CONCETTI DI RETI: TOPOLOGIE, ARCHITETTURE E STANDARD FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni Docente: Prof. Pasquale Daponte Tutor: Ing. Sergio Florio Università degli Studi del Sannio Studenti: Luigi Calandro 392/12 Giuseppe Montenero 392/13 Nicola Principe 392/06 Armando Ricciardi 392/07

2 Obiettivi Concetti preliminari sulle reti Concetti preliminari sulle reti Origini delle reti e loro evoluzione Origini delle reti e loro evoluzione Topologia Topologia LAN, MAN, WAN LAN, MAN, WAN Modello ISO-OSI Modello ISO-OSI Progetto IEEE 802 Progetto IEEE 802 LLC LLC MAC MAC

3 Le reti delle origini

4 Evoluzione delle reti: Peer to Peer Sono costituite da un numero ridotto di calcolatori che devono condividere dati e periferiche Tutti calcolatori operano sullo stesso piano e operano sia come client che come server Non esiste amministrazione centralizzata: ogni PC ha un amministratore locale che decide quali sono le risorse da mettere a disposizione degli altri e con quali permessi

5 Evoluzione delle reti: Client-Server Sono costituite da una o più macchine (Server) che fungono da riferimento per gli altri calcolatori della rete (Client) E’ richiesto un sistema operativo di tipo server Il funzionamento è basato sul concetto di dominio: insieme di calcolatori amministrato in maniera centralizzata, in cui un cliente super partes ha il controllo dell’intera rete ( creare account, gestire password, configurare l’ambiente di lavoro, distribuire software e impostare permessi)

6 Peer-to-Peer vs Client/Server VantaggiSvantaggi Peer-to-Peer  Riduzione dei costi  Semplicità di amministrazione  Mal si adattano a reti di grandi dimensioni Client/Server  Scalabilità del sistema  Amministrazione centralizzata  Possibilità di ottimizzare le risorse  L’implementazione e l’amministrazione del sistema richiedono maggiori competenze tecniche

7 Tipologie di trasmissione Unicast Unicast Broadcast Broadcast Multicast Multicast

8 Topologie di rete Si intende la disposizione geometrica dei collegamenti e dei nodi che costituiscono la rete stessa I principali tipi di topologia sono: Topologie libere (maglia …) Topologie regolari (stella, anello, bus …) Topologie miste

9 LAN/MAN/WAN LAN Local Area Network LAN Local Area Network Reti locali di calcolatori private utilizzate per collegare gli elaboratori utente all’interno di uno stesso edificio Reti locali di calcolatori private utilizzate per collegare gli elaboratori utente all’interno di uno stesso edificio MAN Metropolitan Area Network MAN Metropolitan Area Network Le reti che vengono utilizzate per fornire servizi di trasferimento dati ad alta velocità e per raccogliere traffico da inviare sulle reti dislocate in più edifici nella stessa area metropolitana Le reti che vengono utilizzate per fornire servizi di trasferimento dati ad alta velocità e per raccogliere traffico da inviare sulle reti dislocate in più edifici nella stessa area metropolitana WAN Wide Area Network WAN Wide Area Network Generalizzazione delle MAN che permette la connessione di reti di calcolatori distribuite geograficamente Generalizzazione delle MAN che permette la connessione di reti di calcolatori distribuite geograficamente

10 Architettura di rete La necessità di ridurre la complessità di progettazione delle reti La necessità di definire regole precise per la comunicazione protocollo di comunicazione modelli stratificati Architettura di rete

11 Modello ISO/OSI

12 PDU, SDU, PCI …

13 Pila OSI: livello fisico Lo strato fisico riguarda la trasmissione di bit lungo un canale di comunicazione Le questioni tipiche riguardano il livello del segnale usato per rappresentare un bit 1 e quello che invece rappresenta un bit 0 Importante definire le interfacce meccaniche ed elettriche (tipi di connettori), nonché le caratteristiche del mezzo fisico di trasmissione (tipi, dimensione, impedenze dei cavi) L’unità di informazione elementare scambiata a livello fisico è il bit

14 Pila OSI: livello collegamento dati Lo strato di collegamento dati deve fornire allo strato di rete una linea esente da errori di trasmissione. A tal scopo si occupa principalmente dei seguenti aspetti: framing: riconoscere i confini del frame di dati controllo dell'errore: risolvere i problemi causati da frame duplicati, danneggiati o persi regolazione del flusso: un trasmettitore veloce può, infatti, sommergere di dati un ricevitore lento

15 Pila OSI: livello rete Lo strato di rete determina il modo in cui i pacchetti (unità dati di tale livello) sono instradati dal nodo di provenienza a quello di destinazione Tali percorsi possono essere basati su tabelle statiche o essere ricalcolati dinamicamente ad ogni trasmissione E’ importante sottolineare che per la connessione di diversi tipologie di reti vi sono sistemi “dedicati” che comprendono i primi tre livelli citati e espletano le funzionalità di interconnessione, un tale sistema è detto Router

16 Pila OSI: livello trasporto Lo strato di trasporto ha il compito di ridurre gli effetti negativi dei servizi offerti dallo strato di rete sottostante Tanto peggiore sarà il servizio offerto dallo strato di rete, tanto più complesso ed articolato dovrà essere il protocollo di trasporto L’unità di informazione elementare è il messaggio

17 Pila OSI: livello sessione Lo strato di sessione fornisce alcune funzioni utili in certe applicazioni Servizi offerti: gestione del dialogo: una sessione può permettere che il traffico si svolga contemporaneamente nelle due direzioni o in una sola direzione alla volta sincronizzazione: è possibile definire punti di controllo nella serie di dati trasmessi, in modo tale che, un'eventuale guasto, forzerà la ritrasmissione unicamente dei dati seguenti tale punto

18 Pila OSI: livello presentazione Lo strato di presentazione si occupa della codifica dei dati secondo uno standard concordato Lo strato di presentazione si occupa della codifica dei dati secondo uno standard concordato Si occupa, inoltre, della compressione e della sicurezza della trasmissione Si occupa, inoltre, della compressione e della sicurezza della trasmissione

19 Pila OSI: livello applicazione Lo strato applicazione fornisce servizi che eseguono le applicazioni dell'utente e gestiscono l'attività complessiva del sistema Lo strato applicazione fornisce servizi che eseguono le applicazioni dell'utente e gestiscono l'attività complessiva del sistema Esempi dei servizi forniti da questo livello sono: la condivisione delle risorse e il trasferimento di file Esempi dei servizi forniti da questo livello sono: la condivisione delle risorse e il trasferimento di file

20 Progetto IEEE 802 Ha definito un’architettura, conforme al modello ISO/OSI, orientata specificatamente alla standardizzazione della tecnologia di rete locale Ha definito un’architettura, conforme al modello ISO/OSI, orientata specificatamente alla standardizzazione della tecnologia di rete locale Definisce solo i due strati più bassi del modello ISO/OSI: Definisce solo i due strati più bassi del modello ISO/OSI: Collegamento dati Collegamento dati Fisico Fisico

21 Progetto IEEE 802: Collegamento dati La funzione principale dello strato di collegamento dati è quella di fornire servizi allo strato di rete La funzione principale dello strato di collegamento dati è quella di fornire servizi allo strato di rete Al fine di espletare al meglio le sue funzioni (Dividi et Impera) il livello collegamento dati è organizzato in due sottolivelli: Al fine di espletare al meglio le sue funzioni (Dividi et Impera) il livello collegamento dati è organizzato in due sottolivelli: sottolivello LLC (Logical Link Control) sottolivello LLC (Logical Link Control) sottolivello MAC (Medium Access Control) sottolivello MAC (Medium Access Control)

22 Sottolivello LLC (Logical Link Control) L’interfaccia LLC consente agli utenti di una LAN di accedere ai servizi senza essere a conoscenza della tipologia di controllo degli accessi o del supporto fisico utilizzato L’interfaccia LLC consente agli utenti di una LAN di accedere ai servizi senza essere a conoscenza della tipologia di controllo degli accessi o del supporto fisico utilizzato Esso prevede due modalità di funzionamento: Esso prevede due modalità di funzionamento: Connectionless Connectionless Connection oriented Connection oriented

23 Sottolivello MAC (Medium Access Control) Il MAC serve a risolvere il problema dell’accesso ad un unico mezzo trasmissivo Il MAC serve a risolvere il problema dell’accesso ad un unico mezzo trasmissivo Il MAC deve: Il MAC deve: determinare chi può utilizzare il canale in trasmissione determinare chi può utilizzare il canale in trasmissione determinare i messaggi destinati ad una stazione in ricezione determinare i messaggi destinati ad una stazione in ricezione Poiché si vogliono gestire tecnologie trasmissive differenziate ogni livello fisico avrà un MAC specifico Poiché si vogliono gestire tecnologie trasmissive differenziate ogni livello fisico avrà un MAC specifico In sostanza si ha un LLC comune a tutte le LAN, mentre vi sarà un MAC specifico per ogni LAN In sostanza si ha un LLC comune a tutte le LAN, mentre vi sarà un MAC specifico per ogni LAN

24 Standard del Progetto IEEE 802 Specifiche generali del progetto (802.1) Specifiche generali del progetto (802.1) Logical link control, LLC (802.2) Logical link control, LLC (802.2) CSMA/CD (802.3) CSMA/CD (802.3) Token bus (802.4) Token bus (802.4) Token ring (802.5) Token ring (802.5) Etc. Etc.

25 Standard del Progetto IEEE 802

26 CSMA/CD (802.3) Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection L’ è standard per un protocollo CSMA/CD Con carrier sense si intendono i protocolli nei quali le stazioni ascoltano il canale prima di iniziare a trasmettere Quando una stazione deve trasmettere, ascolta il canale: se è occupato, aspetta finché si libera e quindi trasmette; se è libero, trasmette. Se avviene una collisione, la stazione aspetta un tempo randomico e riprova tutto da capo

27 Protocollo MAC La struttura di un frame è la seguente: 7 byte tutti uguali a Producono, a 10 Mbps, un'onda quadra a 10 Mhz per 5,6 microsecondi, che consente al ricevitore di sincronizzare il suo clock con quello del trasmettitore. Preamble un byte delimitatore, uguale a Start of frame gli indirizzi usati sono sempre a 6 byte, e sono univoci a livello mondiale. E' possibile specificare un singolo destinatario, un gruppo di destinatari (multicast) oppure un invio in broadcast a tutte le stazioni (indirizzo costituito da una sequenza di 1). Indirizzi destinaz. e sorgente indica quanti byte ci sono nel campo dati (da 0 a 1500). Lunghezza dei dati contiene il payload del livello superiore. Dati Se il frame (esclusi preambolo e delimiter) è più corto di 64 byte, con questo campo lo si porta alla lunghezza di 64 byte. Pad è un codice CRC (Cyclic Redundancy Code) per il rilevamento degli errori. Checksum

TCP-IP …