Reti di Calcolatori. Master "Bio Info" Reti e Basi di Dati Lezione 2

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1 Reti di Calcolatori

2 Sommario Software di rete TCP/IP Livello Applicazione Http Livello Trasporto (TCP) Livello Rete (IP, Routing, ICMP) Livello di Collegamento (Data-Link)

3 I Protocolli di comunicazione Con il termine protocollo di comunicazione si indica l insieme di regole che debbono essere seguite da due o più interlocutori affinché siano in grado di capirsi. Come esempio consideriamo il servizio postale il cui scopo è consentire a due persone distanti tra loro di comunicare attraverso un documento scritto L esempio ci mostra che si possono individuare dei livelli, ed ogni livello implementa un servizio attraverso l'esecuzione di certe azioni attraverso l'uso dei servizi forniti nel livello stesso attraverso l'uso dei servizi forniti dal livello inferiore

4 Il modello di riferimento OSI è strutturato su 7 livelli. Livello Applicazione Interfaccia programmi (Application Program Interface). Livello Presentazione Formattazione e trasformazione dei dati Livello Sessione Instaurazione, mantenimento e conclusione delle sessioni di comunicazione Livello Trasporto Invio e ricezione di dati Livello Rete Indirizzamento e instradamento dei pacchetti indipendentemente dal mezzo fisico Livello Collegamento dati Indirizzamento dei pacchetti in funzione del tipo fisico di comunicazione. Livello Fisico Trasmissione dei dati lungo il supporto fisico di comunicazione.

5 Il modello TCP/IP, precedente ad OSI, viene chiamato anche modello Department of Defense (DoD) e prevede solo 5 livelli Livello Applicazione supporta le applicazioni di rete HTTP, SMTP, DNS Livello Trasporto (TCP) TCP (connection oriented) UDP (connectionless) Livello Rete o Internet (IP) instradamento dei datagram dalla sorgente alla destinazione IP Livello Data Link o Collegamento: trasferimento dati (frame) lungo il link che collega gli elementi della rete Ethernet Livello Fisico

6 I dati nel trasferirsi da un livello all'altro agiscono secondo il cosiddetto incapsulamento dove ogni per livello Prende i dati dal livello superiore Aggiunge un header per creare una nuova unità dati (PDU Protocol Data Unit) Passa la nuova unità dati al livello sottostante Nel TCP/IP dati si definiscono Messaggi o Stream a livello Applicazione Segmenti o Pacchetti a livello Trasporto Datagrammi a livello Rete Frame o Trame a livello Collegamento

7 Livello Applicazione Le applicazioni di rete Sono eseguite su host differenti Comunicano attraverso la rete scambiandosi messaggi Una applicazioni di rete utilizza i servizi del livello di trasporto, quindi non è necessario sviluppare software per i nodi della rete poiché essi non eseguono codice applicativo, i nodi di rete hanno già il loro software (fino al livello di rete). Esempi d Applicazioni di rete , Web, Login remoto, Instant messaging Condivisione file P2P, Giochi in rete, Videoconferenza,Streaming audio/video,telefonia Internet Le principali architetture delle applicazioni di rete sono l architettura Client Server e l architettura Peer to Peer(P2P)

8 Livello Applicazione: architettura client-server Nella architettura Client-server un client crea una interfaccia utente di un'applicazione connettendosi ad una applicazione server. La presenza di un server permette ad un certo numero di client di condividerne le risorse del server che ha il compito di gestire gli accessi alle risorse per evitare conflitti Nel web i client sono i browser (Internet Explorer, Fixefox, ), che parlano con un server web (Apache, IIS) attraverso HTTP Nella i client (Outlook, Eudora, ) detti mail user agent comunicano con il server attraverso SMTP il POP o IMAP. Nel DNS (Domain Name System), protocollo applicativo usato per risolvere (tradurre) i nomi Internet in indirizzi IP, i client sono eseguiti negli host e nei router, e il server è eseguito nei name server

9 Livello Applicazione: architettura client-server Il server utilizza una struttura dati detta socket composta da quattro parametri Source IP address (Indirizzo IP dell host sorgente) Source port number (N Porta che identifica il processo sorgente) Dest IP address (Indirizzo IP dell host destinatario) Dest port number (N Porta che identifica il processo destinatario) Un server così può supportare più connessioni simultaneamente, e ogni socket è identificata da una quadrupla. L'host ricevente utilizza i quattro valori per dirigere il segmento al processo appropriato Ad esempio i web server hanno socket differenti per ogni client,

10 Livello Applicazione: architettura client-server

11 Livello Applicazione: architettura P2P L architettura P2P è un insieme di entità autonome capaci di auto organizzarsi, che condivido in modo completamente o anche solo parzialmente decentralizzato un insieme di risorse distribuite. Un sistema P2P è soggetto a connessioni tra i vari peer per mantenere collegata la rete e altre connessioni per l'effettivo sfruttamento delle risorse della rete. All'interno di una rete P2P possiamo condividere vari tipi di risorse: Informazioni (File-Sharing); Spazio di Memorizzazione (P2P Storage Network) Potenza di calcolo (Grid-Computing). Nel P2P non esisto client e server ma tutti sono client e server contemporaneamente

12 Livello Applicazione: WWW e Protocollo HTTP Una delle applicazioni di rete più conosciuta è il Word Wide Web ideata da Tim Berners-Lee nel 1991 allora al CERN di Ginevra. Il protocollo HTTP (hypertext transfer protocol) costituisce il cuore del Word Wide Web Una pagina Web è costituita da un file base in linguaggio HTML che fa riferimento ad uno o più oggetti (altri file HTML, immagini, Java applet, file audio,...) e ogni oggetto è raggiungibile attraverso un Uniform Resource Locator (URL) ad esempio

13 Livello Applicazione: WWW e Protocollo http Si supponga di accedere ad una pagina web costituita oltre che dalla pagina base index.html, da 10 immagini jpeg. Una connessione non persistente si comporta così: 1. Il cliente HTTP inizia una connessione TCP verso il server alla porta Il server HTTP in ascolto sulla porta 80 accetta la richiesta di connessione e ne dà conferma al cliente 3. Il cliente HTTP manda un request message (contenente l'url) nella socket di connessione TCP, Il messaggio indica che il cliente vuole la pagina base index.html 4. Il server HTTP riceve il messaggio di richiesta, forma il response message contenente l'oggetto richiesto, invia il messaggio al suo socket e chiude la connessione TCP

14 5. Il cliente HTTP riceve il messaggio di risposta contenente il file html e lo visualizza quindi analizzando il file html il browser trova i riferimenti a 10 oggetto jpeg 6. I passi 1-5 sono ripetuti per ognuno dei 10 oggetti jpeg Per calcolare il tempo di risposta (Response time RT) si definisce il Round Trip Time (RRT) come il tempo di andata e ritorno di un singolo pacchetto dal cliente al server. Il Response time = 1RTT per iniziare la connessione + 1RTT per la richiesta HTTP + il tempo di trasmissione del file. Nel nostro esempio supponendo che il file html ed i 10 file jpg sono trasmessi nello stesso tempo avremo RT=2*11*RTT+11*TTF Nelle connessioni persistenti il server lascia la connessione aperta e i messaggi successivi tra lo stesso client e server sono trasmessi su quella connessione. Quindi Il tempo di risposta sarà RT=2*RTT+11*TTF

15 Livello Applicazione: WWW e Protocollo http I Messaggi di HTTP sono sempre messaggi di testo in formato ASCII e sono di tipo request, o di tipo response: Gli HTTP request message hanno questa struttura :

16 La prima riga è la request line con tre campi: Metodo, i comandi GET, POST, HEAD GET richiesta di un oggetto GET richiesta di un oggetto POST invio di un form HEAD invio della intestazione PUT carica il file contenuto nel body nel path specificato dal campo URL DELETE cancella il file specificato nel campo URL URL e il cammino dell'oggetto richiesto Versione (1.0 NP, 1.1 o 2.0 P) Un esempio di un messaggio di richiesta è: GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:fr

17 Gli HTTP response message hanno questa struttura

18 Livello Applicazione: WWW e Protocollo http Un esempio di un messaggio di risposta è: HTTP/ OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun Content-Length: 6821 Content-Type: text/html data data data data data... La prima riga è la state line con la risposta della versione e dello stato de server. 200 OK Successo, oggetto richiesto più avanti nel messaggio 301 Moved Permanently L'oggetto richiesto è stato spostato. Il nuovo indirizzo è specificato più avanti (Location:) 400 Bad Request Richiesta incomprensibile per il server 404 Not Found Il documento non è stato trovato sul server

19 Cookies: mantenere lo stato Dato che HTTP è stateless non è possibile mantenere lo stato di un client.per ovviare a questa mancanza molti dei più importanti siti web usano i cookie.i cookie sono costituiti da quattro componenti: 1. cookie header line nel messaggio di risposta HTTP 2. cookie header line nel messaggio di richiesta HTTP 3. file cookie mantenuto nell'host e gestito dal browser 4. back-end database sul sito Web

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