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AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © 2005 1 EUCIP IT Administrator Modulo 4 - Uso Esperto della Rete Modello di riferimento OSI.

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1 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © EUCIP IT Administrator Modulo 4 - Uso Esperto della Rete Modello di riferimento OSI

2 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Corso IT Administrator: modulo 4 Sommario Architetture e protocolli I livelli del modello OSI : –Il ruolo del modello di riferimento stratificato –Funzionalità specifiche dei livelli OSI –Principali compiti dei protocolli –Differenze tra un modello teorico(astratto) e una suite di protocolli realmente utilizzati

3 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Architettura di rete Una rete e costituita da componenti hardware (cavi, interfacce, circuiti integrati, processori, RAM,…) componenti software (per la implementazione di algoritmi finalizzati al trasferimento dei dati non realizzabili in hardware). Larchitettura di una rete definisce le specifiche con cui si vuole realizzarla

4 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Architettura strutturata Per ridurre la complessita del problema lo si spezza in parti Si definisce linsieme di compiti che ogni parte deve eseguire Si definiscono i meccanismi con cui le diverse parti interagiscono tra loro Si maschera la implementazione di ciascuna parte alle altre parti

5 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Struttura a strati

6 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Lo strato Uno strato e definito quando sono definite le sue funzioni –Uno strato puo occuparsi dello scambio dei dati tra due applicazioni, senza occuparsi di questioni relative al modo in cui i dati debbano viaggiare sulla rete, o alla codifica dei dati –Un altro strato puo occuparsi di come recapitare i dati attraverso i vari nodi della sottorete, senza occuparsi ne del significato dei dati, ne del modo in cui vanno codificati i bit sul mezzo trasmissivo –Un terzo strato puo infine occuparsi della comunicazione tra nodi adiacenti, senza preoccuparsi di quale sia il destinatario finale dei dati, ne del significato dei dati stessi

7 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Lo strato

8 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il protocollo Un protocollo e un insieme di regole che definiscono la comunicazione tra due (o piu) entita

9 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il protocollo Esempio: protocollo per trasferimento di file –il client comunica al server voglio trasferire un file ed attende la risposta dal server –il server risponde e tu chi sei? ed attende la comunicazione dal client –il client invia lo username –il server risponde non sei autorizzato dammi la password –nel primo caso il client chiude, nel secondo invia la password –il client comunica il nome del file che vuole trasferire –il server fornisce il file –il client legge il file e lo copia localmente –alla fine il server chiude la comunicazione

10 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Protocol Data Unit Il protocollo definisce quindi le modalita con cui due entita comunicano Generalmente un protocollo prevede lo scambio di dati e di informazioni di controllo per gestire la comunicazione; ad esempio: –informazioni di controllo per negoziare le caratteristiche della comunicazione (la dimensione dei pacchetti, la velocita, …) –informazioni di riscontro (acknowledge) sulla ricezione dei dati Il pacchetto unitario (dati o informazioni di controllo) che si scambiano due strati pari e detto PDU Normalmente ci si riferisce alla PDU dello strato X con la sigla X-PDU, o XPDU

11 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il servizio Il servizio offerto da uno strato allo strato superiore definisce cosa lo strato superiore puo ottenere dallo strato inferiore; ad esempio: –servizio di recapito dei dati affidabile o non affidabile –servizio orientato alla connessione o connection less –lo strato puo implementare il controllo di flusso –servizi di comunicazione multicast o broadcast

12 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il servizio Il servizio e sostanzialmente la definizione di un rapporto client-server, dove il client e lo strato superiore ed il server e lo strato inferiore

13 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Linterfaccia Linterfaccia tra due strati adiacenti definisce le modalita con cui lo strato superiore puo usufruire dei servizi offerti allo strato inferiore Linterfaccia e specificata dalla definizione di primitive di servizio, che istruiscono lo strato inferiore ad eseguire determinate azioni Linterfaccia definisce anche i parametri che gli strati si scambiano (ad esempio un puntatore alla PDU che lo strato superiore deve inviare o che lo strato inferiore deve recapitare) nel caso di implementazioni software, le primitive di servizio sono di fatto chiamate a funzione, ed i parametri sono gli argomenti delle funzioni

14 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Definizione della architettura Larchitettura della rete si realizza con la definizione di: – strati (partizionamento delle funzionalita) – protocolli (come comunicano i processi paritari) – interfacce tra gli strati (quali servizi offre uno strato allo strato superiore e come lo strato superiore accede allo strato inferiore)

15 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Flusso dei dati

16 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Flusso dei dati (2) Ogni livello organizza la sua comunicazione come se avvenisse direttamente con il processo paritario, secondo il protocollo (flusso virtuale). I dati in realta scorrono dal livello superiore al livello inferiore nel nodo che trasmette, ed in senso inverso nel nodo che riceve

17 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Flusso dei dati (3) Incapsulamento In generale un livello N preleva la PDU del livello N+1, e costruisce la propria PDU: –se necessario spezza la PDU dello strato superiore in pezzi –aggiunge in testa a ciascun pezzo un header con informazioni di controllo –se deve, aggiunge in coda a ciascun pezzo un trailer con informazioni di controllo –ciscun pezzo cosi formato costituisce una PDU del livello N Il livello N accede quindi ai servizi dello strato N-1 per inviare i dati al processo paritario N sul nodo remoto

18 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © incapsulamento Data Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico bits Data Sending process Sending process Receiving process Receiving process DHDT DataNH Data TH PH SH DataAH

19 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Servizi orientati alla connessione La comunicazione si sviluppa in tre fasi: –attivazione della connessione: in questa fase non ci si scambiano dati, ma si eseguono le operazioni necessarie al successivo scambio di dati (si allocano le risorse, ci si accorda sulle modalita di comunicazione, eventualmente si rifiuta la connessione, …) –trasferimento dati: non e necessario che i dati siano indirizzati, in quanto la loro destinazione e determinata dallappartenenza ad una connessione. –rilascio della connessione: il rilascio lo si fa in modo che entrambi i lati della connessione siano consapevoli di cio, e rilascino le risorse Lesempio classico di servizio connection oriented e la comunicazione telefonica

20 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Servizi non orientati alla connessione La comunicazione non prevede una fase iniziale, ne una fase finale: i dati vengono inviati alla controparte senza sapere se e pronta a riceverli. Ogni blocco di dati deve riportare lindirizzo del destinatario (e del mittente) Il servizio non orientato alla connessione funziona come il servizio postale

21 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Qualita del servizio Servizio affidabile –garantisce che i dati arrivino correttamente a destinazione, nellordine giusto –il servizio connection less puo implementare un servizio affidabile utilizzando riscontri sulla ricezione (esempio: posta raccomandata). Il meccanismo dei riscontri (ed eventuale ritrasmissione dei dati) introduce ritardi nella ricezione dei dati Servizio inaffidabile –non si occupa di garantire la riuscita del trasferimento dei dati, o dellordinamento degli stessi: qualora fosse necessario, si occuperanno della cosa gli strati superiori.

22 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Qualita del servizio (2) I servizi orientati alla connessione si possono classificare: –flusso affidabile di messaggi (servizio affidabile orientato al messaggio: una sequenza di pagine di un libro, fax) –flusso affidabile di byte (servizio affidabile orientato al byte: trasferimento file) –connessione inaffidabile (servizio non affidabile: telefonia) I servizi non orientati alla connessione si possono classificare: –servizio di datagramma inaffidabile (servizio inaffidabile: accesso ad un database) –servizio di datagramma affidabile (protocolli di data link layer)

23 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Modello OSI Nel 1977 lISO ha costituito un gruppo che producesse uno standard universale per le architetture di rete Il modello e stato pubblicato nel 1983 col nome OSI (Open System Interconnection) Lo scopo e quello di definire una architettura (strati, protocolli, interfacce) in modo sufficientemente preciso da consentire implementazioni indipendenti ma interoperanti –in realta il modello non definisce esattamente i protocolli ed i servizi, ma piu in generale quello che ogni strato deve fare; le specifiche di protocolli e servizi sono state definite e pubblicate a parte.

24 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli del modello OSI

25 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: fisico Lo strato fisico si occupa della trasmissione dei bit sul mezzo trasmissivo La sua funzione e di fare in modo che un bit 0 sia ricevuto dal livello fisico del nodo remoto come bit 0, e non come 1 Problemi tipici di questo livello sono: –la codifica (i valori delle tensioni, la durata dei bit) –proprieta meccaniche dei connettori –specifiche elettriche dei circuiti dellinterfaccia

26 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: data link Lo strato di data link si occupa di trasformare una trasmissione di bit grezzi tra nodi adiacenti in una linea di trasmissione priva di errori non riconosciuti Esegue funzioni quali –divisione dei dati in frame –controllo degli errori –conferma della ricezione (acknowledge) –controllo del flusso –controllo di accesso al mezzo trasmissivo in caso di canali condivisi (substrato MAC: Medium Access Control)

27 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: network Lo strato di network si occupa del recapito dei dati tra nodi non necessariamente adiacenti (quindi del funzionamento della sottorete di comunicazione) Funzioni caratteristiche sono: –suddivisione dei dati in pacchetti –indirizzamento dei nodi della rete –recapito a destinazione (su quale canale uscente inoltrare i dati provenienti da un canale), solitamente basandosi su tabelle –modalita di definizione ed aggiornamento delle tabelle –controllo della congestione, dei ritardi, dei tempi di transito

28 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: transport Lo strato di trasporto deve prelevare dati dallo strato superiore, eventualmente suddividerli in unita piu piccole, ed inviarli (tramite lo strato di rete) la nodo remoto occupandosi di controllare che le unita arrivino al processo pari del nodo remoto nellordine di trasmissione E il primo protocollo end-to-end Deve occuparsi del tipo di servizio offerto allo strato superiore (affidabile, non affidabile) –OSI specifica solo un servizio connection oriented Affronta diverse problematiche simili a quelle del livello di data link

29 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: session Lo strato di sessione si occupa del controllo del dialogo –controllo su quale delle due parti abbia diritto di trasmettere –supervisione di una connessione lunga con eventuale ripristino della connessione in caso di fallimento del livello sottostante

30 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: presentation Il livello di presentazione si occupa essenzialmente di rendere trasparente eventuali rappresentazioni differenti dei dati –codifiche differenti dei dati (ASCII/EBCDIC, …) ASCII: American National Standard Code for Information Interchange EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code –compressione –crittografia

31 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livelli OSI: application Il livello di applicazione si occupa di definire le specifiche che le applicazioni utente possono utilizzare per accedere alla rete LISO ha fornito specifiche su sole tre applicazioni: –FTAM (file transfer) –X.400 (posta elettronica) –X.500 (servizio di directory)

32 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Schema del modello OSI

33 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Service Access Point Uno strato puo fornire servizio a piu entita dello strato superiore Per essere identificabili queste entita devono avere un indirizzo

34 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Modello TCP/IP Il modello nasce da un progetto del Dipartimento della Difesa USA per la realizzazione di una rete di trasmissione solida per le necessita del DoD (Advanced Research Project Agency) Lo scopo era quello di realizzare una rete di trasmissione dati dotata delle caratteristiche: –Solidita rispetto a potenziali eventi distruttivi di una parte della rete –Possibilita di mettere in comunicazione reti differenti sparse sul territorio LARPA decise di progettare e sviluppare una rete a commutazione di pacchetto

35 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Architettura del TCP/IP Il TCP/IP e nato come realizzazione di un insieme di pezzi che svolgessero determinate funzioni Questi pezzi sono stati sviluppati talvolta per risolvere problemi circostanziati, senza un disegno architetturale a priori Solo dopo la sua realizzazione si e tentato di fornire una descrizione in termini di architettura stratificata, in modo analogo al modello OSI La stratificazione risulta tuttavia meno precisa e meno vincolante rispetto al modello OSI (ad esempio, non e rigoroso limpiego di tutti i livelli)

36 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Strati del TCP/IP TCP/IP ha una architettura stratificata, come OSI, ma a soli 3 livelli: –Application: livello che si occupa di fornire un accesso alla rete alle applicazioni. E un livello che equivale ai livelli 5, 6 e 7 di OSI. –Transport: livello di trasporto end-to-end, equivalente al livello 4 di OSI –Internet: livello di interconnessione di reti, sostanzialmente equivalente nelle funzioni al livello 3 di OSI Sotto al livello internet, non viene specificato nulla se non che deve esistere un modo per recapitare i pacchetti del livello internet; questo talvolta e indicato come ulteriore livello, detto di accesso alla rete (host to network)

37 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il livello internet Il livello internet si occupa di come recapitare i dati nella sottorete (routing), e di inviarli infine nella rete di destinazione. E specificato un protocollo non orientato alla connessione: IP (Internet Protocol) Il protocollo richiede che per ogni computer connesso alla rete sia definito un indirizzo univoco (indirizzo IP) Questo protocollo suddivide i dati in pacchetti e li instrada utilizzando tabelle che fanno corrispondere ad ogni indirizzo IP un canale in uscita Funzione di questo livello e anche la costruzione ed il mantenimento dinamico delle tabelle; sono definiti per questa funzione protocolli che possono essere inseriti in questo strato, anche se utilizzano IP come se fosse un sottolivello

38 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Il livello di trasporto Il modello definisce due protocolli differenti per il trasporto: –TCP (Transmission Control Protocol) che realizza un servizio di trasporto end-to-end affidabile orientato alla connessione. Questo protocollo si occupa di tutte le questioni caratteristiche del livello di trasporto di OSI –UDP (User Datagram Protocol) che realizza un servizio inaffidabile connection less Le applicazioni accedono a questi protocolli tramite i punti di accesso al servizio, che nel modello si chiamano porte (port) Entrambi i protocolli segmentano i dati del livello di applicazione, aggiungono un header, e passano i segmenti al livello di internet

39 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Livello di applicazione Originariamente le applicazioni disponibili erano terminale remoto, file transfer e posta elettronica Esistono oggi innumerevoli applicazioni basate su TCP/IP –terminale remoto: telnet, rsh, ssh –file transfer: ftp, sftp –trasferimento pagine di ipertesto: http –trasferimento messaggi: smtp, nntp –controllo remoto dei nodi della rete: snmp –trasporto di interfacce grafiche: X –conversione nomi-indirizzi: dns –sincronizzazione tra computer: ntp –…

40 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Flusso dei dati in TCP/IP

41 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Considerazioni sui modelli OSI Il modello OSI e stato pensato a lungo, ed architettato con cura, ed e stato realizzato con una chiara definizione delle funzionalita e dei confini tra le sue componenti Tuttavia la complessita e la mancanza di esperienza sul campo hanno reso difficile la implementazione pratica funzionale del protocollo Lo standard e arrivato troppo tardi: il mondo aveva gia preso unaltra strada

42 AICA Corso IT Administrator: modulo 4 AICA © Confronto tra i modelli OSI Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Non Specificati IP TCP e UDP RPC XDR NFS Internet Protocol Suite (TCP/IP) Arp e Rarp ICMP Protocolli di routing Telnet FTP SMTP SNMP


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