10110
Reti di Calcolatori
01100
01011
MODELLI
ISO/OSI e TCP/IP
1
10110
Reti di Calcolatori
01100
01011

Livelli e Servizi

Il modello OSI

Il modello TCP/IP

Un confronto tra OSI e TCP/IP
2
10110
Protocolli di rete
01100
01011



Per ridurre la complessità e per ragioni di modularità
le reti sono organizzate come una serie di strati o
livelli: ognuno usa i servizi del livello inferiore.
Le convenzioni e le regole usate nelle
comunicazioni di uno stesso livello tra due
macchine sono dette protocollo.
Un protocollo è un accordo tra più elementi che
devono stabilire una conversazione.
3
10110
Protocolli di rete
01100
01011




Logicamente il livello n di una macchina comunica
con il livello n di un’altra macchina.
In pratica, nessun dato viene trasferito direttamente
dal livello n di una macchina al livello n di un’altra
macchina.
I dati passano da un livello a quello sottostante fino
al livello fisico che trasmette i dati sulla rete fino alla
macchina ricevente.
Tra due livelli vicini esiste una interfaccia.
4
10110
Gerarchie di protocolli: architettura di rete
01100
01011

Livelli, protocolli e interfacce
5
10110
Gerarchie di protocolli: esempio
01100
01011


Esempio:
l’architettura
filosofotraduttoresegretaria
I 3 protocolli
sono
indipendenti:
l’importante è
la stabilità
delle
interfacce
6
10110
Architetture di rete
01100
01011



Un insieme di protocolli, uno per livello, è
detto pila di protocolli.
Un insieme di livelli, protocolli e interfacce è
chiamato architettura di rete.
Le architetture di rete sono alla base di tutte
le reti di calcolatori.
7
Servizi con connessione
10110
01100
01011

Servizi con connessione (connection oriented)


Il servizio è offerto attraverso tre fasi:

Apertura della connessione tra due punti della rete

Utilizzo della connessione per inviare i dati

Chiusura della connessione
Caratteristica fondamentale: i dati sono ricevuti nello
stesso ordine in cui vengono inviati

Analogia: sistema telefonico

Due varianti: stream di messaggi e stream di byte
8
Servizi senza connessione
10110
01100
01011

Servizi senza connessione (connection-less)




Non c’è alcuna connessione
I dati sono inviati impacchettati in messaggi,
ognuno dei quali contiene l’indirizzo completo
del destinatario
I messaggi non arrivano necessariamente
nell’ordine in cui sono inviati
Analogia: sistema postale
9
Qualità del servizio
10110
01100
01011


Ordine di consegna dei dati: è garantito solo dai
servizi con connessione
Ricezione garantita del messaggio





Il ricevitore manda un ack (ricevuta) per ogni messaggio
Ack usati sia per servizi con connessione che senza
connessione
Gli ack introducono un ritardo non sempre accettabile
Garanzia sulla consegna corretta dei messaggi
Garanzia sui tempi di consegna (es. servizi real-time
multimediali)
10
10110
Servizi con Connessione e senza Connessione
01100
01011

Con
connessione
Senza
connessione
Tabella dei principali tipi di servizi
SERVIZI
Esempi
Stream di messaggi affidabili
Sequenza di pagine
Stream di byte affidabili
Collegamento remoto
Connessione non affidabile
Voce digitalizzata
Datagrammi - non affidabile
Blocchi di posta elettronica
Datagrammi con ack
Posta elettronica con ricevuta
Richiesta – Risposta
Interrogazione database
11
10110
Il Modello ISO-OSI
01100
01011
Il modello ISO-OSI
composto da 7 livelli
è
ISO = International Standards Organization
OSI = Open Systems Interconnection
12
10110
Modello ISO-OSI
01100
01011
Principi guida per lo sviluppo dei vari livelli (1983)
•
Tramite l’organizzazione a livelli si definisce un grado di
astrazione.
•
I livelli devono corrispondere a funzioni definite.
•
Le funzioni devono considerare l’insieme degli standard
internazionali.
•
I confini tra i livelli devono minimizzare il flusso delle
informazioni tra livello e livello.
•
Il numero di livelli deve essere ottimale (non troppi né
pochi).
13
10110
Modello ISO-OSI
01100
01011
14
Livello Fisico
10110
01100
01011
Riguarda la trasmissione dei bit sul canale fisico
di trasmissione
Coinvolge aspetti di tipo:
•
•
•
elettrico (linee comunicazione, propagazione onde)
comunicazione (simplex, half-duplex, full-duplex, …)
meccanico (standard dei connettori, …)
15
Livello Data Link
10110
01100
01011
Le funzionalità di questo livello sono:
1.
Trasforma la linea fisica in una linea in cui gli errori di trasmissione
vengano sempre segnalati.
2.
Divide le informazioni in pacchetti e li trasmette attraverso il mezzo
fisico, attendendo un segnale di “avvenuta ricezione” (ack).
3.
Gestisce l’eventuale duplicazione dei frame ricevuti, causata dalla perdita
dell’ack.
4.
Sincronizza un mittente veloce con un ricevente lento (controllo di
flusso).
5.
Gestisce l’accesso al canale di trasmissione condiviso.
16
10110
Livello Network
01100
01011
Le funzionalità del livello Rete sono:
1.
Controlla il cammino ed il flusso di pacchetti (algoritmi di routing).
2.
Gestisce la congestione della rete.
3.
Gestisce l’accounting dei pacchetti sulle reti a pagamento.
4.
Implementa l’interfaccia necessaria alla comunicazione tra reti di tipo
diverso (internetworking).
17
10110
Livello Transport
01100
01011
Il livello di trasporto è il primo livello “end-to-end”.
Il livello di trasporto deve eventualmente sopperire alla mancanza di
affidabilità del livello di rete (pacchetti persi, duplicati, invertiti ecc.)
Funzionalità principali:
1.
Accetta dati dal livello superiore, li spezza in parti più piccole e le
trasmette, assicurando un servizio privo di errori e l’ordine corretto di
ricomposizione (servizio orientato alla connessione).
2.
Effettua il controllo di flusso end-to-end
3.
Fornisce il servizio di recapito dei messaggi senza garanzia (servizio
senza connessione).
4.
Gestisce la diffusione di messaggi a più destinazioni (multicast).
18
Livello Session
10110
01100
01011
Le funzionalità di questo livello sono:
1.
Controlla il dialogo tra due macchine: la comunicazione non può essere
sempre full-duplex, questo livello tiene traccia di chi è il turno attuale.
2.
Gestisce il controllo dei token.
3.
Gestisce la sincronizzazione nel trasferimento dei dati (es. checkpoint).
19
10110
Livello Presentation
01100
01011
Le funzionalità di questo livello si limitano
 alla traduzione dei dati che viaggiano sulla rete in
formati astratti.
Queste informazioni vengono poi riconvertite nel
formato proprietario della macchina destinataria.
20
10110
Livello Application
01100
01011
I servizi di questo livello sono completamente
legati alle applicazioni:
•
•
•
•
Quali dati trasmettere
Quando trasmettere
Dove trasmettere / a chi
Significato di bits / bytes.
Esempi di applicazioni sono: File Transfer, Posta elettronica, World
Wide Web, Multimedialità, File System distribuiti.
21
10110
Comunicazione nel modello OSI
01100
01011
22
10110
TCP/IP vs OSI
01100
01011
Applicazione
(FTP, SMTP, TELNET,
HTTP, DNS, )
Trasporto (TCP, UDP)
Internet (IP)
Host-to-Network
(non specificato)
Non presenti
nel modello TCP/IP
23
10110
TCP/IP
01100
01011
Livello di RETE
IP Internet Protocol
Scambio di datagrammi senza garanzia di
consegna
Livello di TRASPORTO
TCP Transmission Control Protocol
• flusso di byte bidirezionale lungo un canale
virtuale
• ordinamento dei dati
• dati non duplicati
• controllo di flusso
• controllo degli errori
UDP User Datagram Protocol
• Scambio di messaggi inaffidabile
• senza connessione e senza ordine
24
TCP/IP vs OSI
10110
01100
01011
I vantaggi del TCP/IP sull’OSI sono fondamentalmente
due:
1.
Quando nacque OSI, TCP/IP era già presente nel mondo
accademico.
2.
Lo stack TCP/IP è enormemente più semplice dello stack OSI.
Il TCP/IP parte dai protocolli mentre l’OSI parte dai livelli.
25
10110
TCP/IP vs OSI
01100
01011

Protocolli e reti nel modello TCP/IP.
26
10110
Confronto tra OSI e TCP/IP
01100
01011

Concetti centrali nel modello OSI




Servizi
Interfacce
Protocolli
Il modello TCP/IP originale non aveva
una chiara distinzione tra questi
concetti.
27
Problemi del modello OSI
10110
01100
01011

Perchè l’OSI è rimasto solo un modello
di riferimento?

Momento sbagliato (troppo tardi!)

Cattiva tecnologia (non open-source)

Non buone implementazioni
28
10110
Problemi del modello TCP/IP
01100
01011

Limiti del modello:

Non è generale.

Non distingue tra livelli, interfacce e protocolli.

Il livello Host-to-Network non è un livello.

Non sono definiti i livelli Fisico e Data link.
29
10110
Esempi di reti
01100
01011


ARPANET, NFSNET, Internet
Reti Connection-Oriented :
X.25, Frame Relay, e ATM

Ethernet

Wireless LAN 802.11
30
ARPANET
10110
01100
01011

La struttura originale di ARPANET.
IMP = Interface Message Processor
(equivale al router)
Rete di tipo store-and-forward
31
10110
ARPANET
01100
01011
Dicembre 1969
Luglio 1970
April 1972
Marzo 1971
September 1972.
32
10110
NSFNET
01100
01011
La dorsale NSFNET nel 1988.
33
Internet
10110
01100
01011


È nata dall’interconnessione di Arpanet e NSFNET, e si
è velocemente estesa in tutto il mondo
Applicazioni tradizionali (1970 – 1990)





E-mail
News
Remote login (telnet)
File transfer
Dai primi anni ’90: World Wide Web, sviluppato al
CERN di Ginevra
34
10110
Ethernet
01100
01011

Architettura originale di Ethernet.
35
LAN Wireless
10110
01100
01011
(a) Rete Wireless con una stazione base.
(b) Rete wireless ad hoc.
36
10110
LAN Wireless
01100
01011

Una rete multicella 802.11.
37