3: Architettura TCP/IP
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- Giuseppe Bertoni
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1 1 1 3: Architettura TCP/IP Architettura di rete e Modello TCP/IP 2 Il modello TCP/IP nasce da un progetto del Dipartimento della Difesa USA per la realizzazione di una rete di trasmissione solida per le proprie necessità (ARPA - Advanced Research Project Agency) Lo scopo era quello di realizzare una rete di trasmissione dati con: Solidità rispetto a potenziali eventi distruttivi di una parte della rete Possibilità di mettere in comunicazione reti differenti sparse sul territorio L ARPA decise per una rete a commutazione di pacchetto Il TCP/IP è nato come realizzazione di un insieme di pezzi che svolgessero determinate funzioni Questi pezzi sono stati sviluppati talvolta per risolvere problemi circostanziati, senza un disegno architetturale a priori Solo dopo la sua realizzazione si è tentato di fornire una descrizione in termini di architettura stratificata, in modo analogo al modello OSI
2 2 Strati del TCP/IP 3 TCP/IP ha una architettura stratificata, come OSI, ma a soli 3 livelli: Application: livello che si occupa di fornire un accesso alla rete alle applicazioni. è un livello che equivale ai livelli 5, 6 e 7 di OSI. Transport: livello di trasporto end-to-end, equivalente al livello 4 di OSI Internet: livello di interconnessione di reti, sostanzialmente equivalente nelle funzioni al livello 3 di OSI Sotto al livello internet, non viene specificato nulla se non che deve esistere un modo per recapitare i pacchetti del livello internet; questo talvolta è indicato come ulteriore livello, detto di accesso alla rete (host to network) La stratificazione risulta tuttavia meno precisa e meno vincolante rispetto al modello OSI (non è rigoroso l impiego di tutti i livelli, non c è precisa osservanza dei criteri della stratificazione) Il livello internet 4 Il livello internet si occupa di come instradare i dati attraverso la sottorete (routing), per recapitarli alla rete di destinazione. è specificato un protocollo non orientato alla connessione, di tipo packet switching, IP (Internet Protocol), con le seguenti caratteristiche: il protocollo richiede che per ogni computer connesso alla rete sia definito un indirizzo univoco (indirizzo IP) questo protocollo suddivide i dati in pacchetti e li instrada utilizzando tabelle che fanno corrispondere ad ogni indirizzo IP di destinazione un canale in uscita Funzione di questo livello è anche la costruzione ed il mantenimento dinamico delle tabelle; sono definiti protocolli che possono essere inseriti in questo strato, anche se utilizzano IP come se fosse un sottolivello
3 3 Il livello di trasporto 5 Il modello definisce due protocolli differenti per il trasporto: TCP (Transmission Control Protocol) che realizza un servizio di trasporto end-to-end affidabile orientato alla connessione. Questo protocollo si occupa di tutte le questioni caratteristiche del livello di trasporto di OSI UDP (User Datagram Protocol) che realizza un servizio inaffidabile e non orientato alla connessione (connectionless) Le applicazioni accedono a questi protocolli tramite i punti di accesso al servizio, che nel modello si chiamano porte (port) il TCP segmenta i dati del livello di applicazione, UDP non lo fa. Entrambi aggiungono un header e passano i segmenti al livello di internet Flusso dei dati in TCP/IP 6
4 4 Livello di applicazione 7 Originariamente le applicazioni disponibili erano: terminale remoto, file transfer e posta elettronica Esistono oggi innumerevoli applicazioni basate su TCP/IP terminale remoto: telnet, rsh, ssh file transfer: ftp, sftp, trasferimento pagine di ipertesto: http trasferimento messaggi: smtp, nntp controllo remoto dei nodi della rete: snmp trasporto di interfacce grafiche: X conversione nomi-indirizzi: dns sincronizzazione tra computer: ntp Schema dei livelli del TCP/IP 8
5 5 Schema (corretto) dei livelli in TCP/IP 9 Considerazioni sui modelli 10 Il modello OSI è stato pensato a lungo, architettato con cura, e realizzato con chiara definizione delle funzionalità e dei confini tra le sue componenti Tuttavia la complessità e la mancanza di esperienza sul campo hanno reso difficile la implementazione pratica funzionale del protocollo Alcuni strati sono sostanzialmente inutili, altri molto pesanti Molte funzionalità vengono ripetute in modo inefficiente in strati differenti, e mancano funzionalità utili (un servizio connection less a livello di trasporto) Lo standard è arrivato tardi: il mondo aveva già preso un altra strada è stata realizzata una implementazione che ha avuto una certa diffusione: Decnet/OSI (dalla DEC): questa è stata utilizzata per alcuni anni nella rete di ricerca internazionale, ed in seguito abbandonata Nonostante dichiarazioni di intenti (DoD affermò che avrebbe pensionato il TCP/IP per migrare verso OSI) questa architettura non ha sfondato
6 6 Considerazioni sui modelli (2) 11 Il modello TCP/IP gode i frutti di una solida esperienza sul campo Il suo utilizzo, diffuso anche grazie alla diffusione del sistema operativo Unix che utilizza TCP/IP come protocollo di rete nativo, si è ampliato fino a sbaragliare la concorrenza La sua architettura non è ben definita nelle separazioni delle funzioni, e il concetto di stratificazione è violato (o violabile) in molte circostanze Il modello è inadatto a descrivere protocolli differenti dal TCP/IP, quindi è legato alla implementazione specifica Manca totalmente una definizione di come si debba fare per accedere al mezzo fisico (in pratica è incompleto) Confronto tra i modelli 12
7 7 Modello ibrido 13 Spesso per parlare di reti si prende come punto di riferimento l architettura OSI, ma si prende atto che il TCP/IP costituisce lo standard più diffuso; si fa quindi riferimento ad una architettura stratificata a 5 livelli: applicazione (che include session e presentation) trasporto rete data link strato fisico In questo modo si può parlare delle architetture OSI e TCP/IP con una corrispondenza uno a uno tra gli strati, assumendo che il modello TCP/IP raggruppi nello strato di accesso alla rete i primi due strati OSI
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