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1 Nozioni di base sulle reti. 2 Obiettivi l Panoramica sulle reti –tecnologie, potenzialità, limiti l Conoscere gli standard, protocolli e metodi di accesso.

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1 1 Nozioni di base sulle reti

2 2 Obiettivi l Panoramica sulle reti –tecnologie, potenzialità, limiti l Conoscere gli standard, protocolli e metodi di accesso l Identificare le principali architetture di rete l Conoscere le differenze tra reti locali e geografiche l Identificare i componenti di base di Internet –approfondimenti sul protocollo TCP/IP l Configurazione e utilizzo di una rete locale

3 3 Che cosè una rete l Componenti –Computer e altri dispositivi (nodi) –Mezzo trasmissivo (media) –Software l Vantaggi dellutilizzo delle reti –economia –affidabilità –risparmio –crescita graduale l Reti locali e reti geografiche l Reti interconnesse

4 4 Tipi di...reti AmbitoDistanzaTipo ComputerCircuito stampato 0,1mparallelismo Sistema 1mmultiproc. Stanza 10mcluster RetiEdificio100mLAN Comprensorio 1KmLAN estesa Città 10KmMAN Nazione100Km Continente 1000KmWAN Mondo 10000Km

5 5 Le reti locali - una definizione apparecchiature indipendenti un'area delimitata canale fisico a velocità elevata basso tasso d'errore Una LAN è un sistema di comunicazione che permette ad apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro, entro un'area delimitata, utilizzando un canale fisico a velocità elevata e con basso tasso d'errore.

6 6 Le reti locali l Non cè attraversamento di suolo pubblico l Reti peer-to-peer –pochi utenti –scarse esigenze di sicurezza l sicurezza a livello di condivisione l Reti basate su server –maggiore sicurezza l sicurezza a livello utente –amministrazione centralizzata

7 7 La struttura della rete l Diversi tipi di collegamenti: –Punto-Punto –Multipunto –Broadcast

8 8 La struttura della rete l Topologie standard di rete –a bus l bus cablata a stella (hub) –a stella –ad anello l anello cablato a stella

9 9 Pregi e difetti delle topologie l Bus –economicità –facilità di installazione ed espansione –problemi sul cavo si riflettono sullintera rete –difficoltà di trovare guasti sul cavo –forte riduzione delle prestazione con molti utenti (traffico broadcast) l Anello –buone prestazioni indipendentemente dal numero di nodi –problemi su un computer si possono riflettere sullintera rete

10 10 Pregi e difetti delle topologie (2) l Stella –facilità di installazione ed espansione –controllo centralizzato –utilizzo con diversi tipi di cavo –guasto su un cavo blocca solo il nodo interessato –guasto del nodo centrale blocca lintera rete –richiesta di maggiore cablaggio

11 11 I mezzi trasmissivi l Cavi –coassiale l reti senza hub –thick 500mt –thin (RG-58) 185mt –doppino ritorto (twisted pair) l reti con hub –schermato (STP) 100mt –non schermato (UTP) 100mt –fibra ottica ~2Km

12 12 I mezzi trasmissivi l Il cavo coassiale

13 13 I mezzi trasmissivi l Il doppino (TP - twisted pair)

14 14 I mezzi trasmissivi l Categorie dei doppini

15 15 I mezzi trasmissivi l I connettori RJ45

16 16 I mezzi trasmissivi l Le fibre ottiche

17 17 I mezzi trasmissivi l I connettori per fibre ottiche

18 18 I mezzi trasmissivi (2) l Senza cavi (wireless) –infrarossi –radio

19 19 Gli adattatori di rete l Scheda di rete –interfaccia di connessione fisica tra il computer e il cavo –ha un proprio indirizzo di rete univoco (MAC ID) –converte i dati da paralleli a seriali e viceversa –per PC: tipo di bus l ISA (8/16 bit) l EISA (32 bit) l MCA (16/32 bit) l PCI (32 bit PnP) –tipo di connettore l BNC l AUI l RJ45

20 20 Le architetture di rete concetti fondamentali l Concetto di Architettura a strati

21 21 Le architetture di rete concetti fondamentali l Il problema dei due filosofi

22 22 Il modello standard di riferimento l Lo standard ISO/OSI –una base comune su cui sviluppare standard per l'interconnessione di sistemi informatici –un modello rispetto a cui confrontare le architetture di rete –creato nel 1978 dallISO (International Standards Organization)

23 23 Il modello ISO/OSI l Larchitettura a livelli del modello OSI

24 24 Il modello ISO/OSI (2) l Ogni livello comunica solo con i livelli immediatamente superiore e inferiore l I livelli sono separati da interfacce l Gli scambi tra livelli paritetici sono i protocolli l Lo scopo di ogni livello è di fornire servizi per il livello immediatamente superiore mascherando la complessità dei livelli inferiori l I dati passano da un livello allaltro sotto forma di pacchetti l Ogni livello aggiunge informazioni di controllo

25 25 Il modello ISO/OSI (3)

26 26 Il modello ISO/OSI (4) l Livello 7 (Applicazione - Application) –User data –servizi direttamente accessibili dalle applicazioni (condivisione file, posta elettronica ecc.) –Problema tipico: nome del destinatario l Livello 6 (Presentazione - Presentation) –Encrypted User Data –eliminare le differenze di sintassi e codifica dei dati (ad es. trascodifica ASCII - EBCDIC) –compressione e cifratura l Livello 5 (Sessione - Session) –Message –consente linstaurarsi della connessione tra applicazioni su diversi computer (sessione o circuito virtuale) –controlli di sicurezza (checkpoint)

27 27 Il modello ISO/OSI (5) l Livello 4 (Trasporto - Transport) –Packet sequence –frammentazione dei dati (pacchetti), correzione degli errori di trasmissione –assicura che i pacchetti vengano trasmessi e ricevuti correttamente l Livello 3 (Rete - Network) –Packet –traduce gli indirizzi logici in fisici e determina il percorso per raggiungere la destinazione o decidere linstradamento (routing)

28 28 Il modello ISO/OSI (6) l Livello 2 (Data Link) –Frame –gestisce i frame e li trasmette allo strato fisico –controllo dellaccesso al media l Livello 1 (Fisico - Physical) –Bit stream –comunica direttamente i dati, ora ridotti a flussi di segnale, sul mezzo trasmissivo –vede singoli bit –si preoccupa delle caratteristiche dei media usati l cavi, connettori

29 29 I protocolli l Esistono molti diversi protocolli l I protocolli operano a vari livelli l Alcuni protocolli lavorano in gruppo (stack)

30 30 Tipi di protocolli l Protocolli applicativi –operano ai livelli –interazione tra applicazioni e scambio dati –SMTP, FTP, NFS l Protocolli di trasporto –operano al livello 4 –si identifica spesso il termine protocollo con questo tipo –TCP, SPX, NetBEUI

31 31 Tipi di protocolli (2) l Protocolli di rete –operano ai livelli –gestiscono indirizzi e informazioni di routing, controllo degli errori e richieste di ripetizione della trasmissione –IP, IPX, NWLink, NetBEUI l TCP/IP: stack di protocolli di internetworking l NetBEUI: semplice protocollo per reti non interconnesse l IPX/SPX: protocolli legati ai sistemi di rete Novell

32 32 Protocolli connessi e non l Modalità connessa –creazione della connessione –trasferimento dei dati –chiusura della connessione –simile ad una telefonata l Modalità non connessa –unica fase: invio del pacchetto –denominato anche datagram –simile ad una spedizione postale

33 33 Protocolli connessi e non (2) l Livello 1: non applicabile l Livello 2 –reti locali: non connesso –reti geografiche: connesso l Livello 3: generalmente non connesso l Livello 4: generalmente connesso l Livello 5/6/7: connesso o non connesso

34 34 Protocolli connessi e non (3) l Due opinioni diverse sul tema Dove collocare la complessità? –Servizi senza connessione l la rete deve solo trasportare i bit, le reti sono intrinsecamente inaffidabili, i controlli devono essere fatti dagli host l la potenza di calcolo elevata ed economica, conviene collocare la complessità negli host –Servizi orientati alla connessione l la rete deve fornire un servizio di trasporto affidabile l soluzione spinta dalle società di telecomunicazione

35 35 Il progetto IEEE 802

36 36 Modi di accesso al canale di trasmissione l CSMA/CD –Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection l CSMA/CA –Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance l Token passing l Demand priority

37 37 CSMA/CD -1

38 38 CSMA/CD - 2

39 39 Le principali architetture di rete livelli 1-2 l Ethernet –il tipo di rete più diffuso in ambito PC –accesso CSMA/CD (IEEE 802.3) –10Mbps o 100Mbps(Fast Ethernet) –Tipologie di cablaggio l 10BaseT –10Mbps, doppino, RJ45, hub (bus cablato a stella) l 10Base2 –10Mbps, thin coaxial, BNC (a bus) l 10Base5 –10Mbps, thick coaxial, AUI (a bus) l 10BaseFL –10mBPS, fibra ottica (a bus) l 100BaseX –100Mbps, doppino cat. 5, hub (bus cablato a stella)

40 40 Le principali architetture di rete livelli 1-2 (2) l Token Ring (IEEE 802.5) –il tipo di rete più diffuso in ambito IBM –accesso Token passing –topologia ad anello cablato a stella –velocità da 4 a 16Mbps l FDDI –Standard per LAN in fibra ottica –accesso a token –Fiber Data Distribution Interface –per dorsali –100Mbps –max estensione: 100Km

41 41 I dispositivi di rete l Hub –livello 1 (fisico) –centralizza reti basate su doppino –spesso anche porte BNC l Repeater –livello 1 (fisico) –rigenera il segnale per incrementare la distanza l Bridge –livello 2 (data link) –segmentazione della rete (broadcast domain) –esegue il routing basato su indirizzi hardware (MAC) –connessione di media diversi l Switch –livello 1 (fisico) –opera come un bridge a livello fisico –ottimizza le prestazioni della rete –usato nelle reti 100Mbit Fast Ethernet

42 42 I dispositivi di rete (2) l Router –livello 3 (rete) –esegue il routing basato sugli indirizzi di rete organizzate in tabelle di routing –scambia informazioni con gli altri router per ottimizzare il traffico di rete –è in pratica un computer dedicato –non può trattare protocolli non routabili –non fa transitare il traffico broadcasting

43 43 I dispositivi di rete (3) l Brouter –livelli 2 o 3 –agisce come un router per alcuni protocolli e come bridge per altri l Gateway –tutti i livelli a partire dal 4° –permette la comunicazione tra diversi sistemi operativi –spesso realizzato solo mediante software

44 44 Linternetworking l Partizionare una LAN

45 45 Linternetworking l Connettere più LAN

46 46 Linternetworking l Bridge, router, gateway

47 47 Linternetworking l Switch

48 48 Le reti geografiche l Le LAN hanno limitazioni fisiche e relative alla distanza l Utilizzando dispositivi di rete e servizi di comunicazione le LAN si possono espandere l Le WAN sono in pratica combinazioni di LAN connesse tramite collegamenti WAN l Alle WAN possono anche collegarsi singoli computer (ad es. connessione Internet da casa) l I collegamenti WAN sono generalmente noleggiati dai provider

49 49 Connessioni analogiche (livello fisico) l PSTN –Public Switched Telephone Network –è la comune rete telefonica –E una rete progettata per comunicazioni vocali –Commutazione di circuito –Richiede lutilizzo dei modem –Linee commutate o dedicate (CDA)

50 50 Il modem l Trasforma il segnale digitale in analogico e viceversa l MO: modulazione l DEM: demodulazione l Hardware –interni –esterni –interfaccia verso il computer (seriale, RS-232) –interfaccia verso la rete telefonica l Tipi –sincroni l maggiore complessità e costo, migliori prestazioni –asincroni l tipo più diffuso, prestazioni limitate

51 51 Standard per i modem l De facto –Hayes l software, comandi AT –MNP l controllo degli errori (MNP 4) l compressione (MNP 5) l De jure –CCITT (ora ITU) l V.xx –V.22bis 2.400bps –V bps –V bps –V bps –V.42bis57.600bps con compressione –V bps

52 52 Connessioni digitali (livello fisico) l Evoluzione delle connessioni analogiche l Non richiedono modem ma particolari adattatori

53 53 Connessioni digitali (livello fisico) l Modem V90

54 54 Connessioni digitali (livello fisico) l ADSL, HDSL, xDSL –Asymmetric Digital Subscriber Line –High-bit-rate Digital Subscriber Line –Utilizzo ottimizzato del doppino esistente

55 55 Reti a commutazione di pacchetto l Concetto diverso dalla commutazione di circuito l Più utilizzatori condividono la stessa linea l I dati sono divisi in pacchetti e viaggiano indipendentemente sulla rete l Possibile modalità non connessa l Possibili circuiti virtuali –i pacchetti arrivano già nellordine corretto l SVC (Switched VC) l PVC (Permanent VC)

56 56 Reti a commutazione di pacchetto

57 57 Reti a commutazione di pacchetto

58 58 Reti a commutazione di pacchetto

59 59 Tecnologie WAN l ISDN l X.25 l Frame Relay l ATM

60 60 ISDN l Integrated Services Digital Network – in sostituzione delle linee analogiche esistenti –primo passo per lintegrazione delle diverse reti –3 canali (BRI - Basic Rate Interface) l 2 canali B di trasmissione a 64Kbps ciascuno l 1 canale D di servizio a 16Kbps –utilizza TA (Terminal Adapter) per il collegamento a computer oppure router ISDN per collegamento a LAN

61 61 ISDN

62 62 X.25 l Un insieme di protocolli per reti a commutazione di pacchetto l Velocità max 64Kbps l Utilizza Gateway X.25 per il collegamento alle LAN l Soluzione costosa e in parte obsoleta

63 63 Frame Relay l Evoluzione delle reti a commutazione di pacchetto come X.25 l Utilizza appositi router l Basata su PVC l Velocità max 2Mbps

64 64 ATM (Asynchronous Transfer Mode) l Nuovo standard definito nel 1988 l Rappresenta il futuro delle comunicazioni WAN l Mbps e oltre l Limitazione di velocità data dal mezzo di trasmissione (attualmente fibre ottiche) l Utilizzabile sia per LAN che per WAN alla stessa velocità l Richiede hardware speciale l Opera in modalità connessa

65 65 Larchitettura di rete TCP/IP l Commutazione di pacchetto l Nasce negli anni 70 per esigenze militari e accademiche l fine anni 70 Internet Protocol Suite –TCP (Transmission Control Protocol) –IP (Internet Protocol) l TCP/IP: è alla base di Internet

66 66 TCP/IP vs OSI

67 67 I livelli inferiori l TCP/IP non specifica i livelli 1 e 2 l Utilizza quelli disponibili e conformi ai vari standard l LAN –Ethernet, Token Ring, FDDI l WAN –X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, PSTN(tramite i protocolli SLIP e PPP) –anche via satellite!

68 68 Il protocollo IP l Livello 3 (Network) l Non connesso l Funzioni: –Instradamento –Frammentazione e riassemblaggio dei pacchetti –Rilevazione degli errori l Versioni –IPv4: attuale –IPv6: futura

69 69 Indirizzamento IP l Essenziale per linstradamento l Indirizzi univoci sulla rete l 32bit (4 byte) l Espressi scrivendo i valori decimali di ogni byte separati dal punto –Es.: l Ad ogni indirizzo si associa generalmente anche un nome

70 70 Gli indirizzi IP l Due o tre parti –Rete (Network) –Sottorete (Subnetwork) –Computer, router ecc., in generale denominato Host l Gli indirizzi sono associati alle interfacce l Esempio: un computer con due schede di rete Due indirizzi IP

71 71 Gli indirizzi IP (2) l Assegnati da ununica autorità l Univoci a livello mondiale l In USA: InterNIC l In Italia: GARR l Esistono anche indirizzi privati riservati per reti non interconnesse –rete 10.x.x.x –rete x.x

72 72 Gli indirizzi IP (3) l Cinque classi: A, B, C, D, E l Classe D: w compreso tra 224 e 239 –applicazioni multicast l Classe E: w compreso tra 240 e 255 –riservata a usi futuri

73 73 Gli indirizzi IP (4) l Le classi A, B, C

74 74 Il subnetting l Metodo per suddividere ulteriormente la rete l Un host ID viene diviso in: –Subnet –Host l Netmask –per definire lampiezza della subnet l Rete fisica Subnet IP

75 75 Lassegnazione degli indirizzi l Ogni interfaccia di rete conosce: –il proprio indirizzo –la netmask –lindirizzo IP del default gateway l il router a cui riferirsi per trasmettere fuori dalla propria subnet

76 76 Il routing l Allinterno della subnet: –nessun problema: stessa rete fisica –solo traduzione in indirizzo MAC (ARP e RARP) l Tra subnet: –mediante router (tabelle e protocolli di routing) –Attenzione: nel gergo IP i router sono spesso chiamati gateway!

77 77 Il routing

78 78 Il routing - un esempio

79 79 Il routing - un esempio

80 80 Il routing - un esempio

81 81 Il routing - un esempio

82 82 Il routing - un esempio

83 83 I protocolli TCP e UDP l Livello 4 (trasporto) l TCP –Connesso –fornisce servizi alle applicazioni che richiedono una trasmissione affidabile –le applicazioni possono disinteressarsi della gestione degli errori e dellordine dei pacchetti l UDP –Non connesso –Più semplice di TCP –Utilizzato per applicazioni che non necessitano di affidabilità –le applicazioni devono occuparsi della gestione degli errori e dellordine dei pacchetti

84 84 Le porte l Problema: i processi possono utilizzare più protocolli contemporaneamente. Ad esempio uno stesso computer può lavorare come server per il WWW, per FTP e per la posta elettronica. l Soluzione: –allindirizzo dellhost (IP address) utilizzato da IP (liv. 3) si aggiunge il numero di porta utilizzato da TCP o UDP (liv. 4) (socket - TSAP) l Numeri di porta: 16bit ( ) l Well Known Ports: –25: SMTP (posta in uscita) –80: WWW –21: FTP –110: POP3

85 85 Le porte

86 86 Header TCP e UPD

87 87 Gli applicativi l Telnet –Collegamento in emulazione terminale (a caratteri) l FTP –File Transfer Protocol l trasferimento file con conversione di codifica automatica tra computer diversi (ASCII-EBCDIC) l SMTP –Simple Mail Transfer Protocol l Posta elettronica ( ) l nome di posta l DNS –Domain Name Server l Database distribuito per gestire la corrispondenza tra nomi e indirizzi IP l NFS e Netbios –Network File System l Condivisione file

88 88 Gli applicativi (2) l SNMP –Simple Network Management Protocol l per la gestione tecnica degli apparati di rete l WWW-HTTP –World Wide Web-HyperText Transfer Protocol l servizio ipertestuale distribuito l ormai identificato con Internet! l Servizi multicast –Internet Radio –Videoconferenza –Web TV

89 89 I sistemi operativi di rete (LAN) l In origine: –Sistema operativo (MS-DOS) –Software di rete aggiunto l Attualmente: –Sistemi operativi con incluse funzionalità di rete (Windows9x) –Sistemi operativi di rete (Novell Netware, Windows-NT, Windows 2000, UNIX)

90 90 Le operazioni in rete –Client l redirector –intercetta le richieste dirette a risorse non locali l drive di rete l stampanti di rete –Server l condivisione delle risorse (sharing) l gestione degli utenti

91 91 I sistemi peer-to-peer –Ogni computer può essere contemporaneamente server e client –Non esiste un database centralizzato degli utenti –La sicurezza è basata su password associate alle risorse (ad es. una cartella o una stampante) condivise (sicurezza di tipo share-level) –Semplicità di gestione –Adatti per pochi utenti e poche risorse da condividere (max 10-20) –Non adatti per reti interconnesse –Esempio: l reti Microsoft basate su Workgroup –Windows 3.11 for Workgroup –Windows 9x

92 92 I sistemi server-based –Sulla rete esiste almeno un Server su cui gira un sistema operativo di rete –Esiste un database centralizzato degli utenti –La sicurezza è basata sullidentificazione degli utenti e i permessi sono associati ai singoli utenti (o a gruppi) e non alle risorse condivise (sicurezza di tipo user-level) –Maggiore complessità di gestione –Indispensabile per reti interconnesse e dove sia importante la sicurezza –Esempio: l Novell Netware l reti Microsoft basate sul dominio –Windows-NT Server –Windows 2000 Server

93 93 Sessione pratica con Windows –Pannello di controllo l Rete –Componenti di rete Schede / Protocolli/ Servizi / Client –Condivisione di una cartella –Risorse di rete l Connessione di unità di rete –Condivisione di una stampante –Installazione di una stampante remota –Point and Print


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