LAN MAN WAN. Una internet è l'insieme di più reti reti distinte collegate tramite gateway/router

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1 Rete di reti (interrete, internet) 2 Prof. Roberto De Prisco TEORIA - Lezione 8 Rete di reti e Internet Università degli studi di Salerno Laurea e Diploma in Informatica Una rete di comunicazione è un insieme di computer che possono comunicare È inefficiente collegare direttamente ogni coppia di computer Sono collegati in modo tale che ogni coppia può comunicare magari passando per altri computer Esistono varie tecnologie Una singola rete può coprire un area limitata Necessità di collegare più reti Interrete, rete di reti Rete è usato anche per indicare una interrete Tipologie di Reti 3 Eterogeneità delle reti 4 Esistono numerose tipologie di reti LAN Local Area Network Differenze dovute a necessità specifiche Collegamento all interno di un edificio Collegamento transoceanico Reti ad alta velocità MAN Metropolitan Area Network Utilizzano tecnologie hardware e modalità di trasmissione differenti Dimensione della rete WAN Wide Area Network Numero di host connessi Scelte di carattere economico Dispositivi collegati a reti diverse non possono comunicare direttamente Comunicazione universale 5 Internetworking 6 L'utente richiede un servizio di comunicazione universale Connessione con un altro utente indipendentemente dal tipo di rete e dal tipo di software utilizzato L internetworking definisce un modello astratto di rete di comunicazione Tutti gli utenti operano usando lo stesso modello È implementato via software a livello di applicazione (obsoleto) a livello di rete Una internet è l'insieme di più reti reti distinte collegate tramite gateway/router Vantaggi il software di rete rende trasparente all'utente le differenze tra le reti fisiche Il software applicativo è indipendente dalla tecnologia hardware utilizzata (lo stesso programma può essere usato su una LAN e su una WAN) 1

2 Gateway e router 7 Esempio di interrete di calcolatori 8 Il gateway (router) è un dispositivo con due o più interfacce di rete Collega due reti fisiche distinte Traduce i pacchetti dal formato di una rete in quello dell altra Altre operazioni del gateway Indirizza i pacchetti verso la loro destinazione Acquisisce informazioni sulla topologia dell internet Client SUN Server Linux o Windows Gateway Linux Rete Gateway Windows2000 Client Windows 2000 Client Windows 98 Client Linux Standard per internetworking 9 Standard e sistemi aperti 10 Standard regole che definiscono come un dispositivo si interfaccia con il mondo esterno dalla forma fisica al significato dei messaggi scambiati Standard proprietario i dispositivi di una marca possono comunicare solo con dispositivi della stessa marca SISTEMI CHIUSI Definiti da organizzazioni internazionali Largamente riconosciute come imparziali Processo di definizione "a maggioranza" Vantaggi degli standard aperti I membri dell'organizzazione si impegnano ad accettarli Dispositivi diversi possono comunicare Svantaggi Il processo è lento Ci sono troppi standard Non è facile introdurre innovazioni Organizzazioni di Standard 11 Internet 12 ISO (International Standard Organizzation) Ha sviluppato OSI (Open System Interconnection) Modello di riferimento per l'intera architettura di un sistema aperto Internet Society responsabile dello sviluppo e della pubblicazione degli standard relativi a Internet IEEE Ha definito lo standard IEEE 802 per le reti locali Con la I maiuscola È la più famosa delle internet Basata sugli standard definiti dalla Internet Society Collega reti in tutte le parti del mondo Ogni dispositivo che vuole collegarsi a Internet deve utilizzare i suoi standard Ogni azienda può implementare liberamente gli standard dell Internet Society 2

3 Intranet ed Extranet 13 Struttura di una rete 14 L enorme diffusione di Internet ha spinto ad utilizzare i suoi standard anche in altri ambiti Soprattutto perchè ogni singola rete può essere talmente complessa da avere gli stessi problemi già risolti per Internet Il software di internetworking è organizzato a strati (livelli) sovrapposti Uno strato definisce un'astrazione di una parte del sottosistema di comunicazioni Ogni strato è costruito sugli strati inferiori Intranet Rete che collega i dispositivi di un azienda Extranet Rete che collega un azienda ed i suoi partner (clienti e fornitori) Vantaggi La progettazione di uno strato deve esaminare solo un aspetto del problema L implementazione di uno strato non dipende dall'implementazione degli altri stati Esempio visto all inizio del corso 15 Modello semplificato a tre livelli 16 Strato 3 (Applicazioni) Strato 2 (Trasporto) Livello delle applicazioni Fornisce i servizi associati alle applicazioni Livello di trasporto controllo degli errori, controllo della sequenza dei pacchetti, richiesta di ritrasmissione, controllo del flusso Indipendente dalla rete e dall'applicazione Strato 1 (Fisico) Livello di accesso alla rete scambio di dati, identificazione di sorgente e destinazione, tipo di servizio richiesto in genere dipende dal tipo di rete fisica utilizzata qualunque tipo di rete fisica fornisce gli stessi servizi al livello di trasporto Servizi e protocolli 17 Architettura di uno strato 18 Uno strato fornisce servizi allo strato superiore Nascondendo i dettagli dell implementazione Un strato utilizza I servizi dello strato inferiore La collaborazione dello strato equivalente (peer) del nodo destinatario Protocollo Un insieme di regole per gestire la comunicazione tra strati equivalenti 3

4 Protocol Data Unit 19 Esempio di comunicazione 20 Ogni protocollo prevede lo scambio di dati PDU=Protocol Data Unit Una PDU contiene intestazione (dati di controllo aggiunti dal protocollo) corpo (dati utente) coda (dati di controllo aggiunti dal protocollo) Intestazione e coda sono usate dal protocollo per controllare la comunicazione Una PDU sarà chiamata blocco, pacchetto, trama (frame) a seconda del contesto Aspetti cruciali di un protocollo 21 Incapsulamento 22 Un protocollo di interrete deve risolvere varie problematiche fondamentali Fra queste le più importanti sono Incapsulamento Frammentazione Controllo della connessione Indirizzamento Controllo degli errori Controllo del flusso Servizi di trasmissione Aggiunta di informazioni di controllo ai dati indirizzi, controllo degli errori, controllo del protocollo Frammentazione 23 Controllo della connessione 24 Divide un messaggio in blocchi di dimensione fissata ogni blocco inserito in una PDU Vantaggi controllo errori su ogni blocco utilizzo equo del mezzo trasmissivo in caso di errori ritrasmissione solo di un blocco minori ritardi buffer di dimensione ridotte Svantaggi maggiore elaborazione minor throughput Il protocollo deve provvedere a Creare la connessione trasferire i dati chiudere la connessione La connessione può essere interrotta e ripresa All'interno della connessione controlli per sequenza dei blocchi di dati controllo degli errori controllo del flusso 4

5 Indirizzamento 25 Controllo degli errori 26 Identificazione univoca di un'entità nella rete Indirizzo di rete Indirizzo IP (TCP/IP) Network Service Access Point (OSI) Indirizzo del processo nel sistema Numero di porta (TCP/IP) Service access point (OSI) È possibile che durante la trasmissione dei dati si verifichino errori Occorre rilevare tali errori Correggerli se possibile Nella prima parte abbiamo visto delle tecniche per la rilevazione e la correzione degli errori Controllo del flusso 27 Servizi di trasmissione 28 Durante la trasmissione i dati passano attraverso nodi intermedi Tali nodi devono manipolare i dati Analizzarli Memorizzarli Inviarli Un nodo potrebbe Ricevere più dati di quelli che può gestire Essere sottoutilizzato Controllo del flusso di occupa di tali problematiche Priorità precedenza ai messaggi di controllo Quality of service minimo ritardo accettabile minimo throughput accettabile Sicurezza restrizioni di accesso Architettura di rete 29 Modelli di riferimento 30 Architettura di rete È il progetto generale Definisce il modo in cui bisogna affrontare il problema Architetture a strati Definisce gli strati e la loro funzione Suite di protocolli Descrive i protocolli che implementano l architettura In un architettura ci sono vari protocolli Uno o più per ogni strato Architetture di rete e suite di protocolli definite da enti di standardizzazione non fanno riferimento all'implementazione non definiscono le interfacce tra strati Principali modelli di riferimento OSI (sviluppato da ISO) ISO, International Standards Organization OSI, Open Systems Interconnection TCP/IP (sviluppato da DARPA e mantenuto da Internet Society) DARPA, Defence Advanced Reasearch Projects Agency Oggi si chiama ARPA 5

6 31 Modello di riferimento OSI Modello OSI 32 Strutturato in sette livelli primi tre dipendenti dalla rete ultimi tre dipendenti dall'applicazione quarto livello isola ambiente rete da ambiente applicazione Modello teorico sviluppato troppo tardi alla pubblicazione di OSI Internet era già una realtà utilizzato come modello di riferimento 33 Esempio di comunicazione Modello TCP/IP 34 Strutturato in 5 livelli Sviluppato da DARPA, nel 1974 Progetto operativo in brevi termini Ha portato ad ARPANET, da cui poi è nata Internet Suite di protocolli di interrete I più importati protocolli sono IP e TCP, da cui il nome TCP/IP Livelli di TCP/IP 35 OSI vs TCP/IP 36 livello delle applicazioni livello di trasporto livello di internetworking livello di accesso alla rete livello fisico 6

7 TCP/IP: Livello fisico 37 TCP/IP: Livello di accesso alla rete 38 Descrive l interfaccia fisica fra il nodo della rete ed il mezzo trasmissivo Descrive lo scambio di dati tra un nodo e la rete Definisce Caratteristiche del mezzo trasmissivo Livelli del segnale Tassi di trasmissione Schema di codifica dei dati Altri dettagli relativi alla trasmissione Definisce Modalità di individuazione del destinatario Tipo di servizio (Quality of Service) TCP/IP: livello di internetworking 39 TCP/IP: Livello di trasporto 40 Descrive la trasmissione dati tra due nodi della rete Commutazione di pacchetto Trasmissione non affidabile Definisce Formato dei pacchetti Sistema di indirizzamento globale Meccanismo di istradamento dei pacchetti Descrive la comunicazione fra due nodi della rete Garantisce Corretto ordinamento dei pacchetti Consegna affidabile dei dati Protocollo TCP Protocollo IP TCP/IP: Livello delle applicazioni 41 Protocolli della suite TCP/IP 42 Descrive la comunicazione tra processi su host distinti Fornisce vari servizi di rete Login remoto (TELNET, SSH) Trasferimento file (FTP) Posta elettronica Web 7

8 Application Programming Interface 43 Modello Client-Server 44 L utente può sviluppare proprie applicazioni basate sui servizi offerti dal livello di trasporto Esistono API che consentono ad un programma utente di utilizzare i servizi di comunicazione implementati dal kernel socket (studiati in questo corso) XTI Socket Generalizzazione del concetto di I/O di Unix Quasi tutte le applicazioni su reti sono basate sul modello client-server Il server aspetta una richiesta da un client elabora la richiesta e invia una risposta Il client invia una richiesta al server per dei dati aspetta la risposta del server Gestione di Internet 45 Riepilogo 46 L evoluzione di Internet è guidata dalla Internet Society organizzazione professionale responsabile dello sviluppo e della pubblicazione degli standard relativi a Internet Divisa in gruppi di lavoro IAB (Internet Architecture Board) IETF (Internet Engineeirng Task Force) IRTF (Internet Research Task Force) Interreti Modelli architetturali Strati Modelli ISO-OSI, modello TCP/IP nel seguito vedremo i dettagli Le proposte di standard sono pubblicate come RFC (Request For Comments) Recuperabili all URL Stallings, Capitolo 2 Comer, Capitoli 1-3 (lettura) 8