RETI DI CALCOLATORI
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Docente
Ing. Bartolomeo Montrucchio
Politecnico di Torino
Dip. di Automatica e Informatica - DAUIN
Tel.
011- 564 7078
Fax.
011- 564 7099
Email: [email protected]
Web:
http://staff.polito.it/bartolomeo.montrucchio/Reti
_Scano
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Argomenti del corso
• Il modello di riferimento ISO/OSI
• Nozioni di base sulla trasmissione e
sui mezzi trasmissivi
• Nozioni di base sulla commutazione
• Introduzione alle reti locali: il progetto
IEEE 802
Ethernet/IEEE 802.3
Token - Ring/IEEE 802.5
• FDDI/ISO 9314
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Argomenti del corso
• Utilizzo di analizzatori di protocolli su reti locali
• Le reti locali estese:
– i bridge e lo standard IEEE 802.1D
• Canali trasmissivi geografici
• Nozioni di base sull'internetworking:
bridge, router e gateway
• Algoritmi di routing
• Internetworking in ambito TCP/IP e OSI
• I livelli superiori dell'architettura TCP/IP
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Prerequisiti
• Normale conoscenza dei
Calcolatori Elettronici
• Elementi di Elettrotecnica ed
Elettronica
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Videolezioni
1. Introduzione (I parte)
2. Introduzione (II parte)
3. Il modello ISO/OSI (I
parte)
4. Il modello ISO/OSI (II
parte)
5. I mezzi trasmissivi
6. I mezzi trasmissivi e
topologie
7. La commutazione
8. La trasmissione
9. Trasmissione e
commutazione
10. Introduzione alle reti
locali
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11. Ethernet
12. Il progetto IEEE 802
13. Il sottolivello MAC
14. Il sottolivello LLC
15. IEEE 802.3
16. IEEE 802.3-Livello
fisico (I parte)
17. IEEE 802.3-Livello
fisico (II parte)
18. Analizzatori di
protocollo
19. Token Ring/IEEE 802.5
(I parte)
20. Token Ring/IEEE 802.5
(II parte)
Videolezioni
21. Token Ring/IEEE 802.5 (III
parte)
22. FDDI/ISO 9314 (I parte)
23. FDDI/ISO 9314 (II parte)
24. FDDI (III parte) e
introduzione ai bridge
25. I bridge (I parte)
26. I bridge (II parte)
27. Il livello network (I parte) e
i router
28. Il livello network (II parte)
29. Il livello network (III parte)
30. Il livello network (IV parte)
e i Gateway
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31. I collegamenti geografici
32. Reti geografiche a
commutazione di pacchetto (I
parte)
33. Reti geografiche a
commutazione di pacchetto (II
parte)
34. Il TCP/IP (I parte)
35. Il TCP/IP (II parte)
36. Il TCP/IP (III parte)
37. Il TCP/IP (IV parte)
38. Il TCP/IP (V parte)
39. Le reti al Politecnico di Torino
40. Sistemi operativi di rete e
Groupware
Testi di riferimento
• S. Gai, P. L. Montessoro, P. Nicoletti, Reti Locali: dal
cablaggio all'internetworking, SSGRR (Scuola
Superiore G. Reiss Romoli) Editore, L'Aquila, 1995.
• Materiale di supporto all’indirizzo:
http://www.polito.it/cetem/corsi/db/9400N/esercitazio
ni.html
• James F. Kurose Keith W. Ross Computer
Networking Addison Wesley ISBN 0-201-47711-4
• Daniele Giacomini - Appunti di Informatica Libera
(liberamente disponibile su Internet)
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Esame
• L’esame consiste in una prova scritta
che potrà vertere su tutti gli argomenti
indicati nel programma del corso
– 4-5 domande
– Ad ogni domanda è associato un
punteggio
• Verrà fornito durante il corso un elenco
delle domande oggetto di esame
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Indice
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Definizione di Rete di Calcolatori
Utilità delle Reti di Calcolatori
La condivisione dell’informazione
Tipi di Reti di Calcolatori
Esempio di Rete di Calcolatori
Scopi delle Reti di Calcolatori
Principali Servizi offerti
Il modello di riferimento ISO/OSI
I 7 livelli ISO/OSI
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Reti di Calcolatori
LA RETE
PC & WS
PC & WS & RETE
Condivisione dell’informazione
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Tipi di reti
• Reti Interne agli Elaboratori
• Reti di Calcolatori
– Reti Locali
– Reti Metropolitane
– Reti Geografiche
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Esempio di reti di calcolatori
Vercelli
Novara
Milano
Roma
Torino
Napoli
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Scopi delle reti di calcolatori
•
•
•
•
•
•
Condivisione dell’Informazione
Condivisione delle Risorse
Accesso a Risorse Remote
Alta Affidabilità
Convenienza Economica
Crescita Graduale
Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori
Principali servizi offerti
•
•
•
•
•
•
•
Terminale Virtuale
Posta Elettronica
Trasferimento di File
Condivisione di file e stampanti
Bootstrap remoto di workstation diskless
Programmazione distribuita
Programmi vari (es. messaggi sui
terminali, phone, ecc.)
• Sistemi Operativi di rete
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Terminale virtuale
leonardo> telnet galileo.polito.it
galileo.polito.it - Ultrix 4.3 - Politecnico di Torino
Username: silvano
Password: *********
Welcome to Galileo the father of modern science
galileo> ls /etc/tmp/*
.....
galileo> logout
leonardo>
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Posta elettronica
MAIL> send
To: [email protected]
Subj: Novità
Caro Pier Luca,
ti scrivo in merito al nostro
articolo ...
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Trasferimento file: FTP
leonardo> ftp
FTP> open pol88b
Username: pierluca
Password: ***********
user pierluca logged in
FTP> get esempio.pas
.....
FTP> quit
leonardo>
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Condivisione di file e stampanti
File
utente
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Bootstrap remoto
• Workstation o PC diskless possono
caricare il sistema operativo tramite la rete.
Local Area
VAXcluster
VAXstation
(Satellite)
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VAX / VMS
(Boot member)
Programmazione distribuita
• Il software di rete contiene
librerie di funzioni per la
realizzazione di programmi
distribuiti su più nodi della rete.
• Tali programmi comunicano tra
loro scambiando dati e comandi.
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Modello client-server
• La comunicazione tra due programmi può
avvenire secondo vari paradigmi
• Il caso più comune è infatti quello di un
programma (client) che genera una richiesta e di
un programma (server) che gli risponde
richiesta
Client
Server
risposta
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Tipi di reti
• LAN: Local Area Network
– Rete in ambito di comprensorio, senza
attraversamento di suolo pubblico
• MAN: Metropolitan Area Network
– Rete in ambito cittadino con disponibilità di
canali trasmissivi veloci
• WAN: Wide Area Network
– Rete in ambito nazionale o internazionale
utilizzante qualsiasi mezzo trasmissivo
(satellite nel caso peggiore)
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Struttura generale
WAN
MAN
MAN
LAN
LAN
LAN
LAN
LAN
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Enti preposti
• PTT (Post, Telegraph & Telephone)
è l'amministrazione che gestisce in
una nazione i servizi trasmissivi
• ITU (International
Telecommunication Union) ex
CCITT, è l'organismo internazionale
che emette le specifiche tecniche
che devono essere adottate dalle
PTT
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Enti preposti
• ISO (International Standard Organization) è
l'ente di standardizzazione che si occupa
anche di standard informatici
• ANSI (American National Standards Institute)
è il rappresentante degli USA nell'ISO
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics
Engineers) organizzazione professionale con
gruppi di standardizzazione
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Caratteristiche LAN
• Velocità trasmissiva “V” molto elevata (V
> 10Mb/s)
• Distanze D ridotte (D < qualche
chilometro)
• Non attraversano suolo pubblico
• Conformità:
– conformi a standard emessi da
ISO/IEEE/ANSI
– non conformi agli standard CCITT
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Caratteristiche MAN
• Velocità trasmissiva “V” elevata
– 2 Mb/s < V < 140 Mb/s
• Installazioni in ambito urbano
• Conformità:
– conformi sia standard CCITT sia
ISO/IEEE
• Mezzo trasmissivo tipico: fibra ottica
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Caratteristiche WAN
• Velocità trasmissiva “V” medio bassa
– 9.6 kb/s < V < 2Mb/s
• Installazioni in ambito interurbano
• Conformità:
– conformi standard CCITT
• Mezzi trasmissivi:
– spesso gli stessi usati per la telefonia
convenzionale
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Sistemi e mezzi fisici
Sistema 1
Sistema 3
Sistema 2
mezzi fisici
Sistema j
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Sistema n
Elementi base del modello OSI
Sistema A Sistema B Sistema C Sistema D
mezzi fisici
Applicazione
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Connessioni
Organizzazione a livelli
• Per ridurre la complessità progettuale,
tutte le reti sono progettate a livelli
(layers, levels)
• Il numero di livelli, i loro nomi, il
contenuto di ciascun livello differisce da
rete a rete
• I livelli più alti sono vicini all’uomo
• I livelli più bassi sono vicini all’hardware
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Modello ISO/OSI
7
6
5
4
3
2
1
Applicazione
Presentazione
Sessione
Trasporto
Rete
Data Link
Fisico
OSI: Open Systems Interconnection
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I livelli
• Lo scopo di ciascun livello è quello di
fornire servizi ai livelli superiori,
mascherando come questi servizi sono
implementati
• Nessun dato è trasferito direttamente da
un livello N all'altro: ogni livello passa
dati e informazioni di controllo al livello
sottostante, sino a quando si raggiunge il
livello fisico che effettua la trasmissione
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Livello 1: physical layer
• Si occupa di trasmettere sequenze
binarie sul canale di comunicazione
• A questo livello si specificano:
– tensioni dello 0 e dell’1
– tipi, dimensioni, impedenze dei cavi
– tipi di connettori
• Il livello fisico è nel dominio
dell'ingegneria elettronica
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Livello 2: data link layer
• Ha come scopo la trasmissione affidabile di
pacchetti di dati (frames)
• Accetta come input i frames (tipicamente
poche centinaia di byte) e li trasmette
sequenzialmente
• Verifica la presenza di errori aggiungendo
delle FCS (Frame Control Sequence)
• Può gestire meccanismi di correzione di
errori tramite ritrasmissione
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Livello 3: network layer
• Questo livello gestisce l'instradamento
dei messaggi
• Determina quali sistemi intermedi
devono essere attraversati da un
messaggio per giungere a destinazione
• Il livello 3 gestisce quindi delle tabelle di
instradamento per ottimizzare il traffico
sulla rete
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Livello 4: transport layer
• Fornisce servizi per il trasferimento dei
dati end-to-end (cioè indipendenti dalla
rete sottostante)
• In particolare il livello 4 può:
– frammentare i pacchetti in modo che
abbiano dimensioni idonee al livello 3
– rivelare/correggere gli errori
– controllare il flusso
– controllare le congestioni
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Livello 5: session layer
• Il livello 5 è responsabile
dell'organizzazione del dialogo e
della sincronizzazione tra due
programmi applicativi e del
conseguente scambio di dati
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Livello 6: presentation layer
• Il livello di presentazione gestisce la
sintassi dell'informazione da
trasferire
• L’informazione è infatti
rappresentata in modi diversi su
elaboratori diversi (es. ASCII o
EBCDIC)
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Livello 7: application layer
• È il livello dei programmi applicativi,
cioè di quei programmi appartenenti al
sistema operativo o scritti dagli utenti,
attraverso i quali l'utente finale utilizza
la rete. Esempi sono:
– VT: Virtual Terminal, cioè connessione
interattiva ad un elaboratore remoto
– Posta Elettronica
– FTP
–…
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Protocolli e servizi
• Ogni livello del modello di
riferimento OSI è definito da uno
standard che comprende:
– Una definizione dei servizi
– Una specifica di protocollo
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Peer
• Entità dello stesso livello
Primitive del Servizio
Primitive del Servizio
Protocollo
Sistema A
Sistema B
Peer Entities
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SDU e PDU
• SDU: Service Data Unit
• PDU: Protocol Data Unit (pacchetti)
N SDU
N SDU
N PDU
Sistema A
Sistema B
Entità di Livello N
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Interfacce
• L'interfaccia definisce quali operazioni
primitive e servizi sono forniti da un livello
al livello superiore
Livello N
Interfaccia
del livello N-1
N-1 SDU
Primitive del Servizio
di livello N-1
Livello N-1
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Livelli, protocolli e interfacce
Interfaccia livelli 6/7
Livello 6
Protocollo di livello 6
Livello 6
Interfaccia livelli 5/6
Livello 5
Protocollo di livello 5
Interfaccia livelli 4/5
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Livello 5
Service access point: SAP
N-1 SAP
Livello
N
Entità N
Entità N-1
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Entità N-1
Livello
N-1
Relazioni tra livelli
N-PDU
Livello N
SAP
Interfaccia
PCI Protocol
Control
Information
(N-1)-PCI
(N-1)-SDU
(N-1)-PDU
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Livello N-1
Imbustamento
Trasmittente
Ricevente
Dati
Applicazione
Presentazione
Sessione
Trasporto
Rete
Data Link
Fisico
Applicazione
Presentazione
Sessione
Trasporto
AH Dati
PH APDU
SH
TH
NH
DH
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PPDU
SPDU
TPDU
NPDU
bits
DT
Rete
Data Link
Fisico
Frammentazione
N-PDU
SAP
Livello N
Interfaccia
Livello N-1
PCI Protocol Control Information
(N-1)-PCI
(N-1)-SDU
F1
(N-1)-PDU
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F2
F3
F4