Appunti Fonte: M. Addomine D. Pons - Informatica - Zanichelli Reti di comunicazione Appunti Fonte: M. Addomine D. Pons - Informatica - Zanichelli

Le reti Con il termine rete si fa riferimento, in generale ai servizi che si ottengono dall’integrazione tra tecnologie delle telecomunicazioni e le tecnologie dell’informatica (telematica).

Definizione (obsoleta) Una rete è un insieme di computer* e periferiche, collegati da canali di comunicazione che permettono la condivisione di dati e risorse, sia hardware che software. *tablet, console videogiochi, telefoni, automobili, webcam, sistemi di domotica…

Aspetti evolutivi delle reti Inizialmente i sistemi di elaborazione erano molto costosi e si condividevano le risorse (applicazioni, database e periferiche) Modello con mainframe e terminali

Aspetti evolutivi delle reti Successivamente sono stati interconnessi più elaboratori con capacità di calcolo autonoma (anche sconnessi dalla rete continuano a funzionare).

Internet Internet: la rete delle reti Distinguiamo Struttura fisica Struttura logica

Internet: struttura fisica Collega qualunque nodo (host) su tutto il pianeta I nodi sono connessi tra loro da communication link (collegamenti fisici) e da packet switch (commutatori di pacchetti)

Pacchetto su Internet Quando un nodo deve inviare dati, questi vengono suddivisi in pacchetti con un header (intestazione) Indirizzo mittente Indirizzo destinatario Numero progressivo Dati header payload

Pacchetto su Internet Dal mittente al destinatario, i dati da inviare seguono un percorso non prestabilito che può attraversare un numero imprecisato di packet switch. I più diffusi sono i router

Accesso ad Internet Un host accede ad Internet attraverso un ISP (Internet Service Provider). Un ISP è una rete

Internet: struttura logica Gli host sono connessi a Internet tramite API (Application Programming Interface) Si tratta di protocolli di rete (regole di accesso e modalità di comunicazione)

Definizione di protocollo Un protocollo definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati tra due o più apparati connessi in rete, così come le azioni che devono essere intraprese per trasmettere e ricevere un messaggio o un altro evento

Network edge – Reti di accesso Gli host in genere si dividono in client e server o peer to peer (in seguito) Rete di accesso: una rete che collega un host al primo router di Internet Diversi tipi di reti di accesso: SOHO (Small Office, Home Office), grandi reti, reti mobili… Accesso via cavo di rame, fibra ottica e radio

Reti locali LAN e WLAN Le reti locali (Local Area Network) sono create per premettere a un gruppo di utenti di condividere dati, programmi e risorse hardware per un certo tipo di attività aziendale. Si crea con collegamenti via cavo (più propriamente si parla di LAN) o senza fili, cioè wireless (rete WLAN). L’unità di misura per utilizzata per la velocita di trasmissione è Mbps (solitamente tra 4Mbps e 1000 Mbps=1 Gbps).

Connessione via cavo Connessione tramite linea telefonica con tecnologia DSL (Digital Subscriber Line) Upstream Downstream Telefono -> 4kHz Upstream 4kHz -> 50kHz Downstream 50kHz -> 1MHz ADSL

Fibra ottica Non solo per dorsali (collegamenti tra grandi distanze) ma anche «sull’ultimo miglio», può essere FTTS (Fiber to the street): dalla cabina all’utente finale (<250 metri) FTTH (Fiber to the home): intera tratta dalla centrale all’utente

Network Core – Nucleo della rete La comunicazione tra due host può avvenire in due modi Commutazione di pacchetto Commutazione di circuito

Commutazione di pacchetto Da un host i pacchetti arrivano a uno switch. Di solito uno switch utilizza la modalità Store and Forward (accumula e inoltra) Ritardo dalla spedizione all’arrivo detto delay end to end

Commutazione di pacchetto Ritardi di accodamento e perdite di pacchetti: i pacchetti utilizzano un buffer che può essere pieno o con pacchetti di altri mittenti

Commutazione di circuito Per tutta la durata della comunicazione, le risorse utilizzate (buffer e banda disponibile) sono esclusivamente riservate all’host che le ha richieste Si crea un collegamento fisico

Commutazione di circuito Come la linea telefonica tradizionale La comunicazione è in multiplexing, ogni collegamento può ospitare un certo numero di circuiti Multiplexing: FDM Frequency division multiplexing TDM Time division multiplexing

Com. pacchetto vs Com. circuito La com. pacchetto più efficiente: non ha tempi morti mentre la com. circuito occupa il circuito anche in assenza di dati Com. circuito garantisce la certezza della comunicazione ad una velocità costante, mentre la com. pacchetto può incorrere in congestioni

Classificazione delle reti Quando si parla di condivisione, all’interno delle reti ci sono computer che mettono a disposizione risorse e computer che le utilizzano Distinguiamo architetture client/server architetture peer to peer

Reti client/server Nell’architettura client/server, i computer connessi in rete possono essere computer server che mettono in condivisione le risorse (dischi, stampanti,…) computer client che richiedono servizi e risorse messi in condivisione da altri computer Non sempre la distinzione tra client e server è netta.

Multiplexing Se ogni circuito di comunicazione occupasse tutta la banda disponibile, l’intero sistema andrebbe in congestione. Ogni link può ospitare un certo numero di circuiti contemporanea-mente con il multiplexing. FDM: Frequency Division Multiplexing TDM: Time Division Multiplexing

Multiplexing

Multiplexing TDM I dati viaggiano su unico canale ma intervallati

Multiplexing FTM I dati sono modulati a diverse frequenze e viaggiano su unico collegamento

Rete ideale vs rete reale Ritardo Rete ideale vs rete reale Rete ideale: istantanea; trasporto quantità illimitate di dati; no ritardi; no perdite Rete reale: router introducono ritardi; perdita di dati; congestione

Ritardi Ritardo di processo: un router che riceve un pacchetto, ne esamina l’header per vedere a quale uscita inviarlo, controllo dei bit di errore... Ritardo di accodamento: tempo di attesa nel buffer di uscita (!) Ritardo di trasmissione: immissione nel link come sequenza di bit Ritardo di propagazione: tempo di propagazione all’interno del mezzo trasmissivo

Intensità di traffico Esprime il rapporto tra la quantità di dati in arrivo su un nodo e la velocità di trasmissione L: lunghezza in bit di ogni pacchetto (bit) a: ritmo di arrivo di pacchetti (pacchetti/s) R: velocità di trasmissione (bit/s) Formula L∙a/R

Perdita di pacchetti Il buffer non è infinito Quando è pieno il pacchetto in arrivo non viene prelevato: un host ha immesso un pacchetto che non arriva a destinazione

Throughput Indica la quantità di bit ricevuti con successo alla fine di una canale di comunicazione

Protocolli Nelle reti, i protocolli di comunicazio-ne sono stratificati a livelli: ogni protocollo appartiene ad un livello Ogni livello svolge dei servizi che offre al livello superiore e per far ciò utilizza i servizi offerti dal livello inferiore

Internet e modelli di servizio Internet utilizza un modello a cinque livelli che semplifica il modello ISO-OSI a sette livelli 7 - Applicazione 6 - Presentazione 5 - Sessione 4 - Trasporto 3 - Rete 2 - Connessione 1 - Fisico 5 - Applicazione 4 - Trasporto 3 - Rete 2 - Connessione 1 - Fisico

Internet e modelli di servizio

Livello applicazione (livello 5) È di supporto alle applicazioni di rete. Qui vengono gestiti i protocolli di livello più alto (HTTP, SMTP, FTP) che provvedono a effettuare le richieste e i trasferimenti tra host Un’applicazione su un host scambia messaggi con altre applicazioni

Livello trasporto (livello 4) Questo livello trasporta i messaggi tra client e server delle applicazioni Protocollo TCP (Transfer Control Protocol): consegna garantita TCP spezza un messaggio in segmenti Fornisce un meccanismo di controllo delle congestioni: adegua la velocità di trasmissione dell’host alle condizioni della rete

Livello rete (livello 3) Prende i segmenti e forma dei blocchi chiamati datagram, fornisce il servizio di consegna dal mittente al destinatario al livello superiore In Internet è il protocollo IP

Livello connessione (livello 2) Il livello rete (precedente) si occupa di instradare datagram da un router ad un altro: per spostare i pacchetti da un nodo al successivo si serve di questo livello che lo fa utilizzando diversi protocolli (Ethernet, WiFi, PPP, DSL…). I pacchetti utilizzati a questo livello sono detti frame

Livello fisico (livello 1) Questo livello trasferisce i singoli bit I protocolli dipendono dal mezzo fisico

Incapsulamento Per ricostruire i dati inviati dal mittente al destinatario: Frame dai bit Datagram da frame Segmenti da datagram Messaggi da segmenti Si utilizza la tecnica dell’ incapsulamento: inserimento di header ad ogni livello

Incapsulamento