Ing. Maurizio Maggiora

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1 Corso di Reti di Telecomunicazioni Ingegneria ELETTRONICA e delle TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04) A.A. 2011/12 maggiora@de .poliba.it

2 Modi di trasferimento 2

3 Trasferimento dell Informazione [1] Ch. 3 Una rete trasporta informazioni a distanza impiegando risorse di comunicazione. Le risorse di comunicazione sono messe a disposizione in tutti i componenti di rete attraversati dalla sorgente alla destinazione. Un utilizzazione efficiente della rete richiede che la quantità di risorse dedicata al trasporto delle informazioni sia rapportata alle caratteristiche delle informazioni da trasportare. Il fattore critico nella fornitura di un servizio di rete è la capacità trasmissiva 3

4 Modi di trasferimento dell informazione 1/3 Un modo di trasferimento delle informazioni è caratterizzato da: Tecnica di multiplazione; Modalità di commutazione; Architettura di protocolli. La scelta di una particolare soluzione dipende dalle caratteristiche statistiche della sorgente, dai vincoli prestazionali, dalle tecnologie di elaborazione. [1] Ch. 3 4

5 Modi di trasferimento dell informazione 2/3 Tecnica di multiplazione l i descrive come la banda disponibile su uno specifico canale di comunicazione i possa essere condivisa i tra le diverse unità informative che lo devono attraversare. Richiede l uso di multiplexer e dumultiplexer. Frequency Division ultiplexing (FDM) Time Division Multiplexing (TDM) Wavelength Division Multiplexing (WDM) Code Division Multiplexing (CDM) Duplexing: condivisione del canale nelle due direzioni Time Division Duplexing (TDD) Frequency Division Duplexing (FDD) [1] Ch. 3 5

6 Modi di trasferimento dell informazione 3/3 Modalità di commutazione specifica come le unità informative ricevute da un generico nodo sui suoi canali entranti siano trasferite attraverso il nodo sui canali uscenti. La commutazione è costituita da due fasi: - instradamento - attraversamento Architettura di protocolli descrive le regole (o protocolli) secondo cui due nodi di rete possono scambiare informazioni [1] Ch. 3 6

7 Reti Circuit Switching (CS) [1] Ch. 3 Il servizio (chiamata) si articola in 3 fasi: Instaurazione (setup) Trasferimento dati (data) Rilascio i (teardown) La banda richiesta per il trasporto delle UI viene riservata in modo esclusivo durante la fase di instaurazione Svantaggio: Utilizzo inefficiente delle risorse in presenza di sorgenti a rate fortemente variabile (bursty) Vantaggio: Non sono necessari meccanismi di bufferizzazione presso i nodi di commutazione (ritardi di accodamento nulli) 7

8 Reti Packet Switching (PS) [1] Ch. 3 La banda richiesta per il trasporto delle UI non viene riservata in modo esclusivo La banda globalmente prenotata su un canale può essere superiore alla capacità del canale Elevata Utilizzazione delle risorse Paradigma Store & Forward (ritardi di accodamento non nulli) Due servizi previsti: A Circuito Virtuale (Connection oriented) A Datagramma (Connectionless, best effort) 8

9 Architetture di Protocolli 1/2 Un protocollo di comunicazione è un insieme di regole che definiscono le modalità di interazione tra i sistemi. I protocolli di comunicazione regolano lo scambio di informazioni tra sistemi (nodi e host). Tra i protocolli è possibile stabilire una gerarchia (Architettura di Protocolli). [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 9

10 Architetture di Protocolli 2/2 Il modello ISO-OSI (Open System Interconnection) è utilizzato per descrivere l organizzazione dei protocolli. Il modello TCP/IP ha assunto importanza a partire dalla diffusione della rete Internet. [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 E possibile coniugare i due modelli. Entrambi sono modelli a strati (layered). 10

11 Modello a strati: livelli ed entità [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 Raggruppamento: si raggruppano tra loro funzioni simili per logica e/o tecnologia in modo da definire i gruppi omogenei Stratificazione: i gruppi così definiti si organizzano gerarchicamente in gruppi (strati o livelli) in modo da identificare regole di interazione inter-strato (interfacce) quanto più semplici e univoche Ogni strato t si interfaccia i con lo strato t immediatamente t superiore e con quello immediatamente inferiore (ove presenti) Il generico strato N è costituito da una o più entità (N-entità) che svolgono le sue funzioni Un sistema è costituito, pertanto, da sottosistemi L interazione tra due sistemi avviene mediante interlavoro di entità omogenee (cioè di uguale livello) sui due sistemi (entità pari) 11

12 Modello a strati: interazione tra livelli adiacenti 1/2 Decapsulation Interfaccia Entità N SAP In accordo ad un N-protocollo (N)-PDU (N-1)-SDU Encapsulation Entità N 1 Entità N 1 (N-1)-PCI (N-1)-SDU [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 Ogni strato usufruisce dei servizi resi dallo strato inferiore, presso opportuni Service Access Point (SAP), cui aggiunge lo svolgimento delle proprie funzioni, così da fornire al livello superiore un servizio a valore aggiunto (N-1)-PDU Acronimi: Protocol Data Unit (PDU) Service Data Unit (SDU) Protocol Control Information (PCI) 12

13 Modello a strati: interazione tra livelli adiacenti 2/2 Il trasferimento logico delle informazioni avviene orizzontalmente in modalità peer-to-peer (tra pari) tra entità omogenee di sistemi diversi. Il trasferimento fisico delle informazioni avviene verticalmente lungo la pila degli strati e orizzontalmente lungo il mezzo trasmissivo. [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 13

14 Modello a strati: primitive Due entità appartenenti a livelli adiacenti, ad esempio (N+1)- e N-entità, si scambiano informazioni mediante primitive: Richiesta: una (N+1)-entità richiede un servizio ad una N-entità dello stesso sistema; Indicazione: una N-entità invia informazioni ad una (N+1)-entità dello stesso sistema Risposta: una (N+1)-entità del sistema locale risponde alla richiesta emessa da un sistema remoto utilizzando il servizio reso dalla N-entità del sistema locale [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 Conferma: una N-entità del sistema locale informa la (N+1)-entità dello stesso sistema di una risposta pervenuta attraverso la rete da un sistema remoto. 14

15 Modello a strati: segmentazione e riassemblaggio Riassemblaggio Le (N-1)-PCI conterranno le informazioni necessarie al corretto riassemblaggio delle PDU ricevute presso l entità pari di livello N-1 Entità N (N)-PDU Entità N 1 (N-1)-SDU (N-1)-SDU Segmentazione e e [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 (N-1)-PCI (N-1)-SDU (N-1)-PDU (N-1)-PCI (N-1)-SDU (N-1)-PDU 15

16 Modello ISO-OSI OSI 1/3 7 Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 2 Data Link 1 Fisico 16

17 Processo mittente Modello ISO-OSI OSI 2/3 Dati Processo destinatario Applicazione AH Dati Applicazione Presentazione PH AH Dati Presentazione Sessione SH PH AH Dati Sessione Trasporto TH SH PH AH Dati Trasporto Rete NH TH SH PH AH Dati Rete [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 Data Link Fisico DH NH TH SH PH AH Dati Linea di trasmissione DT Data Link Fisico Percorso dei dati 17

18 End System A Applicazione Modello ISO-OSI OSI 3/3 End System B Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Rete Intermediate System (Router) Rete Trasporto Rete [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3, 6 Data Link Data Link Data Link Data Link Fisico Fisico Fisico Fisico 18

19 Sistemi di Relaying Repeater o hub: opera a livello 1 Switch: opera a livello 2 Bridge: opera a livello 2 ed è in grado di effettuare conversioni di protocollo Router: opera a livello ll 3 Gateway: opera a livelli superiori [1] Ch. 3; [D1] Ch. 3 19

20 Tipologie di Servizi Orientato alla connessione: si articola in tre fasi: 1. Instaurazione della connessione (procedura di handshaking h attuata t mediante scambio di opportuni pacchetti di controllo) 2. Scambio dati 3. Rilascio connessione Non orientato alla connessione Affidabile: garantisce che le unità dati siano ricevute prive di errori e nel corretto ordine Non Affidabile [1] Ch. 3; [D1] Ch. 6 20

21 Livelli del modello ISO-OSI OSI 1/7 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Rete 2 Data Link Livello di Applicazione: Fornisce, tramite un processo applicativo, l interfaccia d utente per l accesso a servizi informativi distribuiti Esempi di servizi: Terminale Virtuale Posta Elettronica Trasferimento file Gestione DataBase distribuiti [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 1 Fisico 21

22 Livelli del modello ISO-OSI OSI 2/7 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 7 Applicazione Livello di Presentazione: Consente l interlavoro tra applicazioni che rappresentano i dati utilizzando formati diversi 6 Le sue funzioni consistono nelle operazioni di Presentazione trasformazione, formattazione e modifica della 5 4 Sessione Trasporto sintassi dei dati utilizzati La sintassi con cui avviene lo scambio dei dati può essere quella di uno dei due sistemi interagenti, oppure una sintassi intermedia di 3 Rete trasferimento Esempi di funzioni: 2 Compressione dei dati Data Link Traduzione dei codici utilizzati per 1 Fisico rappresentare i dati Transcodifica a scopi di sicurezza (encryption) 22

23 Livelli del modello ISO-OSI OSI 3/7 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Rete 2 Data Link 1 Fisico Livello di Sessione: Gestisce il dialogo e lo scambio dati tra entità di presentazione Funzione di questo tipo si rendono necessarie in quei casi in cui le applicazioni usano diversi modi di trasferimento delle informazioni, oppure quando occorre partizionare in sequenze più brevi un lungo scambio di informazioni attraverso una rete poco affidabile Esempi di servizi di questo livello sono: Gestione Modalità Dialogo (es., un terminale half-duplex interlavora con un applicazione che opera in full-duplex) Recupero del dialogo seguente ad un interruzione del servizio di trasporto 23

24 Livelli del modello ISO-OSI OSI 4/7 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 7 Applicazione i Livello di Trasporto: Multiplazione: trasporto di diverse connessioni di trasporto utilizzando il medesimo servizio 6 Presentazione offerto dal livello di rete Demultiplazione 5 Indirizzamento delle unità dati (indirizzo di Sessione porta) 4 Trasporto Segmentazione e Riassemblaggio delle unità dati 3 Rete Controllo di Flusso e2e Controllo degli errori e2e 2 Data Link Gestione QoS e2e Esempi di protocollo: 1 Fisicoi TCP UDP 24

25 Livelli del modello ISO-OSI OSI 5/7 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 7 Applicazione i Livello di Rete: Sovraintende al trasferimento di informazioni lungo una sequenza di nodi attraverso la rete. 6 Maschera al livello di trasporto la tecnica di Presentazione commutazione utilizzata. 5 Funzioni: Sessione Instradamento 4 Trasporto Interlavoro tra porzioni eterogenee di rete 3 Rete Controllo di flusso per prevenire la congestione 2 Data Link Multiplazione di più connessioni di rete su un unico collegamento dati 1 Fisico i Esempi di protocollo: IP 25

26 Livelli del modello ISO-OSI OSI 6/7 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Rete 2 Data Link 1 Fisico Livello Data-link: Svolge la funzione di trasferimento dati privo di errori tra due nodi adiacenti lungo un collegamento trasmissivo. Funzionalità: Rivelazione errori Recupero frame persi Controllo di flusso Controllo di accesso al collegamento Esempi di protocollo: HDLC 26

27 Livelli del modello ISO-OSI OSI 7/7 7 Applicazione i 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto Livello Fisico: Svolge tutte le funzioni necessarie a interfacciare il sistema con il mezzo fisico: Gestione topologia Gestione procedure di trasmissione Codifica dei bit mediante segnali elettrici/ottici Esempi di protocollo: EIA/TIA RS Rete [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 2 Data Link 1 Fisicoi 27

28 Il Modello TCP/IP Modello a strati di riferimento per Internet Prende il nome da due dei suoi protocolli più importanti: Transmission Control Protocol (TCP) Internet Protocol (IP) Bob Kahn, Vint Cerf [1973] Applicazione Trasporto Rete [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 Network Access Livelli del TCP/IP 28

29 TCP/IP e ISO/OSI: confronto 7 Applicazione 6 Applicazione Presentazione Trasporto 5 Sessione [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 Rete Network Access TCP/IP 4 Trasporto 3 Rete 2 Data Link 1 Fisico ISO/OSI 29

30 Entità del TCP/IP Applicazione Trasporto HTTP-FTP-Telnet-DNS-POP3/IMAP SMTP-BGP-SNMP-RIP-RTP TCP-UDP-SCTP [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 Rete Network Access IP-ICMP Ethernet-IEEE t IEEE IEEE x FDDI-ISDN Frame Relay-IEEE SONET/SDH-PPP-HDLC SLIP/CSLIP-xDSL 30

31 Panoramica sui livelli del TCP/IP 1/4 Applicazione Trasporto Rete Livello delle Applicazioni: Incorpora tutte le funzionalità dell omonimo livello ISO/OSI Ove necessario provvederà a fornire anche servizi tipici dei livelli di sessione, presentazione e trasporto Network Access [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 31

32 Panoramica sui livelli del TCP/IP 2/4 [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 Livello di Trasporto: Applicazione User Datagram Protocol (UDP): fornisce un servizio inaffidabile e non orientato alla Trasporto connessione. La sua unica funzione è quella del multiplexing. Transmission Control Protocol (TCP): Rete fornisce un servizio affidabile e orientato alla connessione. Funzioni: Network Access Controllo di Flusso e2e Controllo di Congestione e2e Ritrasmissione di SDU perse o corrotte Consegna nella corretta sequenza delle unità dati 32

33 Panoramica sui livelli del TCP/IP 3/4 Applicazione Trasporto Rete Network Access Livello di Rete: Internet Protocol (IP): è il collante di Internet Offre un servizio non affidabile e non orientato alla connessione. Funzioni: Instradamento Internet-working Internet Control Message Protocol (ICMP): consente lo scambio di informazioni di servizio tra nodi della rete [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 33

34 Panoramica sui livelli del TCP/IP 4/4 Applicazione Trasporto Rete Livello di Accesso alla Rete: Il modello TCP/IP non pone alcun vincolo o requisito per tale livello Racchiude tutte le funzionalità specifiche della particolare tecnologia fisica utilizzata per il trasporto delle PDU dell IP Network Access [1] Ch. 3; [D1] Ch.6 34

35 TESTI DI RIFERIMENTO [1] A. Pattavina, Reti di Telecomunicazione, Networking e Internet, Seconda Edizione, McGraw-Hill,

36 TESTI DI APPROFONDIMENTO [2] Behrouz A. Forouzan, Reti di calcolatori e Internet, McGraw-Hill, 2007 [3] J. F. Kurose, K. W. Ross, Reti di Calcolatori e Internet, Un approccio top-down, III ed., Pearson Education Italia, 2005 [4] J. Walrand, P. Varaiya, High-Performance h P f Communication Networks- Second edition, Morgan Kaufmann Publishers, [5] S. Gai, P. L. Montessoro, P. Nicoletti, Reti Locali, dal cablaggio all internetworking, Scuola Superiore G. Reiss Romoli,

37 TESTI DI APPROFONDIMENTO [6] B. A. Forouzan, I protocolli TCP/IP, McGraw-Hill, 2006 [7] F. Halsall, Networking e Internet, V ed., Pearson Education Italia, [8] Comer Douglas E., Internetworking con TCP/IP, vol. 1, Principi, protocolli e architetture, Pearson Education Italia, 2006 [9] W. R. Stevens, ens TCP/IP Illustrated, Volume 1, Addison-Wesley, [10] L. L. Peterson, B. S. Davie, Computer Networks, III ed., Morgan Kauffmann Pub.,