Corso di laurea in INFORMATICA

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Corso di laureainINFORMATICA

• RETI di CALCOLATORI A.A. 2003/2004
• Modello OSI ed architettura TCP/IP
• Alberto Polzonetti
• alberto.polzonetti_at_unicam.it

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Architetture di rete a livelli

• Nelle tecnologie di rete si usano architetture a
  livelli (layers) per
• Suddividere le operazioni in elementi meno
  complessi
• Consentire la focalizzazione della ricerca e
  sviluppo
• Non influenzare gli altri livelli con le
  modifiche
• Suddividere le operazioni di messa in rete in
  sottoinsiemi di operazioni più semplici

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Layers

• Lo scopo di ogni livello è fornire servizi al
  livello immediatamente superiore, nascondendo i
  dettagli su come tali servizi sono implementati
• Il livello n su un host dialoga con il livello
  n di un altro host (solo logicamente!)
• Regole e convenzioni della comunicazione a
  livello n sono indicate col termine protocollo di
  livello n
• Le entità logiche che portano avanti la
  conversazione a livello n sono dette peer entity
  (entità di pari livello)
• Ciascuna peer entity di livello n porta avanti il
  dialogo utilizzando i servizi offerti dal livello
  n

Livelli
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Interfacce

• Fra ogni coppia di livelli adiacenti cè una
  interfaccia
• Linterfaccia definisce i servizi offerti dal
  livello sottostante e le operazioni primitive che
  possono essere richieste al livello sottostante
• Analogia con i sistemi operativi linterfaccia
  tra il livello superiore e quello inferiore è
  simile alle API (funzioni di libreria e chiamate
  di sistema) tra i programmi applicativi ed il
  sistema operativo

• il livello n-1 fornisce servizi al livello n
  (service provider)
• il livello n usa i servizi del livello n 1
  (service user)
• I servizi offerti sono accessibili attraverso il
  Service Access Point
• ogni SAP ha un indirizzo che lo identifica
  univocamente

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Primitive di definizione del servizio
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Servizi e protocolli
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Gerarchie
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Comunicazione multi-livello (analogia)
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Flusso di informazioni per supportare la
comunicazione virtuale al livello 5
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Livelli, protocolli, interfacce

• Anche se è definito un protocollo di livello N,
  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
• L'interfaccia definisce quali operazioni
  primitive e servizi sono forniti da un livello ai
  livelli superiori
• L'insieme dei livelli e dei protocolli utilizzati
  definisce una architettura di rete
• Due host possono dialogare anche se utilizzano
  diverse piattaforme hardware e diversi sistemi
  operativi, purchè adottino la stessa architettura
  di rete
• Linsieme dei protocolli di una architettura
  utilizzati su un certo host viene detto pila di
  protocolli (protocol stack).

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MODELLO di RIFERIMENTO OSI

• standard de iure per la connessione dei sistemi
  aperti
• modello comune per confrontare le diverse
  architetture di rete
• non definisce protocolli specifici ! non è una
  architettura di rete
• Attenzione! Un modello di riferimento non è una
  architettura di rete
• Il modello di riferimento definisce solo numero,
  relazioni e caratteristiche funzionali dei
  livelli, non definisce i protocolli effettivi
• Larchitettura di rete definisce, livello per
  livello, i protocolli effettivi

Open Systems Interconnection (OSI) uno standard
su cui si basano i protocolli prodotto dalla
International Standard Organization
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STRATIFICAZIONE OSI
APPLICAZIONE 7
PRESENTAZIONE 6
SESSIONE 5
TRASPORTO 4
RETE 3
COMUNICAZIONE 2
FISICO 1
Felice Correva Rotolando Tra Spinose Piante
di Acacia
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Protocol Data Unit

• Lunità dei dati scambiata ad un certo livello
  tra peer entity viene chiamata Protocol Data Unit
  
• PDU a livello di trasporto ? segmento
• PDU a livello di rete ? pacchetto
• PDU a livello comunicazione ? frame

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Incapsulamento

• Mentre le informazioni discendono attraverso i
  livelli cambiano il proprio formato su ciascun
  livello incapsulamento
• Quando i dati risalgono, ciascuna intestazione
  determina in che modo spostare i dati per i vari
  livelli
• a ciascun livello si staccano le intestazioni dei
  livelli precedenti in modo di avere lo stesso
  formato del livello analogo alla parte
  trasmissione.

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I livelli secondo il modello OSI
APPLICAZIONE Fornisce una serie di interfacce utilizzabili dalle applicazioni e quindi consente laccesso ai servizi di rete
PRESENTAZIONE Converte i dati in un formato generico per le tramissione in rete e viceversa
SESSIONE Consente a due parti di tenere comunicazioni continuative
TRASPORTO Gestisce la tramissione dati attraverso la rete
RETE Gestisce i messaggi in viaggio e traduce indirizzi e nomi tra logici e fisici
COMUNICAZIONE Tra strato della rete e strato fisico. Impacchetta dati grezzi in frame da consegnare alla rete
FISICO Converte i bit in segnali e i segnali in bit
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Livello 1 e 2

• Livello 1 Fisico
• Si preoccupa di trasmettere sequenze binarie sul
  canale di comunicazione
• A questo livello si specificano
• tensioni dello 0 e del 1
• tipi, dimensioni, impedenze dei cavi
• tipi di connettori
• Il livello fisico è nel dominio dell'ingegneria
  elettronica

• Livello 2 Data Link
• Ha come scopo la trasmissione affidabile di
  pacchetti di dati (frames)
• Verifica della presenza di errori aggiungendo
  delle FCS (Frame Control Sequence)
• Può gestire meccanismi di correzione di errori
  tramite ritrasmissione

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Livello 3 e 4

• Livello 3 Network
• Determina il modo migliore per spostare i dati da
  un host allaltro.
• Gestisce lindirizzamento dei messaggi e la
  traduzione degli indirizzi da logici a fisici
• Determina la strada che i dati percorrono tra
  lhost mittente e lhost destinatario
• Il livello 3 deve inoltre
• provvedere instradamenti alternativi in caso di
  guasti
• evitare le congestioni della rete
• Frammentare i pacchetti se fossero troppo grandi
  per il livello sottostante

• Livello 4 Trasporto
• Responsabile della consegna affidabile del
  messaggio dallorigine a destinazione
• è il vero livello end-to-end, è cioè il primo
  livello che ignora la struttura della rete
• Fornisce un ripristino degli errori ed un
  controllo di flusso in modo da soddisfare la
  qualità del servizio

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Livello 5 e 6

• Livello 5 Sessione
• è responsabile dell'organizzazione del dialogo
  tra due programmi applicativi e del conseguente
  scambio di dati

• Livello 6 Presentazione
• Il livello di presentazione gestisce la sintassi
  dell'informazione da trasferire (es. ASCII o
  EBCDIC)
• Altre funzioni di questo livello sono la
  compressione dei dati, la crittografia e
  l'autenticazione

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Livello 7

• Livello 7 Applicazione
• É 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
• FTAM File Transfer and Access Management
• X400 Posta Elettronica
• X500 Directory Service

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Protocolli di rete e di trasporto

• Protocolli di trasporto responsabili di
  assicurare la consegna dei dati
• TCP (Transmission Control Protocol)
• SPX (sequenced packet eXchange)
• NetBIOS
• ATP (AppleTalk Transaction Protocol)

• Protocolli di rete usati per linstradamento e
  per gli indirizzi
• IP (Internet Protocol)
• IPX (Internetwork Packet eXchange) Novell
• NetBEUI (IBM e Microsoft)
• DDP (Delivery Datagram Protocol) Apple in
  AppleTalk

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Host e router nel modello OSI
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Architettura TCP/IP il modello

• Essendo il TCP/IP precedente alla definizione del
  modello OSI, non implementa tutte le funzioni
  specificate da quest'ultimo
• inoltre alcune funzioni sono implementate in
  livelli diversi rispetto a quanto teorizzato dal
  modello.
• L'architettura TCP/IP non specifica i livelli 1-
  2 della rete e permette sostanzialmente
  l'utilizzo di qualunque livello 1-2 già
  disponibile.
• Il TCP/IP non fa quindi alcuna assunzione sulla
  tecnologia del livello sottostante limitandosi
  eventualmente ad adottare alcuni meccanismi di
  adattamento (ad esempio ARP) per operare su tutti
  i tipi di tecnologie di livello 1-2.

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Livello Network Interface (comunicazione-fisico)

• Fornisce e riceve frame sul cavo che dipende dal
  tipo di rete
• Non è caratterizzato da un particolare protocollo
  TCP/IP, ma di fatto è compatibile con tutti i
  protocolli standard
• Ethernet
• Token ring
• Frame Relay
• X.25
• ISDN
• Etc.

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Livello Internet

• Protocollo IP che svolge tre funzioni principali
• Indirizzamento
• La suddivisione in pacchetti
• Linstradamento
• Contine quattro protocolli di supporto ARP,
  RARP, ICMP, IGMP
• Protocollo di datagramm non affidabile
• Si limita a svolgere le funzioni basilari della
  trasmissione assicurando grande efficienza
  allintero processo.

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Livello trasporto

• Fornisce una comunicazione tra un capo e laltro
  tra gli host
• TCP
• Comunicazione orientata alla connessione
• Alto grado di affidabilità ed elevata efficienza

• UDP
• Servizio senza connessione
• Nessuna garanzia (demandata alle applicazioni)
• Solo controllo degli errori nellintestazione
• UDP ?? TCP lettera normale ?? raccomandata

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Livello Applicativo

• Applicazioni che si connettono o che comunicano
  con host su reti remote
• Categorie in ambiente windows
• Applicazioni Winsock che utilizzano le funzioni
  di interfaccia API del servizio socket di windows
  (ftp, telnet, irc,.)
• Applicazioni NETBIOS che usano nomi e servizi di
  recapito dei messaggi Netbios su una rete TCP/IP

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Confronto modello OSI e TCP/IP
APPLICAZIONE APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI APPLICAZIONI
APPLICAZIONE SMTP SMTP FTP TELNET DNS SNMP SNMP NFS
PRESENTAZIONE SMTP SMTP FTP TELNET DNS SNMP SNMP NFS
SESSIONE SMTP SMTP FTP TELNET DNS SNMP SNMP NFS
TRASPORTO TCP TCP TCP TCP TCP UDP UDP UDP
RETE ICMP IP IP IP IP ARP RARP RARP
RETE IGMP IP IP IP IP ARP RARP RARP
COMUNICAZIONE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE
FISICO PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE
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Standard OSI vs TCP/IP (by net-library
Politecnico di Torino)
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Confronto modello OSI e TCP/IP
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Pregi e difetti del modello OSI

• Modello molto utile per discutere di reti di
  calcolatori
• Cattiva tecnologia sia il modello che i
  protocolli sono difettosi
• Cattive implementazioni pesanti, poco
  maneggevoli e lente
• Cattiva politica è stato sempre visto come una
  creatura dei signori delle telecomunicazioni

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Pregi e difetti del modello TCP/IP
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Indirizzamento
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Versioni IP

• Versione 4
• La più diffusa
• Indirizzi IP a 32 bit non più sufficienti
• Versione 5
• Basata sul modello OSI e mai superato la versione
  di proposta
• Versione 6 (IPv6)
• Indirizzi a 128 bit
• Formato di pacchetto molto semplificato e reso
  più flessibile
• ICMPv6 contiene ICMP,IGMP,ARP e RARP scompare

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Bibliografia

• Tanenbaum Computer Networks 4 ed
• Cap. 1 pagine 26 - 77
• Tanenbaum Reti di Computer
• Cap. 1 pagine 16 68
• Comer Internet e Reti di Calcolatori
• Capitoli 14 e 15
• Comer Internetworking con TCP/IP
• Capitolo 11

Lezione 2
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Trasferimento dati tra due sistemi A e B
36
Architetture di rete

• SNA System Network Architecture, architettura di
  rete dei sistemi IBM
• DNA Digital Network Architecture, meglio nota
  con il nome di DECNET è la rete della Digital
• Internet Protocol Suite, meglio nota con il nome
  di TCP/IP

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PDU Protocol Data Unit
SDU Service Data Unit