i protocolli di retegaspari/www/teaching/inf_imp_reti2.pdf · 2008-11-28 · applicazione livello...

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I protocolli di rete

Mauro Gaspari

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La comunicazione in rete è basata sul concetto di Standard

MessaggioClient PC Server

Messaggio Messaggio

Tipicamente gli standard si focalizzano su i diversi aspetti della comunicazione sia hardware che software:• Standard di trasmissione sui collegamenti hardware ethernet, Token-ring, DQDB.• Protocolli software:

• Formato dei messaggi (Sintassi).• Sequenze di messaggi – ad esempio una risposta segue a una richiesta• Semantica dei Messaggi: Il significato dei valori nei diversi campi.

Definizione: uno standard di rete è costituito da un insieme di regole e convenzioni che specificano come avviene la comunicazione tra due o più elementi hardware o processi software eseguiti su macchine diverse.

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Perché sono necessari gli standard?

Molti venditori e fornitori componenti di reti.

Importante raggiungere un accordo.

La definizione di standard permette la comunicazione tra calcolatori progettati con creteri diversi.

Incrementa il mercato dei prodotti che aderiscono a un certo standard.

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Diverse tipologie di Standard

Standard de facto: si sono imposti senza nessun tipo di pianificazione, per motivi tecnici. UNIX TCP/IP

Standard de jure: standard imposti da autorità internazionali e progettati da organizzazioni per promuovere la standardizzazione: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ISO (International Standard Organization) ANSI (American National Standards Institute)

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Punto importante:La comunicazione è basata su diversi livelli

Messaggio

Client PC Server

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Network SoftwareProtocol Hierarchies

Layers, protocols, and interfaces.

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Protocol Hierarchies (2)

The philosopher-translator-secretary architecture.

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Un esempio Comunicazione di messaggi in TCP/IP

livelloapplicazione HTTP Msg livello

applicazione

Livellotrasporto TCP Msg Livello

trasporto

Livellointernet

Pacchetto IP Livellointernet

Livellointernet

Client PC ServerEthernet Switch Router

LivelloData-link

EthernetFrame

LivelloData-link

LivelloData-link

LivelloData-link

Livellofisico

Livellofisico

Livellofisico

Livellofisico

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Un esempio Comunicazione di messaggi in TCP/IPLivello applicazione

livelloapplicazione HTTP Msg livello

applicazione


Browser ProgrammaApplicativo

Su webserver

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Scopo del livello applicazione

Lo scopo del livello applicazione è quello che permette di far comunicare tra loro due programmi applicativi eseguiti su host diversi.

Quando un browser manda una richiesta a un webserver, lo standard per la comunicazione è un protocollo denominato Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Per questo motivo gli URL dei siti cominciano con HTTP://.

Altri tipi di applicazioni utilizzano standard diversi basati su altri tipi di protocolli a livello applicazione

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Livellotrasporto TCP Msg Livello

trasporto

Riguarda la comunicazione tra host Host-to-HostHTTP funziona se viene usato TCP

Al livello di trasporto


Scambio di messaggi con TCP/IP Livello trasporto

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Scopo del livello di trasporto

Lo scopo del livello di trasporto è quello di permettere la comunicazione tra due host anche se si tratta di calcolatori di tipo diverso, ad esempio PC o un workstation server.

Se si utilizza HTTP al livello applicazione, è necessario utilizzare un Transmission Control Protocol (TCP) al livello di trasporto.

Altre applicazioni possono richiedere standard diversi a livello di trasporto.

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Trasmissione ai livelli fisico data link e internet

Rete X

Rete Z rete Y

Switches

Routers

Switches

Routerete Y

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Comunicazione TCP/IP:il livello IP

Livellointernet

Pacchetto IP Livellointernet

Livellointernet

Comunicazione Hop-by-Hop attraverso internetHost-Router-Router-…Router-Host


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Il livello internet

Lo scop[o di questo livello è quello di instradare I pacchetti dal host sorgente all’host destinazione attraverso diverse sottoreti connesse da router.

TCP necessita dell’utilizzo di Internet Protocol (IP) al livello internet.

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Scambio di messaggi con TCP/IPIl livello Data LINK

LivelloData Link

EthFrame

LivelloData Link

LivelloData Link

LivelloData Link

Livello Fisico

Livello Fisico

LivelloFisico

LivelloFisico

Trasmissione di tipo Hop-by-Hop attraverso una reteStation-Switch-Switch-…-Switch-Station

Propagazione attraverso un singolo cavo, Fibra ottica, o connessione radio


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rete X

rete Z rete Y

Switches

Routers

Switches

Data Link

NB: Ci sono 3 Data Links. Uno per ciascuna rete attraversata

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Il livello Data Link

Lo scopo del livello data link layer è di gestire il movimento dei messaggi da un host sorgente a un host destinazione oppure a un router attraverso un unica rete che contiene switches.

Ad esempio se un host è situato in una LAN di tipo Ethernet viene utilizzato uno standard di livello data link di tipo Ethernet.

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Rete X

Rete Z Rete Y

Switches

Routers

Switches

Link fisici

NB: Nell’esempio ci sono 7 Links fisici

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Scopo del livello fisico

Lo scopo del livello fisico è quello di controllare la trasmissione di bit utilizzando cavi, onde radio o altre connessioni tra un host e uno switch, oppure tra coppie di switch, oppure tra uno svitch e un router.

Ad esempio, se un host è in una LAN di tipo Ethernet, si utilizza uno standard di trasmissione legato al livello fisico di Ethernet.

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Scopo del livello fisico

Mezzi ditrasmissione

Connettori

Diversi livelli di voltaggioPer rappresentare 0 e 1

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Diversi protocolli usati in due esempi

HTTP POP

Fisico

Livelli

Data Link

Internet

Trasporto

Applicazione

TCP

IP

Ethernet

Ethernet

Esempio 1: Accesso a Internet da una LAN

Modem (V.92)

PPP (Point-to-Point Protocol)

IP

TCP

Esempio 2: ScaricareE-Mail su internet da linea Telefonica con un modem

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Confronto tra I livelli fisico, data link, internet

Livello

Formatomessaggi

Fisico Data Link Internet

Nessuno trasmissione: Bit-by-Bit Frame Pacchetti

Switch RouterRepeater (Hub)DispositiviDi connessione

2 31Livello deiDispositivi*

*I dispositivi si possono caratterizzare con il livello massimo a cui operano, possono operate anche ai livelli più bassi.

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Data Link InternetFisicoLivello

Convenzionesul formato Nessuna

Gli Switches convertono il formatotra diverse connessioni alivello fisicosu porte diverse

UTP Fibra Ottica

SwitchClient PC Server

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Data Link InternetFisicoLivello

Convenzionisul formato Nessuna

I router convertonoI dati quando si passa tra reti diverse—Caratterizzate dadiversi data link ediversi livelli fisici

ReteEthernet

ReteATM

Router

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Regola: tutti gli switch di una rete e tutti i router in una internet devono seguire lo stesso standard

Rete 1 (Ethernet)

Rete 3 (ATM)

Client PC Ethernet Switch

Ethernet Switch Ethernet Switch

Router (IP)

Router (IP)

ATM SwitchATM SwitchServer

Rete 2

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Comunicazione verticale tra I livelli in un host

Livello Internet

Livello Data Link

Livello Fisico

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Comunicazione verticale nell’host chespedisce il messaggio

IP Packetgestore

livello Data Link

Host A

gestoreLivello Internet

gestoreLivello Fisico

Pacchetto IP

DL-T DL-HPacchetto IP

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Comunicazione verticale nell’host chespedisce il messaggio

Azioni al livello internet Si crea un pacchetto IP Si passa il pacchetto al livello data link

Azioni al livello data link Si crea un nuovo frame Incapsula il pacchetto IP nel campo dati del frame

aggiungendo un header e in alcuni casi un trailer Passa il frame al livello fisico

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Incapsulamento

L’incapsulamento si ottiene quando si mette un messaggio nel campo dati di un altro messaggio.

TrailerA livello

Data LinkPacchetto IP nel

Campo dati del frame

Frame

HeaderA livello

Data Link

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Comunicazione verticale sull host a cui è destinato il messaggio (Host B)

IP Packet

Pacchetto IP

DL-T IP Packet DL-H

gestoneLivello Internet

gestorelivello Data Link

gestoreLivello Fisico

Host B

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Comunicazione verticale sull host a cui è destinato il messaggio (Host B)

Azioni del processo a livello fisico Converte segnali in bit di un Frame Passa il Frame al processo che gestisce il data link

Azioni del processo a livello Data Link Controlla l’ header e il trailer (se esiste) del Frame Estrae il pacchetto IP dal Frame Passa il pacchetto al livello internet

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Comunicazione verticale su uno Switch X1

Host A Switch X2

A B

Frame Frame

Switch X1

Porta 1Fisico

Porta 2Fisico

Porta 3Fisico

Porta 4Fisico

Processo a livello data link

1 2 3 4

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Comunicazione verticale su un Router R1

Porta 1 DL

Fisico

Livello internet

Porta 2DL

Porta 3DL

Porta 4DL

Fisico Fisico Fisico

Router R1

Switch X2

Il router R1 riceve frame dallo Switch X2 nella Porta 1.Porta 1 al livello DL si estrae il pacchetto.Porta 1 il pacchetto DL viene passato al livello internet.

IP Packet

Pacchetto IP

DL-T Pacchetto IP DL-H

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Comunicazione verticale su un Router R1

Fisico

Porta4 DL

Porta 1DL

Fisico

Livello internet

Porta 2DL

Porta 3DL

Fisico Fisico

Router R1

Router 2

Il livello Internet manda pacchetti in out sulla Porta 4.Il livello DL sulla Porta 4 incapsula i pacchetti in un frame.Il livello DL passa il frame sulla Porta 4 al livello fisicoIl livello fisico spedisce I bit come segnali al Router 2

IP Packet

Pacchetto IP

DL-T Pacchetto IP DL-H

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Standards per I livelli di trasporto e applicazione

NB: gli standard a livello di trasporto possono connetere computerdi tipo diverso.In genere gli standard a livello di trasporto sono affidabilie correggono eventuali errori

Livelli di trasporto

App 1 App 2 App 3 App 4

Client PC

Rete o internet

Server

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Standards per I livelli di trasporto e applicazione

NB: Gli standard a livello applicativo collegano coppiedi applicazioni su router multitasking..

Livello applicazioneApp 1 App 2 App 3 App 4

Client PC

Rete o Internet

Server

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Protocol Hierarchies (3)

Example information flow supporting virtual communication in layer 5.

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Architetture: TCP/IP, OSI, e ibride TCP/IP-OSI

Presentazione

TCP/IP OSI Hybrid TCP/IP-OSI

Applicazione Applicazione

Applicazione

Sessione

Trasporto

Internet

Trasporto

Rete

Transport

Internet

Data Link

Fisico

Data Link

FisicoUtiulizzo di StandardsOSI

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Architetture: TCP/IP, OSI, e ibride TCP/IP-OSI

L’architettura ibrida TCP/IP-OSI è utilizzata su internet e sulla maggior parte delle reti aziendali.

Le agenzie che hanno curato lo standard OSI sono la ISO e la ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication Standard Sector).

L’agenzia di standards che ha curato TCP/IP è la IETF (Internet Engineering Task Force). La maggior parte dei documenti IETF sono chiamati RFC (Requests For Comments).

Alcune tra le RFC—ma non tutte—sono dei protocolli standard di Internet.

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NB

La configurazione più comune per gli standard di rete è quella di utilizzare gli standard OSI a livello fisico e data link e lo standard TCP/IP ai livelli internet, trasporto, e applicazione.

È molto importante tenere presente che questa architettura ibrida basata su TCP/IP–OSI è quella di internet e sarà quindi ampiamente analizzata nel corso (e nel libro di Panko).

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