2. Panoramica sulle Tecnologie di rete

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1 2. Panoramica sulle Tecnologie di rete 2.1. Introduzione Internet non è un nuovo tipo di rete fisica: è un metodo per interconnettere reti fisiche diverse e per usare le reti per fare interagire i calcolatori che esse raggiungono. La tecnologia hardware ha un ruolo minore. Occorre capire la separazione fra il livelli bassi offerti dall'hardware e quelli alti offerti dai protocolli Internet Due approcci alla comunicazione in rete Commutazione di circuito: si realizza un circuito fra i due estremi della comunicazione. Esempio: telefono Il circuito garantisce ai comunicanti una banda (velocità) e una qualità di servizio determinata Le risorse necessarie alla comunicazione sono prenotate e riservate. Se non ci sono, il circuito non viene realizzato Solo in questo modo si può vendere il servizio a terzi Commutazione di pacchetto: il traffico è diviso in piccole entità detti pacchetti, che sono spediti attraverso un mezzo generalmente ad alta capacità, che viene condiviso fra tutte le comunicazioni Non viene riservata alcuna risorsa ad una coppia di comunicanti Le risorse vengono sfruttate al meglio, se sono abbondanti velocità e qualità sono alte, se sono scarse velocità e qualità diminuiscono, ma la rete non manca mai (in linea di principio) Pagina 2.1

2 WAN: 2.3. Wide Area, Metropolitan Area e Local Area Networks WAN, MAN e LAN per grandi distanze, anche intercontinentali in genere lente perché la velocità costa (ma la tecnologia sta cambiando): da 9.6 Kbps a 45 Mbps introducono ritardi fra spedizione e ricezione MAN: per distanze intermedie, tipicamente cittadine possono essere più veloci: da 64 Kbps a 100 Mbps introducono ritardo minore LAN: per distanze piccole, tipicamente un edificio maggiore velocità: da 10 Mbps a 2 Gbps alcune tecnologie hanno anche ritardi molto bassi Tradeoff (compromesso) fra velocità e distanza LAN: ogni calcolatore contiene un dispositivo di interfacciamento alla rete fisica; la rete è passiva (ora sempre meno) MAN: la rete contiene dispositivi attivi (switch o permutatori) che introducono piccoli ritardi nello smistare i pacchetti alla loro destinazione WAN: la rete consiste in un insieme di switch complessi e potenti, connessi da linee do comunicazione punto-punto. La rete di estende aggiungendo switch e linee. Il calcolatore viene collegato alla rete collegandolo a uno degli switch. I ritardi sono causati dagli switch Pagina 2.2

3 2.4. La tecnologia Ethernet Inventata a Xerox PARC negli anni '70, standardizzata da Xerox, Intel e Digital nel 78. Cavo coassiale di 1/2", lungo meno di 500m, detto ether, chiuso agli estremi da una resistenza per evitare riflessioni, tutto passivo, solo i calcolatori sono attivi (Fig. 2.1) I segmenti possono essere estesi da dispositivi detti repeater (Fig. 2.2) max due fra due macchine -> non più di 1500m di lunghezza Pagina 2.3

4 Costano poco, amplificano anche i disturbi, si possono guastare. Pagina 2.4

5 La connessione al cavo viene fatta con un tap(rubinetto) che perfora il cavo e spilla il segnale fra guaina e centro (Fig. 2.3). Richiede un transceiver (trasmettitore-ricevitore), connesso da un cavo (drop cable) all'interfaccia sull'host (Fig. 2.4). Pagina 2.5

6 La host interface può essere molto complessa, e appare all'host come un dispositivo di input/output che accetta comandi di trasferimento di blocchi di dati da/per il cavo ether, informazione di stato, interrupt quando il trasferimento termina Proprietà di un ethernet Tecnologia bus broadcast a 10 Mbps con consegna best effort, controllo dell'accesso distribuito Bus: tutte le stazioni condividono un singolo canale di comunicazione Broadcast: tutti i transceiver ricevono ogni trasmissione, non filtrano alcun pacchetto Best effort: nessun riscontro viene dato al mittente riguardo alla consegna del pacchetto./. Controllo di accesso distribuito: nessun elemento centrale decide chi ha diritto di usare il bus. Carrier Sense Multiple Access con Collision Detection (CSMA/CD). Ogni trasmissione ha durata limitata dalla dimensione massima del pacchetto, e occorre aspettare un certo tempo prima di trasmettere ulteriormente Collision Detection e Recovery Due transceiver possono iniziare contemporaneamente a trasmettere su un etere inattiva: collisione. Ogni transceiver ascolta sull'etere mentre trasmette per rilevare interferenze al proprio segnale: collision detection. Quando si ha collisione, il transceiver smette di trasmettere, aspetta un tempo random e riprova. Ogni volta che fallisce nuovamente, il numero random che viene calcolato viene moltiplicato per 2 al numero di fallimento (binary exponential backoff) Pagina 2.6

7 Capacità di una ethernet 10 Mbps non sono per ogni host, ma permettono ad un host di trasmettere con poco ritardo (il ritardo dipende dalla frequenza, non dalla distanza). 10 Mbps indicano la capacità di traffico totale, che non viene raggiunta mai a causa delle collisioni Variazioni Twisted pair Ethernet: su doppino telefonico Thin-wire Ethernet: su cavo coassiale di tipo televisivo (sottile), senza necessità di transceiver Broadband: su un cavo ci sono più di una ethernet, ognuna trasmette modulando una certa frequenza invece che in banda base Indirizzamento Ethernet Ogni host riceve tutti i pacchetti; quali sono per lui? Ad ogni host è assegnato un intero di 48 bit detto indirizzo Ethernet. Comperati a blocchi dai costruttori di schede di rete. Detti anche indirizzi hardware o indirizzi fisici. Sono indirizzi della interfaccia di rete! I livelli superiori dovranno superare questo limite! Tre tipi di indirizzi: indirizzo fisico di una interfaccia: per una sola interfaccia indirizzo di broadcast di rete: per tutte le interfacce sulla rete indirizzo di multicast: per un broadcast ad un limitato e definito numero di interfacce Pagina 2.7

8 Formato del pacchetto Ethernet I dati viaggiano in pacchetti o frame, lunghezza min 64 e max 1518 ottetti (byte) (Fig. 2.5) Preambolo di 64 bit (0 e 1 alternati) per sincronizzarsi sulla trasmissione. Quando non si trasmette c'è silenzio! Cyclic Redundancy Code (CRC): valore calcolato in trasmissione e ricezione per verificare errori di trasmissione Tipo: 16 bit settati dal trasmettitore per individuare il protocollo di livello superiore che manda (a cui è destinato) il pacchetto. I frame sono self-identifying Dati: ci sono anche loro! Bridge e loro importanza Sono macchine specializzate con due interfacce ethernet: tutti i frame validi che ricevono da una interfaccia li spediscono sull'altra. Non interpretano il protocollo di livello superiore: promiscuous mode../. Meglio dei repeater perché non replicano errori e rumore, non propagano le collisioni. Anche loro nascondono la struttura in segmenti di una ethernet Bridge adattativi o che apprendono: ricordano da quale segmento provengono i frame con un certo indirizzo di origine -> non inoltrano frame quando sono sicuri che il destinatario si trova su un certo segmento -> il traffico interno ad un segmento non viene inoltrato sull'altro (il traffico broadcast viene inoltrato sempre) Pagina 2.8

9 2.5. La tecnologia ARPANET La rete a commutazione di pacchetto costruita dalla Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) con un contratto a Bolt, Beranek and Newman (BBN) Consisteva in circa 50 minicomputer della BBN detti Packet Switching Nodes (PSN). Ogni sito della rete aveva un PSN dedicato. Il PSN faceva parte della rete ed era controllato e gestito dal Network Operations Center (NOC) alla BBN I PSN erano collegati da linee affittate punto-punto, almeno due per ogni coppia di PSN per affidabilità Ogni PSN aveva 22 port a cui erano collegati host. Una complessa interface board permetteva all'host di spedire e ricevere messaggi diretti ad uno specifico PSN e ad una specifica port, senza dover conoscere la struttura della rete La rete ARPANET non capisce il contenuto dei pacchetti: sono le macchine che usano ARPANET che per convenzione (protocollo!) si accordano sul formato e significato dei pacchetti Indirizzi ARPANET Gli indirizzi contengono informazioni che permettono alla rete di instradare i pacchetti (a differenza dalle LAN, in genere) Ogni PSN è individuato da un intero P, e ogni porta da un intero N piccolo. Un indirizzo destinazione è costituito da una coppia (P, N) Pagina 2.9

10 Altri mezzi trasmissivi: PPP (Stevens) Point-to-Point-Protocol: un protocollo per utilizzare la sempre presente interfaccia RS232 (seriale asincrona) per fare comunicare due macchine tramite un filo o un collegamento modem. Verifica la correttezza della trasmissione, permette l utilizzo della linea da parte di numerosi protocolli di livello superiore. Soppianterà il molto diffuso SLIP (Serial Line IP) che è molto inferiore come affidabilità e qualità. Leggere! Resto del Capitolo Pagina 2.10