Fondamenti di Networking

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Fondamenti di Networking

• Iarno Pagliani
• Cisco Certified Security Professional
• RSA SecureID Systems Engineer
• iarno.pagliani_at_gmail.com
• Site www.homeworks.it

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Agenda

• Il modello OSI e TCP/IP
• Cablaggio e tecnologie Ethernet
• Tipologie di rete
• Fondamenti di Switching e Routing
• Indirizzamento IP e subnet mask
• Protocolli principali
• Laboratorio

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Il modello OSI e TCP/IP
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Il modello OSI e TCP/IP

• Open Systems Interconnection (meglio conosciuto
  come Modello ISO/OSI) è uno standard stabilito
  nel 1978 dall'International Organization for
  Standardization, il principale ente di
  standardizzazione internazionale, (ISO), che
  stabilisce una pila di protocolli in 7 livelli.

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Il modello OSI e TCP/IP

• Un modello standard di riferimento per
  l'interconnessione di sistemi aperti.
• Il modello ISO/OSI è costituito da una pila (o
  stack) di protocolli attraverso i quali viene
  ridotta la complessità implementativa di un
  sistema di comunicazione per il networking.

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Il modello OSI e TCP/IP

• Riduce la complessità dividendo la comunicazione
  in parti più piccole e semplici.
• Standardizza le comunicazioni fra hardware e
  software differenti.
• Permette linteroperabilità di apparecchiature di
  produttori diversi.
• Sviluppo tecnologico più veloce, isolando i
  cambiamenti a un livello alla volta.

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Il modello OSI e TCP/IP
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Livello 7 applicazione

• Obiettivo interfacciare utente e macchina.
• es. Telnet, HTTP

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Livello 6 presentazione

• Obiettivo
• trasformare i dati forniti dalle applicazioni in
  un formato standardizzato e offrire servizi di
  comunicazione comuni, come la crittografia, la
  compressione del testo e la riformattazione.
• es. JPEG,ASCII

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Livello 5 sessione

• Obiettivo
• controllare la comunicazione tra applicazioni.
  Stabilire, mantenere e terminare connessioni
  (sessioni) tra applicazioni cooperanti.
• es. Sistema Operativo

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Livello 4 trasporto (messaggio)

• Obiettivo
• permettere un trasferimento di dati trasparente
  e affidabile (implementando anche un controllo
  degli errori e delle perdite) tra due host.
• es. TCP, UDP, SPX

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Livello 3 rete (pacchetto)

• Obiettivo
• rende i livelli superiori indipendenti dai
  meccanismi e dalle tecnologie di trasmissione
  usate per la connessione. Si occupa di stabilire,
  mantenere e terminare una connessione.
• es. IP, IPX

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Livello 2 datalink (trama)

• Obiettivo
• permettere il trasferimento affidabile di dati
  attraverso il livello fisico. Invia trame di dati
  con la necessaria sincronizzazione ed effettua un
  controllo degli errori e delle perdite di
  segnale.
• es. 802.3/802.2, HDLS

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Livello 1 fisico

• Obiettivo
• trasmettere un flusso di dati non strutturati
  attraverso un collegamento fisico, occupandosi
  della forma e del voltaggio del segnale. Ha a che
  fare con le procedure meccaniche e elettroniche
  necessarie a stabilire, mantenere e disattivare
  un collegamento fisico.
• es. EIA/TIA-232, V.35

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Il modello OSI e TCP/IP
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Il modello OSI e TCP/IP
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Il modello OSI e TCP/IP

• La suite di protocolli Internet è un insieme di
  protocolli di rete che implementa la pila di
  protocolli su cui funziona Internet.
• É chiamata suite di protocolli TCP/IP, in
  funzione dei due più importanti protocolli in
  essa definiti il Transmission Control Protocol
  (TCP) e l'Internet Protocol (IP).

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Il modello OSI e TCP/IP

• La differenza sostanziale fra TCP/IP e ISO/OSI
  consiste nel fatto che nel TCP/IP il layer
  applicativo è esterno alla pila di protocolli.
• I layer sono dunque solo 5 (applicazione,
  trasporto, rete, data-link, fisico) e i livelli
  sessione, presentazione sono assenti perché
  implementati (eventualmente) altrove.

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Il modello OSI e TCP/IP
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Suite di protocolli Internet

• Livello applicazioni
• HTTP, SMTP, POP3, IMAP, FTP, DNS SSH, IRC, SNMP,
  SIP, RTSP, Rsync, Telnet, HSRP, BitTorrent,
  RTP,...
• Livello di trasporto
• TCP, UDP, SCTP, DCCP ...
• Livello di internetworking
• IPv4, IPv6, DHCP, ICMP, BGP, OSPF, RIP, Ipsec...
• Livello di collegamento
• Ethernet, WiFi, PPP, Token ring, ARP, ATM, FDDI,
  LLC, SLIP ...
• Livello fisico
• Doppino, Fibra ottica, Cavo coassiale, WiFi ...

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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• Il Cablaggio è costituito dagli impianti fisici
• Le caratteristiche elettriche e le lunghezze dei
  cavi e dei connettori impiegati influenzano le
  tipologie di reti locali realizzabili

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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• Cavi Rame UTP/STP (connettori RJ-45) è
  utilizzato in particolare per il cablaggio delle
  reti locali secondo gli standard Ethernet / IEEE
  802.3
• Le fibre ottiche monomodali diametro del core
  8 µm e 10 µm e multimodali diametro del core di
  50 µm o 62.5 µm

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Cablaggio e tecnologie Ethernet
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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• Lo standard Institute of Electrical and
  Electronics Engineers 802.3 descrive
• Una tecnologia per reti locali (LAN)
• occupa il livello fisico e la parte inferiore
  del livello datalink LLC (Logical Link Control) e
  MAC (Media Access Control).
• LLC è comune a tutti gli standard della famiglia
  IEEE 802, mentre il sottolivello MAC è più
  strettamente legato al livello fisico

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Cablaggio e tecnologie Ethernet
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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• Le caratteristiche di 802.3 sono ben riassunte
  nell'acronimo CSMA/CD
• Carrier Sense ogni stazione sulla rete locale
  ascolta continuamente il mezzo trasmissivo
• Multiple Access il mezzo trasmissivo è condiviso
  da ogni stazione
• Collision Detection le stazioni sono in grado di
  rilevare la presenza di collisioni dovute alla
  trasmissione simultanea, e reagire di
  conseguenza.

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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• 802.3 prevede esclusivamente trasmissioni via
  cavo in banda base a velocità di 10, 100 e 1000
  Mbps, su cavi coassiali, doppini intrecciati
  (schermati e non) e fibre ottiche.
• Acronimi usati per le varie implementazioni del
  livello fisico, tutti del tipo ltNgtBaseltAgt, ad
  esempio 100Base-TX (Fast Ethernet) 100Base-FX
  1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-T

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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• IEEE 802.1 Higher layer LAN protocols
• IEEE 802.2 Logical link control
• IEEE 802.3 Ethernet
• IEEE 802.4 Token bus (dismesso)
• IEEE 802.5 Token Ring
• IEEE 802.11 Wireless local area network
• IEEE 802.13 (non utilizzato)
• IEEE 802.14 Cable modem (dismesso)
• IEEE 802.15 Wireless personal area network
• IEEE 802.16 WiMAX

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Cablaggio e tecnologie Ethernet

• Ethernet attualmente è il sistema LAN più
  diffuso per diverse ragioni
• È nata molto presto e si è diffusa velocemente
  per cui l'uscita di nuove tecnologie come FDDI ed
  ATM hanno trovato il campo occupato.
• Rispetto ai sistemi concorrenti è più economica e
  facile da usare.
• Funziona bene e genera pochi problemi.
• È adeguata all'utilizzo con TCP/IP.

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Tipologie di rete

• LAN local area network, in italiano rete locale.
• WAN (wide area network) è una rete geografica
• MAN rete metropolitan area network
• WLAN wireless local area network, indica una
  rete locale senza fili che sfrutta la
  tecnologia wireless
• PANPersonal Area Network

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Tipologie di rete

• Rete a stella o stella estesa
• Rete a bus
• Rete ad anello o token ring
• Rete mesh
• Rete full-mesh
• Rete hub and spoke

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Tipologie di rete
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Fondamenti di Switching e Routing
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Fondamenti di Switching e Routing

• BRIDGE e SWITCH dispositivo di rete che si
  colloca al livello datalink del modello ISO/OSI.
  In grado di individuare l'indirizzo del nodo
  mittente e del nodo destinatario.
• Il comportamento del bridge è simile a quello
  dello switch, ma il suo ruolo nell'architettura
  di una rete è analogo ...

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Fondamenti di Switching e Routing

• ... a quello del repeater introdotto per ridurre
  le collisioni. In aggiunta maggiore
  espandibilità in termini di numero di
  porte performance migliori funzionalità
  (Spanning Tree, LAN virtuali (VLANs), QoS
  (Quality of Service))

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Fondamenti di Switching e Routing

• Esistono tre tipologie di instradamento che
  possono essere utilizzate da uno switch
• cut-through
• store-and-forward
• fragment-free (64bytes)

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Fondamenti di Switching e Routing

• Indirizzo MAC viene detto anche indirizzo fisico
  o indirizzo ethernet o indirizzo LAN, ed è un
  codice di 48 bit (6 byte) assegnato in modo
  univoco ad ogni scheda di rete ethernet prodotta
  al mondo 00-50-FC-A0-67-2C
• http//www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

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Fondamenti di Switching e Routing

• Unicast Indirizzi individuali legati alle NIC.
• Broadcast Identificano tutti gli indirizzi.
• (FFFF.FFFF.FFFF)
• Multicast Identificano un gruppo di indirizzi.
• (0100.5Exx.xxxx)

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Fondamenti di Switching e Routing

• Comunicazione a livello due

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Fondamenti di Switching e Routing

• I router operando a livello 3 non utilizzano il
  MAC address ma l'indirizzo IP per cui vanno
  configurati
• Indirizzo IP è un numero che identifica
  univocamente nell'ambito di una singola rete i
  dispositivi collegati

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Fondamenti di Switching e Routing

• Comunicazione a Livello TRE

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Indirizzamento IP e subnet mask

• Le classi di indirizzi IP
• Classe A il primo byte rappresenta la rete, gli
  altri l'host 0-127.x.x.x. La maschera di rete
  è 255.0.0.0, o /8. Questi indirizzi iniziano
  tutti con un bit a 0.
• Classe B i primi due byte rappresentano la rete,
  gli altri l'host 128-191.y.x.x (gli y sono
  parte dell'indirizzo di rete, gli x
  dell'indirizzo di host). La maschera di rete è
  255.255.0.0, o /16. Questi indirizzi iniziano con
  la sequenza 10
• Classe C i primi 3 byte rappresentano la rete,
  gli altri l'host 192-223.y.y.x. La maschera di
  rete è 255.255.255.0, o /24. Questi indirizzi
  iniziano con la sequenza 110

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Indirizzamento IP e subnet mask

• Le classi di indirizzi IP
• Classe D riservata agli indirizzi multicast
• 224-239.x.x.x. Questi indirizzi cominciano con
  la sequenza 1110. Non hanno maschera di rete,
  essendo tutti e 32 i bit dell'indirizzo
  utilizzati per indicare un gruppo, non un singolo
  host.
• Classe E riservata per usi futuri
  240-255.x.x.x. Questi indirizzi cominciano con
  la sequenza 1111 e non è definita una maschera di
  rete

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Indirizzamento IP e subnet mask

• Le classi di indirizzi IP privati
• (RFC 1918)
• 10.0.0.0 gt 10.255.255.255
• 172.16.0.0 gt 172.31.255.255
• 192.168.0.0 -gt 192.168.255.255

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Indirizzamento IP e subnet mask

• Le classi di indirizzi vari
• Localhost Loopback Address
• 127.0.0.0 127.255.255.255
• Zeroconf
• 169.254.0.0 169.254.255.255
• Multicast
• 224.0.0.0 - 239.255.255.255

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Fondamenti di Switching e Routing
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Protocolli principali TCP
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Protocolli principali TCP

• Quando due computer utilizzano TCP devono
  innanzittutto creare una sessione utilizzano la
  procedura handshaking a tre vie per creare una
  sessione affidabile.Host A manda a Host B un
  segmento TCP attivando il flag SYN
• Host A indica che il campo Sequence number è
  valido e che quindi deve essere letto
• ISN Initial Sequence Number
• Host B risponde a Host A con i flag SYN e ACK
  attivi.
• Host B risonde indicando un proprio ISN e attiva
  l'ACK indicando l'ISN1 di Host A
• Host A risponde a sua volta con il flag ACK.
• Host A attiva l'ACK indicando l'ISN1 di PC2
• La comunicazione è stabilita e Host A può
  iniziare ad inviare gli altri segmenti.

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Protocolli principali TCP

• SYN1 ACK0 SEQ-NUMX
• CLIENT --------------------------------------gt
  SERVER
• SYN1 ACK1 SEQ-NUMY ACK-NUMX1
• CLIENT lt--------------------------------------
  SERVER
• ACK1 SEQ-NUMX1 ACK-NUMY1
  
• CLIENT --------------------------------------gt
  SERVER

SEQ-NUM1000 ACK-NUM5000 DATI100 byte CLIENT
--------------------------------------gt
SERVER SEQ-NUM5000 ACK-NUM1100 DATI250
byte CLIENT lt------------------------------------
-- SERVER SEQ-NUM1100 ACK-NUM5250 DATI150
byte CLIENT -------------------------------------
-gt SERVER SEQ-NUM5250 ACK-NUM1250 DATI0
byte CLIENT lt------------------------------------
-- SERVER
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Protocolli principali UDP
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Protocolli principali ICMP

• Il protocollo ICMP (Internet Control Message
  Protocol) è un protocollo di servizio che si
  preoccupa di trasmettere informazioni riguardanti
  malfunzionamenti, informazioni di controllo o
  messaggi tra i vari componenti di una rete di
  calcolatori.
• ICMP è incapsulato direttamente in IP, non è
  quindi garantita la consegna a destinazione dei
  pacchetti. Viene utilizzato da molti programmi,
  tra cui ping e traceroute.

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Protocolli principali ICMP
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Protocolli principali ICMP

• 0 Echo reply
• 3 Destinazione irraggiungibile
• 4 Source quench
• 5 Redirect
• 6 Indirizzo host alternativo
• 8 Echo request
• 9 Router advertisement
• 10 Router selection
• 11 Richiesta scaduta
• 12 Errore nei parameteri
• 13 Timestamp request
• 14 Timestamp reply
• 15 Information Request
• 16 Information Reply

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Protocolli principali

• Applicazione Protocollo Applicazione Transport
• Posta Elettronica SMTP TCP
• Accesso Remoto Telnet TCP
• Trasferimento File FTP TCP
• Web HTTP TCP
• Server file remoto NFS tipicamente UDP
• Telefonia Internet proprietario tipicamente
  UDP
• Gestione della rete SNMP tipicamente UDP
• Protocollo Routing RIP tipicamente UDP
• Risoluzione Nomi DNS tipicamente UDP

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RFC - Request For Comments

• Definiscono gli standard di Internet e vengono
  costantemente aggiornati
• http//rfc.altervista.org/

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Domande