata vlocità di trasmission ( Gps punto-punto (da 10 a 100 q Basso tasso di rror, riptitori distanziati, immun all intrfrnza lttromagntica 1-25

26 Mzzi trasmissivi: canali radio q trasportano sgnali nllo spttro lttromagntico q non richidono l installazion fisica di cavi q bidirzionali q fftti dll ambint di propagazion: v riflssion v ostruzion da part di ostacoli v intrfrnza Tipi di canali radio: q microond trrstri v s.: canali fino a 45 Mbps ( Wifi q LAN (s.: v 11 Mbps, 54 Mbps ( cllulari q wid-ara (s.: v s.: 3G: ~ 1 Mbps q satllitari v canali fino a 45 Mbps channl (o ( sottomultipli v ritardo punto-punto di 270 msc v gostazionari/a bassa quota 1-26

27 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-27

28 Il nuclo dlla rt q Rt magliata di routr ch intrconnttono i sistmi trminali q il qusito fondamntal: com vngono trasfriti i dati attravrso la rt? v v commutazion di circuito: circuito ddicato pr l intra durata dlla sssion (rt tlfonica) commutazion di pacchtto: i mssaggi di una sssion utilizzano l risors su richista, di consgunza potrbbro dovr attndr pr accdr a un collgamnto 1-28

29 Il nuclo dlla rt: commutazion di circuito Risors punto-punto risrvat alla chiamata q ampizza di banda, capacità dl commutator q risors ddicat: non c è condivision q prstazioni da circuito (garantit) q ncssaria l impostazion dlla chiamata T h Th im ag T h i m Th im ag Th im ag Th im ag Th im ag T h 1-29

30 Il nuclo dlla rt: commutazion di circuito Risors di rt (ad s. ampizza di banda, bandwidth) suddivis in pzzi q ciascun pzzo vin allocato ai vari collgamnti q l risors rimangono inattiv s non utilizzat (non c è ( condivision q suddivision dlla banda in pzzi v division di frqunza v division di tmpo 1-30

31 Commutazion di circuito: FDM TDM FDM Esmpio: 4 utnti frqunza TDM tmpo frqunza tmpo 1-31

32 Un smpio numrico q Quanto tmpo occorr pr inviar un fil di bit dall host A all host B su una rt a commutazion di circuito? v Tutti i collgamnti prsntano un bit rat di Mbps v Ciascun collgamnto utilizza TDM con 24 slot/sc v Si impigano 500 ms pr stabilir un circuito punto-punto Provat a calcolarlo! 1-32

33 Il nuclo dlla rt: commutazion di pacchtto Il flusso di dati punto-punto vin suddiviso in pacchtti q q q I pacchtti dgli utnti A B condividono l risors di rt Ciascun pacchtto utilizza compltamnt il canal L risors vngono usat a sconda dll ncssità Contsa pr l risors q q q La richista di risors può ccdr il quantitativo disponibil congstion: accodamnto di pacchtti, attsa pr l utilizzo dl collgamnto stor and forward: il commutator dv ricvr l intro pacchtto prima di potr cominciar a trasmttr sul collgamnto in uscita Larghzza di banda suddivisa in pzzi Allocazion ddicata Risors risrvat 1-33

34 Commutazion di pacchtto: multiplxing statistico A Ethrnt a 10 Mbps Multiplxing statistico C B Coda di pacchtti in attsa sul collgamnto in uscita 1,5 Mbps D E La squnza di pacchtti A B non sgu uno schma prfissato Condivision di risors su richista multiplxing statistico. TDM: ciascun host ottin uno slot di tmpo ddicato unicamnt a qulla connssion. 1-34

35 Commutazion di pacchtto: stor-and-forward Th imag L cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav bn R R R Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav q Occorrono L/R scondi pr trasmttr (push out) un pacchtto di L bit su un collgamnto in uscita da R bps q stor and forward: l intro pacchtto dv arrivar al routr prima ch qusto lo trasmtta sul link succssivo q ritardo = 3L/R (supponndo ch il ritardo di propagazion sia zro) Esmpio: q L = 7,5 Mbits q R = 1,5 Mbps q ritardo = 15 sc approfondirmo tra brv il ritardo 1-35

36 Confronto tra commutazion di pacchtto commutazion di circuito La commutazion di pacchtto consnt a più utnti di usar la rt! q 1 collgamnto da 1 Mpbs q Ciascun utnt: v v 100 kpbs quando è attivo attivo pr il 10% dl tmpo q commutazion di circuito: v 10 utnti q commutazion di pacchtto: v con 35 utnti, la probabilità di avrn > 10 attivi è infrior allo 0,0004 Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th N utnti Th imag cannot b displayd. Your computr Collgamnto da 1 Mbps may not hav nough mmory to opn th D: com è stato ottnuto il valor 0,0004? 1-36

37 Confronto tra commutazion di pacchtto commutazion di circuito La commutazion di pacchtto è la sclta vincnt? q Ottima pr i dati a raffica v v Condivision dll risors Più smplic, non ncssita l impostazion dlla chiamata q Eccssiva congstion: ritardo prdita di pacchtti v Sono ncssari protocolli pr il trasfrimnto affidabil di dati pr il controllo dlla congstion q D: Com ottnr un comportamnto circuit-lik? v è ncssario fornir garanzi di larghzza di banda pr l applicazioni audio/ vido ( 7 v è ancora un problma irrisolto (cfr Capitolo D: Vi vngono in mnt analogi uman rlativ all risors limitat (commutazion di circuito) confrontat con l allocazion su richista (commutazion di pacchtto)? 1-37

38 Struttura di Intrnt: la rt dll rti q fondamntalmnt grarchica q al cntro: ISP di livllo 1 (s.: Vrizon, Sprint, AT&T, Cabl&Wirlss), coprtura nazional/ intrnazional v Comunicno tra di loro com pari Gli ISP di livllo 1 sono dirttamnt connssi a ciascuno dgli altri ISP di livllo 1 ISP di livllo 1 ISP di livllo 1 ISP di livllo

39 ISP di livllo 1 - Un smpio: Sprint POP: point-of-prsnc a/dalla dorsal pring. a/dai clinti 1-39

40 Struttura di Intrnt: la rt dll rti q ISP di livllo 2: ISP più piccoli (nazionali o distrttuali) v Si può connttr solo al alcuni ISP di livllo 1, possibilmnt ad altri ISP di livllo 2 Un ISP di livllo 2 paga l ISP di livllo 1 ch gli fornisc la connttività pr il rsto dlla rt q un ISP di livllo 2 è clint di un ISP di livllo 1 ISP di livllo 2 ISP di livllo 2 ISP di livllo 1 ISP di livllo 1 ISP di livllo 1 Quando du ISP sono dirttamnt intrconnssi vngono dtti ( pr ) pari grado ISP di livllo 2 ISP di livllo 2 ISP di livllo

41 Struttura di Intrnt: la rt dll rti q ISP di livllo 3 ISP locali (ISP di accsso) v Rti ultimo salto (last hop ntwork), l più vicin ai sistmi trminali ISP locali di livllo 3 sono clinti dgli ISP di livllo suprior ch li collgano all intra Intrnt ISP local ISP di livllo 3 ISP di livllo 2 ISP di livllo 1 ISP local ISP di livllo 1 ISP local ISP di livllo 2 ISP local ISP di livllo 1 ISP di livllo 2 ISP local ISP di livllo 2 ISP di livllo 2 ISP local ISP local ISP local 1-41

42 Struttura di Intrnt: la rt dll rti q un pacchtto passa attravrso un sacco di rti! ISP local ISP di livllo 3 ISP local ISP local ISP local ISP di livllo 2 ISP di livllo 2 ISP di livllo 1 NAP ISP di livllo 1 ISP di livllo 1 ISP di livllo 2 ISP local ISP di livllo 2 ISP di livllo 2 ISP local ISP local ISP local 1-42

43 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-43

44 Com si vrificano ritardi prdit? I pacchtti si accodano ni buffr di routr q il tasso di arrivo di pacchtti sul collgamnto ccd la capacità dl collgamnto di vadrli q i pacchtti si accodano, in attsa dl proprio turno ( ritardo ) pacchtti in attsa di ssr trasmssi A B ( ritardo ) pacchtti accodati buffr libri (disponibili): s non ci sono buffr libri ( prdita ) i pacchtti in arrivo vngono scartati 1-44

45 Quattro caus di ritardo pr i pacchtti q 1. Ritardo di laborazion dl nodo: v v controllo rrori sui bit dtrminazion dl canal di uscita q 2. Ritardo di accodamnto v v attsa di trasmission livllo di congstion dl routr A trasmission propagazion B laborazion di nodo accodamnto 1-45

46 Ritardo nll rti a commutazion di pacchtto 3. Ritardo di trasmission (L/R): q R=frqunza di trasmission dl ( bps collgamnto (in q L=lunghzza dl pacchtto (in ( bit q Ritardo di trasmission = L/R 4. Ritardo di propagazion (d/s) q d = lunghzza dl collgamnto fisico q s = vlocità di propagazion dl ( m/sc collgamnto (~2x10 8 q Ritardo di propagazion = d/s A trasmission Nota s R sono du quantità molto diffrnti! propagazion B laborazion di nodo accodamnto 1-46

47 L analogia dl casllo autostradal 100 km 100 km 10 auto in colonna casllo casllo q L automobili viaggiano (ossia si propagano ) alla vlocità di 100 km/h q Il casllo srv (ossia trasmtt ) un auto ogni 12 scondi q auto~bit; colonna ~ pacchtto q D: quanto tmpo occorr prché l 10 auto in carovana si trovino di front al scondo casllo? q Tmpo richisto al casllo pr trasmttr l intra colonna sull autostrada = 12*10 = 120 sc q Tmpo richisto a un auto pr viaggiar dall uscita di un casllo fino al casllo succssivo: 100km/ (100km/h)= 1 hr q R: 62 minuti 1-47

48 L analogia dl casllo autostradal 100 km 100 km 10 auto in colonna casllo casllo q L auto ora si propagano alla vlocità di 1000 km/h q Al casllo adsso occorr 1 min pr srvir ciascuna auto q D: l prim auto arrivranno al scondo casllo prima ch l ultim auto dlla colonna lascino il primo? q Sì! Dopo 7 minuti, la prima auto sarà al scondo casllo, tr auto saranno ancora in coda davanti al primo casllo. q Il primo bit di un pacchtto può arrivar al scondo routr prima ch il pacchtto sia stato intramnt trasmsso dal primo routr! v Si vda l applt sul sito wb 1-48

49 Ritardo di nodo d = d + d + d + nodal proc quu trans d prop ( dlay q d proc = ritardo di laborazion (procssing v in gnr pochi microscondi, o anch mno ( dlay q d quu = ritardo di accodamnto (quuing v dipnd dalla congstion ( dlay q d trans = ritardo di trasmission (transmission v = L/R, significativo sui collgamnti a bassa vlocità ( dlay q d prop = ritardo di propagazion (propagation v da pochi microscondi a cntinaia di milliscondi 1-49

50 Ritardo di accodamnto q R=frqunza di trasmission ( bps ) q L=lunghzza dl pacchtto ( bit ) q a=tasso mdio di arrivo di pacchtti La/R = intnsità di traffico q La/R ~ 0: poco ritardo q La/R -> 1: il ritardo si fa consistnt q La/R > 1: più lavoro in arrivo di quanto possa ssr ffttivamnt svolto, ritardo mdio infinito! 1-50

51 Ritardi prcorsi in Intrnt q Ma cosa significano ffttivamnt ritardi prdit nlla vra Intrnt? q Tracrout: programma diagnostico ch fornisc una misura dl ritardo dalla sorgnt al routr lungo i prcorsi Intrnt punto-punto vrso la dstinazion. v invia tr pacchtti ch raggiungranno il routr i sul prcorso vrso la dstinazion v il routr i rstituirà i pacchtti al mittnt v il mittnt calcola l intrvallo tra trasmission risposta 3 invii 3 invii 3 invii 1-51

52 Ritardi prcorsi in Intrnt tracrout: da gaia.cs.umass.du a Tr misur di ritardo da gaia.cs.umass.du a cs-gw.cs.umass.du 1 cs-gw ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 2 bordr1-rt-fa5-1-0.gw.umass.du ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.du ( ) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at wor.vbns.nt ( ) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so wa.vbns.nt ( ) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abiln-vbns.abiln.ucaid.du ( ) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abiln.ucaid.du ( ) 22 ms 22 ms 22 ms ( ) 104 ms 109 ms 106 ms 9 d2-1.d1.d.gant.nt ( ) 109 ms 102 ms 104 ms 10 d.fr1.fr.gant.nt ( ) 113 ms 121 ms 114 ms 11 rnatr-gw.fr1.fr.gant.nt ( ) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.rnatr.fr ( ) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nic.cssi.rnatr.fr ( ) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nic.cssi.rnatr.fr ( ) 126 ms 126 ms 124 ms 15 urcom-valbonn.r3t2.ft.nt ( ) 135 ms 128 ms 133 ms ( ) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.urcom.fr ( ) 132 ms 128 ms 136 ms collgamnto transocanico ( rispond * significa nssuna risposta (risposta prsa, il routr non 1-52

53 Prdita di pacchtti q una coda (dtta anch buffr) ha capacità finita q quando il pacchtto trova la coda pina, vin ( prso scartato ( quindi va q il pacchtto prso può ssr ritrasmsso dal nodo prcdnt, dal sistma trminal ch lo ha gnrato, o non ssr ritrasmsso affatto A Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav bn buffr (ara di ( attsa pacchtto ch sta pr ssr trasmsso B Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav i pacchtti ch arrivano in un buffr pino vanno prsi 1-53

54 Throughput q throughput: frqunza (bit/unità di tmpo) alla qual i bit sono trasfriti tra mittnt ricvnt v instantano: in un dtrminato istant v mdio: in un priodo di tmpo più lungo Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav bn corruptd. Rstart your computr, and thn opn th fil again. If th rd x still appars, you may hav il srvr, invia with bit (fluido) fil of nl F tubo bits to snd to clint link tubo capacity R s bits/sc ch può trasportar fluido a R s bit/sc link tubo capacity R c bits/sc ch può trasportar fluido a R c bits/sc 1-54

55 Throughput (sgu) q R s < R c Qual è il throughput mdio nd to nd? R s bit/sc R c bit/sc Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav bn corruptd. q R s > R c Qual è il throughput mdio nd to nd? R s bit/sc R c bit/sc Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav bn corruptd. Collo di bottiglia Collgamnto su un prcorso punto-punto ch vincola un throughput nd to nd 1-55

56 Throughput: scnario Intrnt q throughput nd to nd pr ciascuna connssion: ( R/10, min(r c,r s q in pratica: R c o R s è spsso nl collo di bottiglia Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough R s R c Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough R s R c R Rs R c Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough 10 collgamnti (quamnt) condivisi collgamnto collo di bottiglia R bit/sc 1-56

57 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-57

58 Livlli di protocollo L rti sono complss! q molti pzzi : v host v routr v svariat tipologi di mzzi trasmissivi v applicazioni v protocolli v hardwar, softwar Domanda: C è qualch spranza di organizzar l architttura dll rti? O almno la nostra trattazion sull rti? 1-58

59 Organizzazion di un viaggio aro biglitto (acquisto) bagaglio (chck-in) gat (imbarco) pista di dcollo biglitto(lamntl) bagaglio(ritardo) gat (uscita) pista di attrraggio rotta ara rotta ara rotta ara q una sri di passi succssivi 1-59

60 Stratificazion dll funzionalità di una lina ara ( purchas ) tickt tickt ( complain ) biglitto ( chck ) baggag baggag (claim bagaglio ( load ) gats ( unload ) gats gat ( takoff ) runway runway ( land ) dcollo/attrraggio airplan routing airplan routing airplan routing airplan routing rotta ara aroporto di partnza cntri intrmdi di controllo dl traffico aroporto di arrivo Livlli: ciascun livllo ralizza un srvizio v ffttuando dtrminat azioni all intrno dl livllo stsso v utilizzando i srvizi dl livllo immdiatamnt infrior 1-60

61 Prché la stratificazion? Quando si ha a ch far con sistmi complssi: q Una struttura splicita consnt l idntificazion di vari componnti di un sistma complsso dll loro intr-rlazioni v analisi dl modllo di rifrimnto a strati q La modularizzazion facilita la manutnzion l aggiornamnto di un sistma v v modifich implmntativ al srvizio di uno di livlli risultano trasparnti al rsto dl sistma s.: modifich nll procdur ffttuat al gat non condizionano il rsto dl sistma q Il modllo a strati può ssr considrato dannoso? 1-61

62 Pila di protocolli Intrnt q applicazion: di supporto all applicazioni di rt v FTP, SMTP, HTTP q trasporto: trasfrimnto di mssaggi a livllo di applicazion tra il modulo clint srvr di un applicazion v TCP, UDP q rt: instradamnto di datagrammi dall origin al dstinatario v IP, protocolli di instradamnto q link (collgamnto): instradamnto di datagrammi attavrso una sri di commutatori di pacchtto v PPP, Ethrnt q fisico: trasfrimnto di singoli bit applicazion trasporto rt link fisico 1-62

63 Modllo di rifrimnto ISO/OSI q prsntazion: consnt all applicazioni di intrprtar il significato di dati (s. cifratura, comprssion, convnzioni spcifich dlla macchina) q sssion: sincronizzazion, controllo, rcupro di dati q La pila Intrnt è priva di qusti du livlli! v qusti srvizi, s ncssario, possono ssr implmntati nll applicazioni v sono ncssari? applicazion prsntazion sssion trasporto rt collgamnto fisico 1-63

64 mssaggio sgmnto datagramma H t H n H t M M M origin Applicazion trasporto Rt Incapsulamnto fram H l H n H t M collgamnto fisico H l H n H t M Collgamnto H l H n H t fisico M switch (commutator) H l H n H n H t H t H t M M M M dstinatario Applicazion trasporto Rt collgamnto fisico H l H n H n H t H t M M Rt Collgamnto fisico H l H n H n H t H t M M routr 1-64

65 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-65

66 Sicurzza di rt q Il campo dlla sicurzza di rt si occupa di: v malintnzionati ch attaccano l rti di calcolatori v com difndr l rti dagli attacchi v com progttar architttur immuni da attacchi q Intrnt non fu inizialmnt progttato pr la sicurzza v Vision originaria: un gruppo di utnti ch si fidavano l uno dll altro collgati a una rt trasparnt J v I progttisti dl protocollo Intrnt stanno rcuprando v Un occhio alla sicurzza in tutti i livlli 1-66

67 I malintnzionati installano malwar ngli host attravrso Intrnt q Il malwar può raggiungr gli host attravrso virus, worm, o cavalli di Troia. q Malwar di spionaggio può rgistrar quanto vin digitato, i siti visitati informazioni di upload. q Gli host infttati possono ssr arruolati in botnt, usati pr lo spamming pr gli attacchi di DDoS. q Il malwar è spsso auto-rplicant: da un host infttato può passar ad altri host 1-67

68 I malintnzionati installano malwar ngli host attravrso Intrnt q Cavalli di Troia v Part nascosta di un softwar util v Oggi si trova spsso su alcun pagin wb (Activ- X, plugin)... q Virus v L infzion provin da un oggtto ricvuto (attachmnt di -mail), mandato in scuzion v Auto-rplicant: si propaga da solo ad altri host utnti q Worm: v L infzion provin da un oggtto passivamnt ricvuto ch si auto-sgu v Auto-rplicant: si propaga da solo ad altri host utnti Worm Sapphir : scans/sc aggrgati ( data ni primi 5 minuti di diffusion (CAIDA, UWisc 1-68

69 I malintnzionati attaccano srvr infrastruttur di rt q Ngazion di srvizio (DoS): gli attaccanti fanno sì ch l risors (srvr, ampizza di banda) non siano più disponibili al traffico lgittimo sovraccaricandol di traffico artfatto 1. Slzion dll obittivo 1. Irruzion ngli host attravrso la rt 1. Invio di pacchtti vrso un obittivo da part dgli host compromssi Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough obittivo Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough 1-69

70 I malintnzionati analizzano i pacchtti Analisi di pacchtti (packt sniffing): ( wirlss v mdia broadcast (Ethrnt condivisa, v un intrfaccia di rt lgg/rgistra tutti i pacchtti (password comprs!) ch l attravrsano A Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav C srg:b dst:a payload Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav v Il softwar usato pr il Laboratorio alla fin di qusto capitolo è un packt-sniffr (gratis!) B 1-70

71 I malintnzionati usano indirizzi sorgnt falsi q IP spoofing: invio di pacchtti con un indirizzo sorgnt falso A srg:b dst:a payload Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav C B Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav 1-71

72 I malintnzionati rgistrano riproducono q rcord-and-playback: sniffano dati snsibili (password, ad smpio), pr poi utilizzarli in un scondo tmpo A C Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav srg:b dst:a utnt: B; password: foo Th imag cannot b displayd. Your computr may not hav nough mmory to opn th imag, or th imag may hav B 1-72

73 Sicurzza di rt q Maggior approfondimnto nl sguito di qusto libro q Capitolo 8: intramnt ddicato alla sicurzza q Tcnich crittografich: utilizzi ovvî utilizzi non così ovvî 1-73

74 Capitolo 1: roadmap 1.1 Cos è Intrnt? 1.2 Ai confini dlla rt Ø sistmi trminali, rti di accsso, collgamnti 1.3 Il nuclo dlla rt Ø commutazion di circuito di pacchtto, struttura dlla rt 1.4 Ritardi, prdit throughput nll rti a commutazion di pacchtto 1.5 Livlli di protocollo loro modlli di srvizio 1.6 Rti sotto attacco: la sicurzza 1.7 Storia dl computr ntworking di Intrnt 1-74

75 Storia di Intrnt : sviluppo dlla commutazion di pacchtto q q q q 1961: Klinrock - la toria dll cod dimostra l fficacia dll approccio a commutazion di pacchtto 1964: Baran - uso dlla commutazion di pacchtto nll rti militari 1967: il progtto ARPAnt vin concpito dall Advancd Rsarch Projcts Agncy 1969: primo nodo oprativo ARPAnt q 1972: v dimostrazion pubblica di ARPAnt v NCP (Ntwork Control Protocol), primo protocollo tra nodi v Primo programma di posta lttronica v ARPAnt ha 15 nodi 1-75

76 Storia di Intrnt : Intrntworking rti propritari q 1970: rt satllitar ALOHAnt ch collga l univrsità dll Hawaii q 1974: Crf Kahn - architttura pr l intrconnssion dll rti q 1976: Ethrnt allo Xrox PARC q Fin anni 70: architttur propritari: DECnt, SNA, XNA q Fin anni 70: commutazion di pacchtti: ATM ant-littram q 1979: ARPAnt ha 200 nodi L lin guida di Crf Kahn sull intrntworking: v minimalismo, autonomia - pr collgar l vari rti non occorrono cambiamnti intrni v modllo di srvizio bst ffort v routr statlss v controllo dcntralizzato dfiniscono l attual architttura di Intrnt 1-76

77 Storia di Intrnt : nuovi protocolli, prolifrazion dll rti q 1983: rilascio di TCP/IP q 1982: dfinizion dl protocollo smtp pr la posta lttronica q 1983: dfinizion dl DNS pr la traduzion dgli indirizzi IP q 1985: dfinizion dl protocollo ftp q 1988: controllo dlla congstion TCP q nuov rti nazionali: Csnt, BITnt, NSFnt, Minitl q host collgati 1-77

78 Storia di Intrnt : commrcializzazion, Wb, nuov applicazioni q Primi anni 90: ARPAnt vin dismssa q 1991: NSF lascia dcadr l rstrizioni sull uso commrcial di NSFnt q Primi anni 90: il Wb v iprtstualità [Bush 1945, Nlson 1960 s] v HTML, HTTP: Brnrs-L v 1994: Mosaic, poi Ntscap Fin anni : q arrivano l killr applications : mssaggistica istantana, condivision di fil P2P q sicurzza di rt q 50 milioni di host, oltr 100 milioni di utnti q vlocità nll dorsali dll ordin di Gbps q Fin 90 : commrcializzazion dl Wb 1-78

79 Storia di Intrnt 2008: q ~ 500 milioni di host q Voic, Vido ovr IP q Applicazioni P2P: BitTorrnt (condivision di fil) Skyp (VoIP), PPLiv (vido)... q Più applicazioni: YouTub, gaming q wirlss, mobilità 1-79

80 Riassunto Abbiamo visto un sacco di argomnti! q Panoramica di Intrnt q Cos è un protocollo? q Ai confini nl cuor dll rti v Commutazion di pacchtto commutazion di circuito v Struttura di Intrnt q Prstazioni: prdit, ritardo, throughput q Stratificazioni modlli di srvizio q Sicurzza q Cnni storici Adsso sit in grado di: q contstualizzar, fornir una panoramica sull rti, avr un ida prcisa di ch cosa si intnd pr ntworking q maggiori approfondimnti dttagli ni prossimi capitoli! 1-80