Title: Corso di laurea in INFORMATICA
1Corso di laureainINFORMATICA
- RETI di CALCOLATORI A.A. 2003/2004
- Modello OSI ed architettura TCP/IP
- Alberto Polzonetti
- alberto.polzonetti_at_unicam.it
2Architetture 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
3Layers
- 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
4Interfacce
- 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
5Primitive di definizione del servizio
6Servizi e protocolli
7Gerarchie
8Comunicazione multi-livello (analogia)
9Flusso di informazioni per supportare la
comunicazione virtuale al livello 5
10Livelli, 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).
11MODELLO 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
12STRATIFICAZIONE OSI
APPLICAZIONE 7
PRESENTAZIONE 6
SESSIONE 5
TRASPORTO 4
RETE 3
COMUNICAZIONE 2
FISICO 1
Felice Correva Rotolando Tra Spinose Piante
di Acacia
13Protocol 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
14Incapsulamento
- 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.
15I 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
16Livello 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
17Livello 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
18Livello 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
19Livello 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
20Protocolli 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
21Host e router nel modello OSI
22Architettura 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 giÃ
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.
23Livello 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.
24Livello 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.
25Livello 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
26Livello 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
27Confronto 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
28Standard OSI vs TCP/IP (by net-library
Politecnico di Torino)
29Confronto modello OSI e TCP/IP
30Pregi 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
31Pregi e difetti del modello TCP/IP
32Indirizzamento
33Versioni 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
34Bibliografia
- 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
35Trasferimento dati tra due sistemi A e B
36Architetture 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
37PDU Protocol Data Unit
SDU Service Data Unit