RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

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1 RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2

3 Lezione 25 Il livello di trasporto, TCP, UDP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 3

4 Lezione 25: indice degli argomenti Servizi forniti ai livelli superiori Indirizzi del livello di trasporto Creare e chiudere le connessioni Gestire le connessioni TCP UDP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 4

5 Il livello di trasporto LAN comunicazione affidabile gestita dal livello di trasporto 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 5

6 appl. present. sessione trasporto Il livello di trasporto protocollo di trasporto appl. present. sessione trasporto network network network network data link data link data link data link fisico fisico fisico sottorete di comunicazione fisico 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 6

7 appl. present. sessione trasporto Il livello di trasporto appl. I SERVIZI DELLA SOTTORETE present. DI COMUNICAZIONE SONO CONTROLLATI sessione DAL FORNITORE protocollo di trasporto trasporto network network network network data link data link data link data link fisico fisico fisico fisico sottorete di comunicazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 7

8 appl. I SERVIZI DEL LIVELLO DI TRASPORTO SONO CONTROLLATI DALL UTENTE present. sessione Il livello di trasporto appl. present. sessione trasporto protocollo di trasporto trasporto network network network network data link data link data link data link fisico fisico fisico fisico sottorete di comunicazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 8

9 Problemi generali del livello di trasporto Simili a quelli del livello data link, ma il canale fisico è in questo caso l intera sottorete di comunicazione canale fisico sottorete di comunicazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 9

10 Problemi generali del livello di trasporto Alcune conseguenze: l altra estremità della connessione può non esistere (a differenza dei canali fisici, che al limite possono essere guasti) senza che lo sappiamo sono possibili ritardi di decine di secondi i pacchetti possono seguire strade diverse e arrivare in ordine diverso da quello di trasmissione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 10

11 Servizi forniti ai livelli superiori 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 11

12 Servizi forniti ai livelli superiori Fornisce un servizio efficiente, affidabile e conveniente alle applicazioni (o al livello sessione) i servizi possono essere connessi o non connessi, proprio come al livello di rete Mette a disposizione funzioni di libreria per i programmi applicativi Gestisce il multiplexing del traffico di rete tra le varie applicazioni 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 12

13 Socket per TCP (Berkeley UNIX) Esempio di interfaccia verso i programmi applicativi Si basano su un insieme di primitive per rendere disponibile un punto di accesso al servizio per i client remoti aprire/chiudere una connessione scambiare dati 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 13

14 Socket per TCP (Berkeley UNIX) socket bind listen accept connect send receive close crea un punto finale di comunicazione associa un indirizzo locale a un socket si rende disponibile ad accettare connessioni si blocca nell attesa di una connessione tenta di stabilire una connessione invia dati sulla connessione riceve dati dalla connessione chiude la connessione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 14

15 Socket per TCP (Berkeley UNIX) client processo server socket bind (indirizzo X) socket listen connect (indirizzo X) accept (connessione) send/receive close send/receive close 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 15

16 Indirizzi del livello di trasporto 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 16

17 Indirizzi del livello di trasporto TSAP: Transport Service Access Point In Internet: coppie <indirizzo IP, porta locale> esempio: :23 (porta 23: telnet) Definiscono punti di accesso presso cui i processi possono attendere le connessioni 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 17

18 Indirizzi del livello di trasporto Come conscerli? noti a priori (le well known ports di TCP) elencati in un name server o directory server 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 18

19 Indirizzi del livello di trasporto applicazioni processo client (telnet) processo server telnet server FTP livello di trasporto TSAP livelli 1, 2 e Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 19

20 Server generico applicazioni processo client server generico livello di trasporto livelli 1, 2 e 3 TSAP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 20

21 Server generico applicazioni processo client server generico server specifico livello di trasporto livelli 1, 2 e 3 TSAP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 21

22 Creare e chiudere le connessioni 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 22

23 Creare una connessione connect.request connect.confirm req ack connect.indication connect.response Problema: se gli ack non arrivano in tempo, il mittente rispedisce i pacchetti, che arrivano duplicati, aprendo una nuova connessione parallela 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 23

24 Creare una connessione È necessario ridurre il massimo tempo di vita di un pacchetto (questo richiede un supporto da parte del livello rete, per esempio, il time to live di IP) A questo punto ogni connessione può numerare le proprie TPDU con numeri di sequenza differenti (ad esempio estratti da un orologio) Quando i numeri di sequenza vengono riutilizzati, le vecchie TPDU sono estinte 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 24

25 Chiudere una connessione Chiusura simmetrica entrambi gli interlocutori chiudono la connessione possono essere persi dati ancora in transito e non ancora arrivati al momento della chiusura della connessione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 25

26 Chiudere una connessione Chiusura asimmetrica simile a quella del sistema telefonico ogni direzione della connessione è chiusa indipendentemente dall altra Problema: come sapere quando l attività è terminata? (una TPDU in arrivo può richiedere la trasmissione di nuovi dati) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 26

27 Chiudere una connessione HO FINITO. HAI FINITO ANCHE TU? HO FINITO ANCH IO. ARRIVEDERCI! ARRIVEDERCI! 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 27

28 Il problema dei due eserciti 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 28

29 Il problema dei due eserciti IL TEMPO È SCADUTO: ATTACCHIAMO! 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 29

30 Un esempio di timeout TI TELEFONO DOMANI MATTINA, COSÌ CI METTIAMO D ACCORDO E SE NON MI TROVI? CI VEDIAMO COMUNQUE A MEZZOGIORNO! OK! 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 30

31 Gestire le connessioni 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 31

32 Frammentazione I dati ricevuti dalle applicazioni devono essere suddivisi in messaggi di dimensione adeguata alle capacità del livello network 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 32

33 Frammentazione applicazioni FTP file livello di trasporto messaggi livello di rete 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 33

34 Controllo di flusso Protocolli sliding window Più complesso che nel caso del livello data link il livello di trasporto deve gestire più connessioni contemporanee sono necessarie opportune strategie di gestione dei buffer per memorizzare i messaggi 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 34

35 Gestione dei guasti Perdita di pacchetti gestita tramite i messaggi di riscontro, timeout e ritrasmissioni Guasto temporaneo dell host di destinazione quando riprende a funzionare reinizializza le tabelle e perde memoria delle connessioni richiede tecniche di logging sofisticate simili a quelle dei sistemi transazionali 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 35

36 Il livello di trasporto in Internet: TCP e UDP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 36

37 Porte Numeri interi scritti su 16 bit Sono i TSAP del TCP RFC 1700 ( Assigned numbers ) definisce le well known ports Esempi FTP: 21 Telnet: 23 SMTP: 25 DNS: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 37

38 TCP Transmission Control Protocol Gestisce connessioni full duplex puntopunto no multicast né broadcast Fornisce alle applicazioni un flusso di dati affidabile i confini delle operazioni di scrittura del processo trasmittente non vengono conservati Se necessario, i dati sono divisi in segmenti 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 38

39 Header TCP 32 bit source port destination port sequence number hlen U (unused) R G checksum acknowledgment number A C K P R ST S YN F IN S H window size urgent pointer options (0 o più parole da 32 bit) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 39

40 Header TCP 32 bit source port destination port sequence number hlen (unused) acknowledgment number U R G checksum A C K P R S F S ST YN IN H window size ECCO LE PORTE TCP! urgent pointer options (0 o più parole da 32 bit) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 40

41 Header TCP 32 bit source port destination port sequence number hlen U (unused) R G checksum acknowledgment number A C K P R ST S YN F IN S H options (0 o più parole da 32 bit) window size urgent pointer GESTIONE DEL PROTOCOLLO SLIDING WINDOW 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 41

42 Header TCP 32 bit source port destination port sequence number hlen U (unused) R G checksum acknowledgment number A C K P R ST S YN F IN S H options (0 o più parole da 32 bit) window size RESET urgent (RST), pointer CREAZIONE (SYN) E CHIUSURA (FIN) DELLA CONNESSIONE 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 42

43 hlen Header TCP 32 bit DATI URGENTI DA source port CONSEGNARE IMMEDIATAMENTE (INTERRUPT) U (unused) R G checksum sequence number acknowledgment number A C K P R ST S YN F IN S H options (0 o più parole da 32 bit) destination port window size urgent pointer 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 43

44 hlen Header TCP CHIEDE LA CONSEGNA 32 bit DEI DATI ALL APPLICAZIONE AL MOMENTO source portdell ARRIVO, destination port SENZA MEMORIZZAZIONE sequence number NEI BUFFER U (unused) R G checksum acknowledgment number A C K P R ST S YN F IN S H options (0 o più parole da 32 bit) window size urgent pointer 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 44

45 UDP User Data Protocol Protocollo non connesso Si limita ad aggiungere ad IP le funzionalità di: multiplexing dei dati tra le diverse applicazioni (gestione delle porte) generazione e verifica della checksum per l integrità dei dati 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 45

46 UDP User Datagram Protocol Più snello ed efficiente di TCP Applicabile nelle seguenti condizioni: si opera su rete locale l applicazione mette tutti i dati in un singolo pacchetto non è importante che tutti i pacchetti arrivino a destinazione (es. multimedia) l applicazione gestisce meccanismi di ritrasmissione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 46

47 Header UDP 32 bit source port UDP length destination port UDP checksum 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 47

48 Lezione 25: riepilogo Servizi forniti ai livelli superiori Indirizzi del livello di trasporto Creare e chiudere le connessioni Gestire le connessioni TCP UDP 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 48

49 Reti di Computer Capitolo 6 Bibliografia Libro Reti locali: dal cablaggio all internetworking contenuto nel CD-ROM omonimo Capitolo Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 49

50 Come contattare il prof. Montessoro Telefono: Fax: URL: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 50