guida alle reti

Anno formativo 2007/08Mail: ferretto.massimo@esip.itSype: ferretto.massimo65Msn: massimoferretto@hotmail.com

Guida alle reti

• Concetti fondamentali di una rete (M1)• Switching (M2)• Routing (M3)• Reti wirless (M4)

Moduli

formatore: Ferretto Massimo 2aggiornamento: settembre 2007

Guida all’etichette

3

Etichetta Descrizione

Revisione di contenuti svolti

Descrizione degli aspetti teorici dell’argomento in svolgimento

Descrizione di una procedura da seguire

Esercitazione

Teoria

Ripasso

Procedura

Formatore Massimo Ferretto aggiornamento settembre 2007

Consegna

• Unità 1.1: Elementi di matematica• Unità 1.2: Modello ISO/OSI • Unità 1.3 : Il protocollo TCP/IP• Unità 1.4 : Elementi costitutivi di una rete• Unità 1.5 :Gli aspetti fisici di una rete• Unità 1.6: Gli aspetti logici di una rete

Unità didattiche modulo M1

formatore: Ferretto Massimo 4aggiornamento: settembre 2007

• Il sistema di numerazione binario• Il sistema di numerazione esadecimale• Elementi di logica booleana• Unità di misura e conversione

Argomenti unità 1.1

formatore: Ferretto Massimo 5aggiornamento: settembre 2007

Il sistema di numerazione binario

6formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Il sistema di numerazione binario

• Vediamo il metodo di conversione da decimale a binario.– Supponiamo di voler trasformare il numero 145 in binario

• 128 sta nel 145 con l’avanzo di (145-128) 17• 64 non sta nel 17• 32 non sta nel 17• 16 sta nel 17 con l’avanzo di (17-16) 1• 8 non sta nell’ 1• 4 non sta nell’ 1• 2 non sta nell’ 1• 1 sta nell’ 1 con l’avanzo di 0

– Risultato della conversione 10010001

7aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione binario

• Vediamo il metodo di conversione da binario a decimale.– Supponiamo di voler trasformare il numero 10101011 in

decimale• 2^0 * 1 = 1 +• 2^1 * 1 = 2 +• 2^2 * 0 = 0 +• 2^3 * 1 = 8 +• 2^4 * 0 = 0 +• 2^5 * 1 = 32 +• 2^6 * 0 = 0 +• 2^7 * 1 = 128

– Risultato della conversione 171

8aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione esadecimale

• L’utilizzo dei numeri esadecimali è comune dove si dovrebbero utilizzare troppe cifre binarie per esprimere un valore.

• Ad esempio nei router cisco il registro di configurazione è espresso attraverso una numerazione esadecimale.

• Ad esempio l’espressione binaria 0010000100000010 equivale a 2102 in esadecimale

9aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione esadecimale

• Quattro cifre in binario sono espresse attraverso una sola cifra esadecimale che si rappresenta attraverso numeri da 0 a 9 e lettere da A a F

• Nella tabella seguente sono riportate le possibili combinazioni di quattro cifre binarie espresse in esadecimale.

10aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione esadecimale

11aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione esadecimale

• Per la conversione da esadecimale in binario, si divide il numero binario in gruppi da quattro cifre e attraverso la tabella precedente si effettua la conversione.

12aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Il sistema di numerazione esadecimale

• Ad esempio 10101110 lo si riduce a 1010 1110 che tradotto in esadecimale diventa AE

13aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Elementi di logica booleana

• L’uscitadell’operatoreprodotto logico sitrova a valore alto setutti gli ingressi sitrovano a valore alto.

aggiornamento: settembre 2007 14formatore: Ferretto Massimo

Teoria

• L’uscita dell’operatoresomma logica si trovaa valore alto se almenouno degli ingressi sitrova a valore alto.

aggiornamento: settembre 2007 15formatore: Ferretto Massimo

Elementi di logica booleana

Teoria

Unità di misura e conversione

16aggiornamento: settembre 2007formatore: Ferretto Massimo

Teoria

Fine unità 1.1

• Dalle reti locali alle reti globali• Architetture di rete stratificate e modello ISO/OSI• Protocolli Internet e loro relazioni con i livelli

ISO/OSI• Significato dei primi tre livelli ISO/OSI per le LAN• Limiti del modello ISO/OSI e nuove tecnologie di

LAN

Argomenti unità 1.2

formatore: Ferretto Massimo 18aggiornamento: settembre 2007

Dalle reti locali alle reti globali

• DAN – Desktop Area Network (1 m)• PAN – Personal Area Network (10 m)• OAN – Office Area Network (100 m)• LAN – Local Area Network (1 km)• CAN – Campus Area Network (10 km)• MAN – Metro Area Network (100 km)• WAN - Wide Area Network (1000 km)• GAN - Global Area Network (10000 km)

N.B. --- I termini in rosso non sono degli standard

formatore: Ferretto Massimo 19aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Architetture di reti a strati

• Livello superiore: un'applicazione mette a disposizione dell'utente alcune funzionalita'

• Livello inferiore: un dispositivo fisico immette e/o estrae un segnale in un conduttore fisico

• Distanza eccessiva per "appoggiare" il livellosuperiore direttamente su quello inferiore

• Necessita' di inserire livelli intermedi per affrontare ilproblema per gradi (passo-passo)

• Individuare concetti (astrazioni) "naturali" chiaramente identificabili e riconoscibili

formatore: Ferretto Massimo 20aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Modello ISO/OSI

• ISO - International Standards Organization• OSI - Open Systems Interconnection• ISO 7498 - Basic Reference Model• Obbiettivi

– fornire base comune per sviluppo di standard per l'interconnessione di sistemiinformatici

– fornire un modello di riferimento rispetto al quale confrontare architetture direte proprietarie e non

• Non-obbiettivi– definire servizi o protocolli specifici e relativi standard

• Altri enti: ANSI, ETSI, IEEE, ITU-T (ex CCITT)

formatore: Ferretto Massimo 21aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Modello ISO/OSI: principi

• Architettura di comunicazione a livelli (layer)• Ogni entita' (entity) atta a comunicare e' univocamente

attribuita a un "suo" livello• Le entita' di livello N si interfacciano solo con quelle del

livello N-1 o con quelle del livello N+1 tramite i Service Access Point (SAP)

• Le entita' di livello N comunicano solo con quelle dilivello omologo (peer entities) come specificato daopportuni protocolli, a tal fine interfacciandosi con entita' di livello N-1

• Entita' di livello 1 comunicano direttamente usando icanali trasmissivi che le connettono

formatore: Ferretto Massimo 22aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Modello ISO/OSI: interfacciamento

Entita' di livello N Entita' di livello N

Entita' di livello N-1 Entita' di livello N-1

N-1 SAP N-1 SAP N-1 SAP

Interfaccia tra i livelli N e N-1

formatore: Ferretto Massimo 23aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Modello ISO/OSI: comunicazione tra sistemi

Interfaccia tra i livelli N+1 e N

Entita' di livello N Entita' di livello N

Interfaccia tra i livelli N e N-1

Entita' di livello N-1 Entita' di livello N-1

Interfaccia tra i livelli N-1 e N-2

Protocollo di livello N

Protocollo di livello N-1

SISTEMA A SISTEMA Bformatore: Ferretto Massimo 24aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Modello ISO/OSI: i sette livelli

• Livello 7 - Applicazione• Livello 6 - Presentazione• Livello 5 - Sessione• Livello 4 - Trasporto• Livello 3 - Rete• Livello 2 - Dati• Livello 1 - Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 25aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello fisico

• Compito: trasmettere sequenzebinarie sul canale trasmissivo

• Mezzo trasmissivo– cavo: materiale (metallo, vetro), struttura

(rivestimento, schermatura, numero diconduttori), lunghezza, sezione, attenuazione, impedenza, diafonia, apertura numerica, connettori, raggi di curvatura, tecniche di posa, etc.

– etere: antenna (tipo, forma, guadagno), forma dei lobi, distanza da ostacoli, etc.

• Segnali– frequenza, tensione, potenza, codifica,

modulazione (in banda base, di fase, difrequenza, di ampiezza), etc.

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 26aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello dati

• Compito: trasmettere trame(frame) con "sufficiente" affidabilita' tra due entita' direttamente connesse, rilevareerrori di trasmissione e (atipico in LAN) eventualmente correggerli

• Trama– delimitazione, ordinamento dei bit, suddivisione

in campi, indirizzi, etc.

• Rilevazione e correzione errori– FCS (Frame Control Sequence), codici

autocorreggenti, ritrasmissione, etc.

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 27aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello rete

• Compito: gestire l'instradamento ditrame attraverso sistemi intermedi, ed eventualmente trovare percorsialternativi in caso di guasti

• Algoritmi di instradamento– definizione e/o apprendimento (completo o parziale)

della topologia della rete, calcolo del percorso su base locale e/o globale, riconfigurazione in caso di guasti, etc.

• Non necessariamente garantisce– affidabilita' della trasmissione delle trame, non

duplicazione alla destinazione, rispetto alladestinazione del loro ordine di invio

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 28aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello trasporto

• Compito: trasferire l'informazioneend-to-end affidabilmente e trasparentemente, ottimizzandol'uso delle risorse

• Affidabilita'– tutte le trame arrivano a destinazione, in copia unica

e in ordine

• Trasparenza– "forma" dell'informazione qual'era alla sorgente

conservata a destinazione

• Ottimizzazione– traffico riparito sui canali disponibili, prevenzione

della congestione della rete

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 29aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello sessione

• Compito: gestire il dialogo end-to-end tra due programmi applicativiche debbono comunicare

• Dialogo– garantire la mutua esclusione nell'utilizzo di risorse

condivise, intercalare domande e risposte garantendola consequenzialita'

• Sincronizzazione– stabilire punti intermedi nella comunicazione rispetto

ai quali entrambe le parti abbiano la garanzia chequanto accaduto "prima" sia andato a buon fine

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 30aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello presentazione

• Compito: gestire la sintassidell'informazione lungo l'interopercorso end-to-end, convertendol'uno nell'altro i vari formati

• Sintassi astratta– definizione formale dei dati scambiati dagli applicativi

• Sintassi concreta locale– come i dati sono rappresentati sui singoli sistemi

• Sintassi concreta di trasferimento– come i dati sono rappresentati lungo il percorso

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 31aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Livello applicazione

• Compito: definire i servizi attraversocui l'utente (non necessariamenteumano) utilizza la rete, con tutte le relative interfacce di accesso

• Servizi di utente– terminale virtuale, trasferimento di file, posta

elettronica, servizi di directory, etc.

• Servizi di sistema operativo– risoluzione di nomi, localizzazione di risorse,

sincronizzazione degli orologi tra sistemi diversi, controllo di diritti di accesso, etc.

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

formatore: Ferretto Massimo 32aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Protocolli internet e relazioni con il modelloISO/OSI

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical Link

Transport

Internetwork

Network

Application

formatore: Ferretto Massimo 33aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical Link

TCP

IP

Network

FTP, TELNET,RSH, RCP

RLOGIN, etc.

formatore: Ferretto Massimo 34aggiornamento: settembre 2007

Protocolli internet e relazioni con il modelloISO/OSI

Teoria

Protocolli Internet: livello trasporto

• TCP (Transmission Control Protocol) Protocolloconnesso, affidabile; mette a disposizione flussibidirezionali di byte simili ai file e alle pipe di Unix

• UDP (Universal Datagram Protocol) Protocollo nonconnesso, inaffidabile; mette a disposizione unservizio di invio di datagram (una "promozione" alivello trasporto dei pacchetti IP)

formatore: Ferretto Massimo 35aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Significato dei primi tre livelli ISO/OSI nelle LAN

• Primi tre livelli: significato end-to-end limitato o nullo nel modello ISO/OSI tradizionale

• Sistemi intermedi che operano ai soli primi tre livellisono "invisibili" ai livelli superiori

• Possibilita' di segmentare ai livelli 1-3 le reti a tecnologia omogenea

• Possibilita' di raccordare ai livelli 2-3 (e 7) le reti a tecnologia eterogenea

formatore: Ferretto Massimo 36aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Comunicazione peer to peer: livello uno

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

FisicoBits

formatore: Ferretto Massimo 37aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Comunicazione peer to peer: livello due

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

FisicoFisico Fisico

Frames

formatore: Ferretto Massimo 38aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Comunicazione peer to peer: livello tre

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Packets

formatore: Ferretto Massimo 39aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Limiti del modello ISO/OSI

• Modello sviluppato quando i canali eranorelativamente lenti e inaffidabili: conveniente ilcontrollo/correzione errori per ogni tratta

• Oggi i canali sono veloci e affidabili: assai piu' conveniente confinare "ai bordi" della rete ilcontrollo e la correzione degli errori

• Avviata da tempo la “rimozione” di tutto ciò che stasotto il Livello 3 (soprattutto WAN)

– P.es. IP-over-WDM, IP-over-SDH, IP-over-MLDS, etc.

formatore: Ferretto Massimo 40aggiornamento: settembre 2007

Teoria

Fine unità 1.2