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Architettura di Internet Facoltà di Ingegneria Università di Roma La Sapienza.

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Presentazione sul tema: "Architettura di Internet Facoltà di Ingegneria Università di Roma La Sapienza."— Transcript della presentazione:

1 Architettura di Internet Facoltà di Ingegneria Università di Roma La Sapienza

2 Gennaio Obiettivi Fornire una panoramica Introdurre termini di uso corrente Illustrare gli scopi e le funzionalità dei principali componenti della Rete Approccio più descrittivo che tecnico

3 Gennaio Il successo di Internet Fonte:

4 Gennaio Indice Architettura e modalità di accesso alla Rete Comunicazioni (suite di protocolli TCP/IP) Sistema di naming (DNS) Storia

5 Parte 1: Architettura e accessi

6 Gennaio The Net

7 Gennaio Internet: Cosa non è... Non è una singola rete, ma un insieme di reti esteso in tutto il mondo Non è governata da un gruppo né da un ente né da unazienda (anche se alcuni spot pubblicitari inducono a ritenere il contrario...) Non è gestita in modo centralizzato perché tutte le singole reti che compongono Internet hanno una gestione autonoma E soprattutto: Non è sinonimo di World Wide Web

8 Gennaio INTERNET: i Componenti ISP locale rete aziendale ISP regionale router PC/workstation server mobile Componenti principali: Milioni di dispositivi connessi detti nodi o host: PC, server, workstation, cellulari, PDA, TV, agende elettroniche, frigoriferi,... Link di comunicazione: cavi, fibra ottica, radio, satellitari,… Router: dispositivi che instradano i messaggi da un punto allaltro della Rete

9 Gennaio INTERNET: i Servizi ISP locale rete aziendale ISP regionale router PC/workstation server mobile Servizi principali: comunicazioni applicazioni distribuite: , WWW, giochi, commercio elettronico, database,… cyberspazio: unallucinazione consensuale e collettiva sperimentata giornalmente da miliardi di utenti, in ogni nazione... [Gibson]

10 Gennaio INTERNET: i Confini Sistemi host: eseguono programmi applicativi (tipo , WWW, …) che forniscono servizi. Modello client/server: i client effettuano richieste, ricevendo servizi dai server: Per es., - Client WWW = browser - Server WWW = applicativo del sito Client Server

11 Gennaio Collegamenti ad Internet Accessi residenziali (=da casa) –punto-punto –cable modem Accessi istituzionali (=da Università, centri di ricerca, alcune aziende) Accessi wireless Come collegare gli host esterni ai router di confine?

12 Gennaio Accessi residenziali: punto-punto Dialup mediante modem fino a router: 56 Kbps di banda ideale ISDN (Integrated Services Digital Network): 128 Kbps di connessione digitale fino al router ADSL (Asymmetric Digital Subscriver Line): fino a 1 Mbps da casa al router fino a 8 Mbps dal router a casa Internet Service Provider (ISP)

13 Gennaio Internet Service Provider Il provider possiede –uno o più server sempre attivi e collegati permanentemente ad Internet –una batteria di modem collegati a numeri di telefono Servizi offerti –Accesso ad Internet (mediante telefonata ai suoi numeri) –Servizi accessori: , sito Web, chat-line, mailing list,... Costi –Abbonamento allISP –Telefonata a scatti o abbonamento (tariffa fissa mensile)

14 Gennaio Accessi istituzionali La rete locale (LAN) delluniversità o azienda viene collegata logicamente al router Ethernet Un cavo dedicato o condiviso collega i computer della LAN e questi, mediante bridge e switch, al router Bande di trasmissione: 10 Mbps (Ethernet) 100 Mbps (Fast Ethernet) 1 Gbps (Gigabit Ethernet) LAN

15 Gennaio Internet Router rete 1 rete 2 Due reti interconnesse da un router Internet router: dispositivo che interconnette due reti e passa le informazione da una rete allaltra rete 1rete 2 rete 3 Tre reti interconnesse da due router

16 Gennaio Indirizzi Internet (1) Per fornire un servizio di comunicazione universale (ogni nodo della rete può comunicare con ciascun altro nodo) occorre un metodo che permette di identificare univocamente ciascun nodo o host. Ad ogni nodo è assegnato un unico indirizzo Internet (indirizzo IP) formato da 32 bit ,3 miliardi di indirizzi diversi. Lindirizzo IP è suddiviso in 4 campi, ciascuno dei quali è formato da 8 bit, separati da un punto (dotted notation): ad es Ogni indirizzo è formato dalla coppia (netid, hostid), dove netid identifica la rete e hostid identifica un host di quella rete. Quindi, tutti i nodi appartenenti ad una stessa rete condividono lo stesso netid (prefisso di rete).

17 Gennaio Indirizzi Internet (2) 4 classi di indirizzi IP: classe A, classe B, classe C, classe D 0 netid hostid 10 netid hostid 110 netidhostid 1110 multicast address A B C D Classe da a da a da a da a bit

18 Gennaio Assegnamento indirizzi classe C MERLIN (multi-homed host) GUENEVERE (Ethernet host) LANCELOT (Ethernet host) ETHERNET TOKEN RING ARTHUR (token-ring host) GLATISAN (router) ARPANET TALIESYN (router)

19 Parte 2: Comunicazioni in Internet

20 Gennaio Protocolli Tutte le comunicazioni in Internet sono regolate mediante protocolli I protocolli definiscono: –formato dei messaggi –ordine dei messaggi inviati e ricevuti tra i dispositivi di Internet –azioni da effettuare al momento della trasmissione e della ricezione dei messaggi I protocolli utilizzati in Internet si basano sulla suite di protocolli TCP/IP ( ISO/OSI)

21 Gennaio Esempi di protocolli tempo Buongiorno Sa lora? Le 4 Prego Grazie Buongiorno Tra persone Richiesta di connessione OK per la connessione Dammi un file Chiudi connessione OK Tra computer

22 Gennaio Packet Switching A B C D E Coda di pacchetti in attesa del link di uscita Analogia del ristorante Circuit switching = con prenotazione del tavolo Packet switching = senza prenotazione Invia messaggio composto da 4 pacchetti Invia messaggio composto da 8 pacchetti

23 Gennaio Pila di protocolli Internet (TCP/IP) Applicativo: supporta le applicazioni di rete: FTP, HTTP, SMTP,... Trasporto: supporta i trasferimenti da host a host: TCP, UDP Rete: trasferisce i pacchetti dal nodo mittente al destinatario: IP Link: effettua i trasferimenti dei dati tra componenti della rete confinanti: PPP, Ethernet, … Fisico: trasferisce bit sul cavo applicativo trasporto rete link fisico

24 Gennaio Protocollo IP (livello rete) Protocollo per la consegna dei pacchetti da un host mittente ad un host destinatario. Caratteristiche –privo di connessione: ogni pacchetto è trattato in modo indipendente da tutti gli altri; –non affidabile: la consegna non è garantita (i pacchetti possono essere persi, duplicati, ritardati, o consegnati senza lordine di invio); –consegna con impegno: tentativo di consegnare ogni pacchetto (linaffidabilità deriva dalle possibili congestioni della rete o guasti dei nodi/router)

25 Gennaio Protocollo TCP (livello trasporto) Protocollo che fornisce un livello di trasporto dellinformazione affidabile. Caratteristiche principali –orientato al flusso di dati: considera il flusso di dati dallhost mittente fino al destinatario; –orientato alla connessione: comprende linstaurazione, lutilizzo e la chiusura della connessione; –trasferimento con buffer: i dati sono memorizzati in un buffer e poi inseriti in un pacchetto quando il buffer è pieno; –connessione full duplex (bidirezionale): è possibile il trasferimento contemporaneo in entrambe le direzioni della connessione.

26 Gennaio Suite di protocolli TCP/IP Principio di trasmissione messaggi: Packet-switching

27 Gennaio Comunicazione logica tra i livelli application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data Per es.: trasporto prende i dati dalla applicazione aggiunge indirizzi, e controlli di consistenza, formando un pacchetto (datagram) invia il pacchetto al nodo destinatario attende dal nodo destinatario un messaggio di ACK data transport ack

28 Gennaio Comunicazione fisica tra i livelli application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data Ogni livello prende i dati dal livello superiore, vi aggiunge delle informazioni e passa il tutto al livello inferiore

29 Gennaio Flusso del traffico TCP: esempio

30 Parte 3: Sistema DNS

31 Gennaio Identificatori in Internet Le persone hanno molteplici identificatori: nome, n° passaporto, codice fiscale, … I telefoni sono denotati da un unico numero I dispositivi collegati ad Internet (host, router) hanno due identificatori: –Indirizzo IP (numero di 32 bit): utilizzato per indirizzare ed instradare i pacchetti nella rete –Hostname (stringa alfanumerica): nome logico utilizzato dalle persone

32 Gennaio Hostname Dato lo scopo rivolto verso lutente, allhostname si preferiscono attribuire valori mnemonici. Es.: nome del computer e posizione: Nome del computer Dipartimento di Informatica e Sistemistica UNIiversità di ROma ITalia sun11.dis.uniroma1.it

33 Gennaio Domain Name System (DNS) Realizza uno spazio dei nomi gerarchico e permette la traduzione del nome mnemonico di un host in un indirizzo IP. Es. Hostname: sun11.dsi.unimo.it Indirizzo IP: ( ) Implementa un meccanismo efficiente (mediante name servers), distribuito su scala geografica, per convertire un hostname in un indirizzo IP e viceversa.

34 Gennaio Organizzazione gerarchica dei domini

35 Gennaio Domini di massimo livello

36 Gennaio Sistema DNS: Meccanismo di risoluzione Nessun name server ha tutte le corrispondenze tra Hostname e Indirizzo IP Esistono –Name server locali: ogni ISP e organizzazione gestisce uno o più name server locali, che vengono invocati per primi dagli host dellorganizzazione stessa –Name server autoritativi: relativamente ad un host, sono i name server che hanno la corrispondenza (hostname) (indirizzo IP) più aggiornata e corretta –Name server radice (root name server): contattati dai name server locali quando non riescono a risolvere un indirizzo, contattano i name server autoritativi per quellindirizzo o name server intermedi (di zona)

37 Gennaio Sistema DNS: Esempio di risoluzione 1) Contatta il suo DNS locale 2) Se necessario, il DNS locale contatta il root DNS 3) Se necessario, il root DNS contatta il DNS autoritativo per quellindirizzo (o un DNS intermedio nel caso in cui non conosca un DNS autoritativo per quellindirizzo) Host richiedente sun11.dis.uniroma1.it star.dis.uniroma2.it root name server name server autoritativo dns.uniroma2.it name server locale dns.uniroma1.it Lhost sun11.dis.uniroma1.it vuole conoscere lindirizzo IP dellhost star.dis.uniroma2.it

38 Parte 4: Storia

39 Gennaio Internet: storia e leggenda La leggenda Un progetto finanziato dal Ministero della Difesa USA con lo scopo di realizzare una rete in grado di comunicare anche in seguito ad attacchi nucleari La realtà –Finanziata dal Ministero della Difesa USA –Motivazione: successi spaziali dellURSS –Obiettivo: consentire laccesso alle poche risorse di calcolo potenti (e costose) da vari centri di ricerca e Università USA

40 Gennaio Internet : gli albori 1961: Kleinrock mediante la teoria delle reti di code dimostra lefficacia delle comunicazioni packet- switching* 1964: Baran - Packet Switching in reti militari 1967: ARPAnet finanziato da Advanced Research Projects Agency 1969: Primo nodo ARPAnet funzionante 1972: –ARPAnet viene presentata pubblicamente –NCP (Network Control Protocol): primo protocollo host-to-host –primo programma di posta elettronica ( ) –ARPAnet ha 15 nodi (ovvero collega 15 host) * Per tutti gli anni 60, gli esperti di telecomunicazioni, sostenitori delle trasmissioni circuit-switching, sentenziavano It will not work [da La storia di Internet scritta da coloro che lhanno creata, ]

41 Gennaio Internet : la ricerca 1970: ALOHAnet, satellite in rete alle Hawaii 1973: Nella tesi di PhD, Metcalfe propone Ethernet 1974: Cerf e Kahn definiscono i principi che tuttora regolano larchitettura di Internet (autonomia, minimalismo, best effort service model, controllo distribuito, router senza stato) fine anni 70: architetture proprietarie : DECnet, SNA, XNA 1979: ARPAnet collega 200 nodi schizzo originale

42 Gennaio Internet : la maturità 1983: protocollo TCP/IP 1982: protocollo SMTP per 1983: sistema DNS per la traduzione da hostname a indirizzo IP 1985: protocollo FTP 1988: controllo di congestione del TCP 1989: nuove reti nazionali: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel 1990: nodi sono connessi a reti confederate

43 Gennaio Internet : lesplosione Inizi 90: si dismette ARPAnet 1991: NSF rimuove le restrizioni sulluso commerciale di NSFnet (dismessa poi nel 1995) Inizi 90: nascita del WWW –Ipertesti [Bush 1945, Nelson 1960s] –HTML, http: Berners-Lee –1994: Mosaic, e poi Netscape –fine anni 90: commercializazione del WWW Inizi anni 2000: si stimano circa 100 milioni di host connessi ad Internet si stimano più di 300 milioni di utenti le reti backbone hanno capacità di trasferimento di 1 Gbps

44 Gennaio Sintesi (parole chiave di Internet) host/nodo link router dialup, ISDN, ADSL Internet Service Provider LAN, Ethernet indirizzo IP netid, hostid classi di indirizzi IP protocollo packet switching suite di protocolli Internet protocollo IP protocollo TCP datagram comunicazione logica e fisica hostname sistema DNS name server (locali, autoritativi, radice) ARPAnet


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