Corso di Tecnologie per la comunicazione

Transcript

1 Corso di Tecnologie per la comunicazione Reti TLC 2 Ing. Cesare Roseti, Ricercatore. Dipartimento di Ingegneria Elettronica Università di Roma Tor Vergata 1

2 Hubs Bridges Elementi di interconnessione Switches complessità Aumento della Router

3 A cosa servono? Per separare/connettere gruppi locali di PCs tra di loro. Per connettere LAN che utilizzano tecnologie diverse Per connettere una LAN ad Internet (WAN) Per suddividere una LAN in segmenti diversi per mitigare eventuali congestioni di traffico

4 Un semplice schema Computers all inteno di una LAN possono essere connessi tramite hub Le connessioni da LAN a LAN sono spesso effettuate tramite un bridge. Segmenti di una LAN sono solitamente connessi tramite uno switch. Le connessioni da LAN a WAN (Internet) sono solitamente eseguete tramite un router.

5 Hubs Un hub connette due o più dispositivi terminali all interno di una LAN A casa o in un ufficio si vogliono interconnettere diversi dispositivi (es 3 computer portatili) Quando un dispositivo trasmette dati verso un Hub, quest ultimo inoltra tali dati a tutti dispositivi connessi Un hub con 4 porte riceve dati da un PC e li invia a tutti i restanti PC collegati.

6 Hubs

7 Bridges Vengono utilizzati per collegare/connettere LAN (anche con tecnologie diverse) e inoltra dati da una rete all altra PORTS A B E F BRIDGE C D G H

8 Bridges inoltro selettivo A B E F BRIDGE C D G H Se A manda un dato a E - il dato deve essere inoltrato dal bridge. SeA manda un dato a B non c è necessità che il bridge processi il dato.

9 Esampio di bridge che connette 2 LAN

10 Switches Uno switch è la combinazione di un hub e un bridge Interconnette 2 o più workstations e come un bridge osserva in tempo reale il traffico processato ed acquisisce informazioni Quando riceve un pacchetto arriva allo switch, esso esamina l indirizzo di destinazione e lo inoltra solo verso la porta giusta Consente trasferimenti multipli simultanei, permettendo anche di isolare particolari host che magari generano tanto traffico

11 Lo switch di rete Memorizza il MAC address associato al dispositivo sulla porta N Inoltra il frame MAC solamente al destinatario corretto Aggregato di traffico maggiore della capacità del singolo link Possibilità di collisioni interne (congestione) Svolge le stesse funzioni di un Bridge di rete

12 Switches vs Hubs

13 Architettura a strati (1/4) Si usano architetture stratificate per semplicità di progetto la complessità del processo di comunicazione può essere suddivisa in diversi sotto-problemi, che a loro volta possono essere risolti in maniera indipendente facilità di gestione Una funzione supportata da un certo strato opererà in modo indipendente dalle altre e potrà essere configurata e controllata in modo indipendente semplicità di standardizzazione Anche le procedure di standardizzazione possono essere gestite in maniera indipendente 13

14 Architettura a strati (2/4) Funzioni simili per logica e per tecnologia realizzativa sono raggruppate in sotto-insiemi funzionali omogenei Ogni sistema è visto come logicamente composto da una successione ordinata di questi sotto-sistemi (organizzati in livelli ) I sottosistemi operano in modo gerarchico in modo che: ciascuno di essi interagisca solo con i sottosistemi che gli sono gerarchicamente adiacenti (di ordine superiore o inferiore) tutti i sottosistemi di uguale livello appartenenti a qualunque sistema tra quelli interconnessi (sottosistemi omologhi) formano uno strato l insieme di funzioni di uno strato (di livello n) viene comunemente indicato con il termine protocollo (di strato n) 14

15 Architettura a strati (3/4) Ogni strato o protocollo riceve un servizio dallo strato che gli è immediatamente inferiore nell ordine gerarchico arricchisce questo servizio con il valore derivante dallo svolgimento delle proprie funzioni offre il nuovo servizio a valore aggiunto allo strato/protocollo che gli è immediatamente superiore nell ordine gerarchico 15

16 Architettura a strati (4/4) 16

17 Funzioni, protocolli e architettura a strati Comunicazione diretta tra 2 terminali 17

18 Funzioni, protocolli e architettura a strati Comunicazione tra 2 terminali con nodo intermedio 18

19 Architettura del modello OSI (1/2) 19

20 Architettura del modello OSI (2/2) 20

21 Relazioni tra unità di dati in strati adiacenti 21

22 Livello 1 - Fisico (PH) fornisce i mezzi meccanici, fisici e procedurali per attivare, mantenere e disattivare le connessioni fisiche ha il compito di effettuare il trasferimento delle UI (in genere cifre binarie o byte) scambiate dalle entità di livello di collegamento le unità dati sono bit o simboli principali funzioni: specifica dei mezzi trasmissivi adattamento meccanico e connettori adattamento dei segnali elettrici conversioni D/A e A/D codifica e decodifica 22

23 Livello 2 - Collegamento (Data Link, DL) fornisce i mezzi funzionali e procedurali per il trasferimento delle unità dati tra entità di livello di rete e per fronteggiare malfunzionamenti del livello fisico principali funzioni: delimitazione delle UI rivelazione e recupero degli errori di trasmissione controllo di flusso 23

24 Livello 3 - Rete (Network) fornisce i mezzi per instaurare, mantenere e abbattere le connessioni tra entità di livello di trasporto fornisce mezzi funzionali e procedurali per lo scambio di informazioni tra entità di livello di trasporto principali funzioni indirizzamento dei terminali e instradamento controllo di flusso (QoS) 24

25 Livello 4 - Trasporto (T) fornisce alle entità di livello sessione le connessioni di livello trasporto ottimizza il servizio di livello di rete è il livello più basso che utilizza il paradigma da estremo a estremo principali funzioni: multiplazione e suddivisione di connessionii frammentazione di messaggi in pacchetti controllo di flusso e di congestione recupero delle perdite 25

26 Livello 5 - Sessione controlla la comunicazione tra applicazioni: Instaurare, mantenere ed abbattere connessioni (sessioni) tra applicazioni cooperanti. Esso consente di aggiungere, ai servizi forniti dal livello di trasporto, servizi più avanzati, quali la gestione del dialogo (mono o bidirezionale) o la sincronizzazione (inserendo dei checkpoint in modo da ridurre la quantità di dati da ritrasmettere in caso di gravi malfunzionamenti). Si occupa anche di inserire dei punti di controllo nel flusso dati: in caso di errori nell'invio dei pacchetti, la comunicazione riprende dall'ultimo punto di controllo andato a buon fine. maschera le interruzioni del servizio di trasporto principali funzioni gestione del dialogo e sincronizzazione 26

27 Livello 6 - Presentazione risolve i problemi di compatibilità per quanto riguarda la rappresentazione dei dati da trasferire risolve i problemi relativi alla trasformazione della sintassi dei dati può fornire servizi di cifratura delle informazioni principali funzioni codec crittografia compressione 27

28 Livello 7 - Applicazione fornisce ai processi applicativi i mezzi per accedere all ambiente OSI interfacciare utente e macchina. Fornisce un insieme di protocolli che operano a stretto contatto con le applicazioni. È errato identificare un'applicazione utente come parte del livello applicazione. I protocolli delle applicazioni tipiche di questo livello realizzano operazioni come: trasferimento di file posta elettronica terminale virtuale audio/video streaming... 28

29 Strati del modello Internet Il modello Internet storicamente prevede 4 strati funzionali; in un ordine gerarchico decrescente: lo strato applicativo (Application Layer) lo strato di trasporto (End-to-end layer) lo strato di rete (Internet layer) lo strato di accesso alla rete (Network Access Layer) 29

30 Funzionalità degli strati Internet (1/2) Strato di Accesso in Rete (Strato di sotto rete) include le funzioni che, nel modello OSI, sono comprese negli strati fisico, di collegamento e di rete (per quanto riguarda gli aspetti relativi al funzionamento di ogni singola sottorete componente - sottostrato di rete basso) il servizio offerto allo strato superiore (strato IP) può essere con o senza connessione Strato Internet (IP, Internet Protocol) consente l interconnessione delle varie sottoreti fornisce un servizio di strato senza connessione 30

31 Funzionalità degli strati Internet (2/2) Strato di trasporto corrisponde allo strato di trasporto OSI e a parte dello strato di sessione offre due tipi di servizio: un servizio di trasporto affidabile con connessione (TCP) un servizio più semplice, senza connessione Strato applicativo corrisponde a parte dello strato di sessione e agli strati di presentazione e di applicazione del modello OSI Sebbene non venga spesso considerato come tale, può essere presente anche uno strato di sessione/presentazione supporto applicativi real-time (RTP/RTCP) sicurezza (TLS/SSL) 31

32 Architettura OSI e Internet 32

33 IP Il protocollo IP (RFC 791, 919, 922, 950, 1349) è il protocollo portante dell architettura TCP/IP è un protocollo di strato di rete (secondo il modello OSI) opera con modalità di trasferimento connectionless (senza connessione), ovvero a datagramma (ciascun pacchetto è trattato indipendentemente da tutti gli altri) non ci sono garanzie che un pacchetto IP giunga a destinazione, ne sui tempi di trasferimento i pacchetti posso essere consegnati errati, non consegnati, o consegnati fuori sequenza e seguire percorsi diversi in tempi diversi

34 Il protocollo IP - Funzionalità Definisce il trasferimento dei dati a pacchetto (senza connessione) definisce lo schema di indirizzamento definisce la strada che un unità dati deve percorrere per arrivare a destinazione (routing) specifica un insieme di regole che host e routers devono seguire per processare le unità informative (processamento locale o instradamento) frammenta e ri-assembla le unità dati Controlla l integrità degli header

35 IPv4 E la prima versione stabile definita all inizio degli anni 80 ed utilizzato tutt oggi sulla rete Permette un indirizzamento a 32 bit (4 miliardi di HOST) Utilizza in pratica indirizzi nel formato binario a 32 bit o l equivalente decimale puntato: (4 numeri tra 0 e 255 che rappresentano un byte ciascuno) Ogni Host ha un IP univoco assegnato dall ICANN

36 Conversione binario-decimale

37 IPv4 - Pacchetto Formato del pacchetto, lunghezza massima totale di ottetti (bytes)

38 IPv4 - Campi Vers: versione del protocollo usata; grazie a tale campo è possibile che più versioni di IP operino contemporaneamente HLEN: lunghezza dell'intestazione (specificata in parole di 4 bits) Service type: specifica parametri della qualità di servizio richiesti dall utente: (priorità, prestazioni) Total length: (16 bits) specifica la lunghezza del datagramma, misurata in ottetti, includendo l'intestazione ed i dati (2^16=65536 bytes) Identification: (16 bits) numero del datagramma; è un valore identificativo assegnato dal processo sorgente al datagramma o ai suoi frammenti Flags: è un campo di 3 bits: X, DF e MF X: non usato e posto a zero DF: Don't Fragment; se 0 indica che il datagramma può essere frammentato, se 1 no MF: More Fragment; se 0 indica che è l'ultimo frammento, se 1 che ci sono altri frammenti

39 IPv4 - Campi Fragment Offset: (13 bits); posizione del frammento all'interno del datagramma, espresso in unità di 8 bytes, può numerare 8192 frammenti; se uno o più frammenti non vengono ricevuti, verrà scartato l'intero datagramma Time to Live: (8 bits); indica quanto tempo il datagramma può rimanere all'interno della rete Protocol: indica a quale protocollo dello stato superiore deve essere trasferito il contenuto informativo del datagramma Header Checksum: l'intestazione è protetta da un controllo di errore Source Address: (32 bits); indirizzo di sorgente IP (ovvero dell host) Destination Address: (32 bits); indirizzo di destinazione IP

40 IPv4 - Campi Options: campo di lunghezza variabile (multipli di 8 bit), che può essere omesso. È composto da tanti ottetti quante sono le opzioni implementate. Ad esempio: Record Route Option (RRO): consente al mittente di creare una lista vuota di indirizzi IP in modo che ogni nodo attraversato inserisca il suo indirizzo in questa lista Source Route Option: consente al mittente di specificare i nodi attraverso i quali vuole che transiti il datagramma Timestamp Option: come RRO con in più l'istante temporale in cui il datagramma attraversa i diversi nodi Padding: rende la lunghezza dell'intestazione multiplo intero di 32 bit mediante introduzione di zeri Data: dati provenienti dallo strato superiore (es. TCP)

41