FORTIC2
Moduli 5 e 6:
Conoscenze fondamentali sulle reti
Hardware di rete
PRIMA PARTE – modelli e standard -
Maggio ‘06
Alessandro Memo
1. Modelli e standard
Che cos’è una rete
Classificazione delle reti in LAN, MAN e WAN
Organizzazione a livelli
Modello di riferimento OSI
Modello TCP/IP
Modello client/server
Topologie di rete locale
Che cos’è una rete ?
Rete:
insieme
di
nodi
di
elaborazione
autonomi, connessi tra loro mediante un
sistema
di
comunicazione,
in
grado
di
interagire mediante scambio di messaggi per
condividere le risorse comuni
Classificazione
PAN
Personal Area Network
LAN
Local Area Network
MAN
Metropolitan Area Network
WAN
Wide Area Network
W-LAN
Wireless LAN
Local Area Network
estensione inferiore al chilometro
ambito di un edificio e comunque senza
attraversamento di suolo pubblico
alta velocità e bassa probabilità di errore
assenza di nodi preferenziali
proprietà privata ed accessi conosciuti
architettura omogenea e finalizzata agli
obiettivi
Marzo 1999
A. Memo - Progettazione di reti
5
Wide Area Network
ambito nazionale o mondiale
il proprietario dei mezzi non coincide
con quello della rete
problemi di tariffazione
velocità medio/basse
problemi di internetworking e di
sicurezza
Esempi di reti
BRIDGE
ROUTER
ROUTER
RTG
MULTIPLEXER
Organizzazione a livelli
host A
interfaccia }
n-1 / n
interfaccia }
2/3
interfaccia }
1/2
interfaccia }
mezzo fisico
host B
Ln
protocollo
di livello n
Ln
L2
protocollo
di livello 2
L2
L1
protocollo
di livello 1
L1
Modello di riferimento OSI
Iniziato nel 1977 e terminato nell’84,
finalizzato alla standardizzazione
si basa su sette livelli
descrive le funzionalità dei vari livelli e
dei loro servizi, ma non propone
implementazioni
il progetto è praticamente fallito
Layer
Nome dell'unità
scambiata
host
protocollo di livello applicazione
7
Applicazione APDU
Application
Interfaccia
Interface
6
protocollo di livello presentazione
Presentation
Presentazione
PPDU
Interfaccia
Interface
protocollo di livello sessione
5
Session
4
Transport
protocollo di livello trasporto
Sessione
SPDU
Trasporto
TPDU
confine della sottorete di comunicazione
protocolli interni alla sottorete
3
Network
Network
Network
Rete
Packet
2
Data link
Data link
Data link
Collegamento
dati
Frame
1
Physical
Physical
Physical
Fisico
Bit
Host A
Router
Router
Host A
protocollo di livello rete host-router
protocollo di collegamento dati host-router
protocollo di livello fisico host-router
imbustamento
percorso virtuale dei dati
processo
mittente
livello
Applicazione
protocollo di livello applicazione
livello
Presentazione
protocollo di livello presentazione
livello
Sessione
protocollo di sessione
livello
Trasporto
protocollo trasporto
livello
Rete
livello
Collegame. dati
livello
fisico
processo
destinatario
dati
protocollo rete
DH
AH
PH
livello
Applicazione
dati
livello
Presentazione
dati
SH
livello
Sessione
dati
TH
livello
Trasporto
dati
NH
livello
Rete
dati
dati
DT
DH
bits
percorso reale dei dati
dati
bits
DT
livello
Collegam. dati
livello
fisico
Livello fisico
ha il compito di gestire direttamente il mezzo fisico,
assicurando il passaggio sicuro dei singoli bit; definisce
caratteristiche meccaniche, elettriche e funzionali;
standard più diffusi RS-232-C ed X-21
affronta i problemi relativi alla trasmissione (analogica
o digitale), alla multiplazione (TDM o FDM), alla
commutazione (di circuito, di pacchetto o a circuito
virtuale) ed ai mezzi trasmissivi
deve rendere invisibile il mezzo ai livelli superiori.
Livello collegamento dati
ha il compito di trasferire senza errori blocchi
di dati detti trame (frame), suddividere e
ricomporre i messaggi in trame, gestirne il
controllo di flusso
introduce un indirizzamento flat per la
consegna ‘locale’ delle trame
rende invisibile la topologia dei collegamenti
sottostanti
protocolli standard: HDLC, PPP/SLIP, Ethernet
Livello rete (1)
ha il compito di trasferire i messaggi
attraversando anche reti diverse
svolge funzioni di indirizzamento,
instradamento, controllo del flusso
(congestione)
rende invisibile la tecnologia di commutazione
Protocolli standard: X.25 PLP, IP, IPX, ARP,
DHCP, ICMP, RIP, IGRP
Livello rete (2)
tecniche di instradamento:


network address
label swapping
implementazione mediante tabelle
calcolate


staticamente
dinamicamente
 metodi globali, locali e distribuiti
Livello trasporto
ha il compito di rendere invisibile all’utente il
collegamento sottostante, assicurando il
trasporto privo di errori
fornisce molteplicità verso l’alto e verso il
basso
è di competenza del fornitore del servizio
è il primo dei livelli end-to-end
standard diffusi: TCP, UDP ed SPX
Livelli sessione e
presentazione
presentazione: ha il compito di gestire una
sessione di trasferimento dati, cioè un modulo
operativo strutturato suddivisibile in attività e
unità di dialogo delimitate da opportuni punti
di sincronizzazione
sessione: ha il compito di rendere possibili
ed efficienti i trasferimenti tra sistemi diversi:
offre funzioni di traduzione di sintassi, di
crittografia e di compressione.
Livello applicazione
fornisce servizi comuni alle applicazioni,
quali la gestione della sessione (compimento
bifase, recupero, ripristino), e servizi
specifici richiesti solo da qualche
applicazione, quali servizio di terminale
remoto, di trasferimento file e di posta
elettronica
protocolli comuni più diffusi: DNS, SMTP e
POP3 (e-mail), FTP e TFTP (trasferimento
file), TELNET (terminale remoto), HTTP
(www)
Modello TCP/IP
alla base di Internet, quin-di
collaudato e diffuso
non si cura dei primi due
livelli,
che
denomina
semplicisticamente Host To
Network
ignora totalmente i livelli
sessione e presentazione di
OSI
4
applicazione
7
6
5
3
trasporto
4
2
rete
3
1
host to
network
2
TCP/IP
1
OSI
Livello Internet
equivalente al livello rete di OSI, offre servizi
non connessi e non confermati
i pacchetti possono arrivare disordinati e per
strade diverse
paragone con il servizio postale ed un gruppo
di cartoline (trasparenza del percorso)
protocollo principale: IP (Internet Protocol)
Livello trasporto
equivalente al livello trasporto di OSI
vi operano almeno due protocolli:


TCP, da Transmission Control Protocol,
offre servizi connessi e confermati
UDP, da User Datagram Protocol, offre
servizi non connessi e non confermati
Livello applicazione
equivalente al livello applicazione di OSI
vi operano molti protocolli:





TELNET
FTP
SMTP e POP3
HTTP
DNS
Architettura TCP/IP
TELNET
FTP
SMTP
TCP
ARP ICMP
RARP BOOTP DHCP
IEEE 802
HTTP
UDP
IP
trasporto
RIP RIPv2
IGRP EIGRP OSPF
SLIP
RS-232
applicazione
PPP
rete
host -to
network
Modello client/server (1)
È una modalità di interazione tra host in rete
elaborazione diretta:ad esempio se A vuole
modificare un file presente nell’host B




A
B
A
A
richiede a B il possesso del file
lo spedisce ad A
lo modifica
lo restituisce a B
Modello client/server (2)
elaborazione client/server:



A invia a B la richiesta di modifica
B esegue la modifica sul file
B avvisa A che l’operazione è riuscita
più veloce, più sicuro più affidabile
troppo accentrato, sensibile ai guasti del
server ed agli errori di comunicazione, più
difficile da programmare
Modello client/server (3)
In una rete locale possono essere presenti più
sistemi server:





file server, per la gestione dei file
print server, per la gestione delle stampanti
dataBase server, per la gestione dei dataBase
communication server, per la gestione delle
comunicazioni remote (internet, bbs,…)
application server, per applicazioni distribuite
Topologia delle reti
topologia fisica


dipende dal cablaggio e dai dispositivi utilizzati
bus, stella, anello a stella, ad albero
topologia logica

dipende dal metodo con cui i nodi di elabora-zione
si passano le informazioni
classificazione anche in base ai tipi di
collegamento (punto-punto e multipunto)
Reti a bus (multipunto)
facilmente
espandibile
cablaggio ridotto
sensibile al guasto
del cavo
adatta ad amterminatore
bienti limitati
std. Ethernet
rete a bus (linear bus)
giunti a “T”
Reti a stella (punto-punto)
rete a stella (star)
concentratore
AT&T
3B2/400
semplice da installare e cablare
insensibile al gua-sto
di un satellite
sensibile al guasto del
concentratore
più costoso e meno
diffuso del bus
Reti ad anello (punto-punto)
rete ad anello (token ring)
MAU
simile alla stella
cablatura consistente
sensibile al guasto del
MAU
meno diffuso del bus
standard Token Ring
Reti ad albero (miste)
rete ad albero
backbone
HUB
rete a bus + rete a stella
facilità di espansione,
anche di blocchi
connessione puntopunto tra host ed hub
cablaggio abbastanza
critico