ARCHITETTURA DI RETE FOLEGNANI ANDREA

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1 ARCHITETTURA DI RETE FOLEGNANI ANDREA

2 INTRODUZIONE È denominata Architettura di rete un insieme di livelli e protocolli. Le reti sono organizzate gerarchicamente in livelli, ciascuno dei quali interagisce con il livello superiore fornendo servizi nel rispetto delle convenzioni e delle regole (protocollo). Il dialogo tra due livelli paritetici avviene materialmente tramite il servizio dal livello N-1. C'è da precisare che il trasferimento dei pacchetti non avviene direttamente tra il livello di host 1 e il livello di host 2. Ogni livello di host 1 effettua il controllo dei dati al livello sottostante, a seguire il dato viene trasmesso da host 1 a host 2 mediante un mezzo fisico presente nel livello 1. Il dato, raggiunto l'host 2, passa da ogni livello a quello superiore sino a raggiungere il livello N.

3 COMUNICAZIONE TRA LIVELLI PARITETICI Nessun messaggio è trasferito direttamente dal livello di una stazione al livello corrispondente dell'altra stazione, il messaggio passa da un livello a quello sottostante fino a quello più basso che gestisce la trasmissione. Ogni livello aggiunge al messaggio un header(intestazione) con informazioni di controllo ed eventualmente un trailer con informazioni aggiuntive. Quando il messaggio arriva alla stazione destinataria risale lungo i vari livelli. Ogni livello toglie le informazioni aggiunte dal livello corrispondente e le utilizza per la propria elaborazione passando il resto del messaggio ai livelli superiori.

4 COMUNICAZIONE TRA LIVELLI PARITETICI

5 MODELLO ISO/OSI

6 LIVELLO FISICO Il livello fisico è il livello 1 del modello ISO/OSI. In trasmissione questo livello riceve dal livello data link la sequenza di bit da trasmettere e la converte in segnali adatti al mezzo trasmissivo. Il flusso di bit sul mezzo di trasmissione avviene in modo seriale, ovvero un bit alla volta, la trasmissione si dice parallela quando i bit vengono trasmessi contemporaneamente. In pratica il livello fisico definisce tutte le caratteristiche meccaniche, elettriche e funzionali per la ricezione e la trasmissione dei segnali.

7 I SEGNALI Per codificare e trasportare i dati vengono utilizzate onde elettromagnetiche, la serie di oscillazioni usate costituisce un segnale. Poiché i mezzi trasmissivi utilizzati sono di tipo fisico, la trasmissione del segnale al loro interno avviene in modo analogico, occorre una conversione del segnale in digitale. Per segnale analogico si intende un segnale che varia in modo continuo nel tempo. Il segnale si definisce digitale quando varia in modo discreto nel tempo mantenendo per un certo intervallo di tempo lo stesso valore, cambiando poi bruscamente.

8 SEGNALE ANALOGICO

9 SEGNALE DIGITALE

10 CONVERSIONE DEL SEGNALE La conversione analogico-digitale si può suddividere in quattro parti principali: 1) Filtraggio del segnale. 2) Campionamento del segnale. 3) Quantizzazione dei campioni. 4) Codifica dei campioni quantizzati. FILTRAGGIO DEL SEGNALE Il filtro anti-alias è un filtro utilizzato prima del campionamento di un segnale, al fine di restringere la banda del segnale stesso. CAMPIONAMENTO DEL SEGNALE Il campionamento è una tecnica che consiste nel convertire un segnale continuo nel tempo in un segnale discreto, valutandone l'ampiezza a intervalli di tempo regolari. In questo modo, a seguito di una successiva operazione di quantizzazione e conversione, è possibile ottenere una stringa digitale (discreta nel tempo e nell'ampiezza) che approssimi quella continua originaria. In parole povere il campionamento consiste nell'andare a "sentire" il valore del segnale analogico in diversi istanti di tempo. Il tempo che intercorre tra una valutazione e l'altra si chiama periodo di campionamento.

11 CONVERSIONE DEL SEGNALE QUANTIZZAZIONE DEL SEGNALE Quando si misura una grandezza, l'insieme di valori che essa può assumere in natura è un insieme continuo e composto da infiniti punti. Perché una grandezza sia trasmissibile e codificabile con un numero finito di bit, è però necessario far sì che possa assumere solo un numero finito di valori discreti; ciò avviene tramite la quantizzazione. Il valore possibile della grandezza in questione viene innanzitutto limitato tra un massimo e un minimo, che definiscono la dinamica del quantizzatore; inoltre, il suo valore verrà ricondotto al più prossimo di quelli definiti. Con la quantizzazione vengono, però, introdotti degli errori chiamati errori di quantizzazione, dovuti alla differenza tra il valore quantizzato e il suo valore "reale" nel campo continuo. L'insieme di questi errori porta al rumore di quantizzazione.

12 CONVERSIONE DEL SEGNALE CODIFICA La codifica è l'alterazione delle caratteristiche di un segnale per renderlo più adatto per una applicazione. Ad esempio: Ottimizzare il segnale per la trasmissione. Migliorare la qualità e l'affidabilità di una trasmissione. Migliorare il contenuto di un'informazione. Riconoscere e correggere gli errori e aumentare la sicurezza della trasmissione.

13 LIVELLO DATA LINK Il livello data link si occupa della suddivisione in frame, del controllo degli errori di trasmissione e del controllo di flusso. Dopo aver ricevuto i dati dal livello di rete li suddivide in frame aggiungendo informazioni di controllo e passando i frame al livello fisico che li invia sul mezzo trasmissivo. La trasmissione può essere di due tipi: sincrona oppure asincrona.

14 TRASMISSIONE ASINCRONA Nella trasmissione asincrona il carattere trasmesso viene preceduto e seguito da segnali che indicano l'inizio e la fine del carattere stesso, tali segnali vengono detti segnali di start e di stop.

15 TRASMISSIONE SINCRONA Nella trasmissione sincrona i caratteri da inviare vengono raggruppati in frame. Ogni frame viene fatto precedere da caratteri di sincronizzazione per far sì che la stazione ricevente si sincronizzi sulla velocità di trasmissione della stazione mittente.

16 ERRORI DI TRASMISSIONE Gli errori di trasmissione sono gestiti aggiungendo in coda al frame un codice di controllo detto checksum. Esistono due tipi di codice: codice correttore e codice rilevatore. Il codice rilevatore ha solo il compito di individuare gli errori ma non di correggerli lasciando tale compito ai livelli superiori. Il codice correttore ha invece il compito di individuare e correggere gli errori prima di passare i frame al livello di rete. In genere questo caso è compreso nei servizi affidabili, percui bisogna avvertire il mittente per far sì che egli ritrasmetta il frame.

17 CONTROLLO DI FLUSSO Questo problema riguarda i servizi connessi e affidabili. Il livello data link ha il compito di garantire che i vari frame inviati vengano tutti ricevuti correttamente, vengano inoltre ricevuti nell'ordine esatto senza che siano spedite due copie dello stesso frame. Per garantire una trasmissione affidabile i frame persi o danneggiati devono essere rispediti al ricevente. Quando il mittente invia un frame il ricevente gli manda un riscontro come conferma della avvenuta ricezione. Per evitare duplicazioni i frame vengono numerati cosi il ricevente controlla la numerazione e scarta i frame gia ricevuti.

18 PROBLEMI DI VELOCITA' Nel caso in cui il mittente sia più veloce del destinatario può verificarsi che il ricevente inizi a perdere frame perchè non è in grado di gestirli a quella velocità. E' compito del controllo di flusso impedire che ciò non accada obbligando il mittente a rispettare la velocità del ricevente. Il mittente si blocca fino a quando il destinatario lo avverte che è nuovamente disponibile a ricevere frame. Esistono due tipologie per il controllo di flusso: stop and wait e sliding windows.

19 STOP AND WAIT E' utilizzata per il trasferimento dei dati in un unica direzione, il mittente può mandare un nuovo frame al solo dopo essersi assicurato che sia stato ricevuto il frame precedente. Ogni volta che il mittente spedisce un frame il ricevente manda un riscontro(ack), solo dopo aver ricevuto il riscontro il mittente può inviare un nuovo frame. Se entro un certo periodo di tempo calcolato dal mittente con un timer, il ricevente non manda il riscontro, il mittente ha l'incarico di rimandare lo stesso frame.

20 SLIDING WINDOWS Nei protocolli sliding windows, il mittente può inviare più di un frame anche se non ha ancora ricevuto il riscontro per il primo frame inviato. La tecnica comunque garantisce che nessun frame vada perso e che i frame arrivino in ordine corretto.