Protocolli e architettura Protocolli e architettura di rete Le PDU inviate sul canale fisico sono costruite a partire dal pacchetto (che è una porzione del file da trasmettere) tramite una serie di incapsulamenti successivi: (11’) Programma (di un computer) Sorgente Programma (di un computer) Destinatario 1) ogni entità aggiunge alla PDU che le viene passata dallo strato superiore una sua intestazione con le proprie PCI (Protocol Control Information); 2) la nuova PDU viene passato allo strato successivo ? e così via fino alla 2-PDU che è chiamata Frame File Parte di un file (pacchetto) e che aggiunge un campo di coda chiamato FCS (Frame Chek Sequence) per la rivelazione degli errori; 3) lo strato 1 converte ogni bit del Frame in un segnale adatto al canale fisico usato; 5) alla fine (o in una tappa) si estrae e si analizza solo l’intestazione di pari livello; 4) un nodo può comprendere gli strati 1-2-3; Un protocollo (di comunicazione) è un accordo su una procedura per scambiarsi i dati 6) il risultato è che ogni entità colloquia solo con entità di pari livello formando con esse un canale logico Un solo accordo sarebbe troppo complesso e rigido => si divide la comuni-cazione in una serie di passaggi (strati) (es.: NCP di Internet) e per ogni strato si fa un accordo/protocollo (stratifica-zione dei protocolli) arrivando a una suite (sequenza) di protocolli + una struttura fisica = aauna architettura di rete (serie di software che definiscono una [strutt.] logica usata nella comunic.) I 7 passaggi (strati) previsti dal Modello OSI Protocolli di alto livello Pacchetto (porzione di un file segmentato) + Intestazione di liv. 7 = 7-PDU APPLICAZIONE 7 Protocollo di livello 7 Protocollo di livello 6 ... Protocollo di livello 5 Intestazione di liv. 6 RETE LINEA TRASPORTO SESSIONE PRESENTAZIONE 6 5 4 3 2 Frame Nodo rete LINEA RETE FISICO Protocolli di rete coda RETE robusta (gli host devo- no rimediare) Interfaccia fisica in trasmissione Interfaccia fisica in ricezione e autoconfigurante FISICO 1 Canale fisico Lo scambio di informazioni a distanza è oggi quasi sempre effettuato da un programma o da un sottoprogramma di un computer sorgente che invia parti di un file che per il momento chiameremo pacchetti al programma (sottoprogramma) di un computer destinatario Perché il destinatario possa leggere correttamente quello che gli arriva occorre però che esso sappia quando comincia un invio, quando finisce e come è confezionato l’oggetto ricevuto Un protocollo di comunicazione è un accordo su una procedura per scambiarsi i dati che elimini ogni possibile ambiguità su quanto ricevuto in modo che esso sia del tutto conforme a quanto è stato inviato. Un solo accordo che regoli tutti i passaggi di una comunicazione in rete sarebbe troppo complesso e rigido Ad esempio il progenitore dei protocolli di Internet, sviluppato negli anni ’60 e ’70, si chiamava NCP, protocollo di controllo della network, della rete, ed era appunto un protocollo che si occupava di tutto, ma fu poi abbandonato a favore di una serie di protocolli La strada che si è affermata è stata quella di dividere la comunicazione in una serie di passaggi detti strati e per ogni strato di fare un accordo ovvero un protocollo Tale strada si chiama stratificazione dei protocolli e porta ad una suite (ovvero ad una sequenza) di protocolli. Una sequenza di protocolli è una serie di software che intervengono uno di seguito all’altro per gestire una comunicazione sulla rete e determinano una logica usata nella comunicazione per cui si dice che definiscono una struttura logica una struttura logica determinata dai software che gestiscono la comunicazione + una struttura fisica che definisce l’hardware utilizzato in quella rete definiscono una architettura di rete Ma quanti e quali sono i passaggi, ovvero gli strati, previsti in una comunicazione su una rete? Il modello OSI ne elenca 7 Oltre ai computer di partenza e di arrivo, sono coinvolti nella comunicazione anche i computer posti in quelle tappe intermedie che sono i nodi della rete di telecomunicazione Se questo è il canale fisico che trasporta i dati scambiati il livello 1 OSI è quello del software più vicino al canale fisico e per questo è chiamato strato fisico del software Il livello 7 OSI è quello più lontano dal lato fisico ed è chiamato strato applicazione del software Gli altri livelli OSI del software che gestisce la comunicazione sono questi Ad un livello più astratto e formalizzato il sistema è descrivibile con la terminologia usata in questa figura Il software applicativo che invia e riceve dati si avvale di un software di comunicazione composto da entità diverse a livelli diversi Con Entità s’intende un generico modulo software che invia e riceve dati Un percorso tra due entità dello stesso livello è un percorso logico un protocollo specifica le regole sulla comunicazione tra entità simili ovvero allo stesso livello, specificando cosa si comunica (se sono dati o controlli), come li si comunica e quando comincia una comunicazione - Pertanto c’è un protocollo di livello 7 OSI, un protocollo di livello 6, uno di livello 5 e così via Una interfaccia logica specifica invece le regole sulla comunicazione tra entità di due livelli diversi e adiacenti dello stesso sistema Una interfaccia fisica è invece un circuito che in trasmissione è in grado di ricevere in ingresso il Frame da trasmettere e di dare in uscita i segnali fisici corrispondenti da inviare sul canale fisico e in ricezione è in grado di fare il lavoro inverso trasformando i segnali fisici ricevuti dal canale nel Frame ricevuto Proprio perché un percorso logico è gestito da un dato protocollo su di esso viaggiano PDU (Protocol Data Unit) = unità dati di uno specifico protocollo Una PDU contiene un campo dati preceduto da una intestazione con l’indirizzo del mittente, l’indirizzo del destinatario e altre informazioni di controllo e di servizio diverse da livello a livello In alcuni protocolli si aggiunge anche un campo di coda che consente la correzione degli errori Le PDU inviate sul canale fisico sono costruite a partire dal pacchetto (che è una porzione del file da trasmettere) tramite una serie di incapsulamenti successivi ogni entità aggiunge alla PDU che le viene passata dallo strato superiore una sua intestazione con le proprie informazioni di controllo la nuova PDU viene passato allo strato successivo Ad esempio un programma di livello 7 OSI prende il pacchetto ci aggiunge una intestazione di livello 7 confezionando la PDU di livello 7 Poi passa la sua PDU di livello 7 a un programma di livello 6 che ci aggiunge una intestazione di livello 6 confezionando la PDU di livello 6 Poi la passa al livello successivo e così via fino alla PDU di livello 2 che è chiamata Frame e che aggiunge un campo di coda chiamato FCS (Frame Chek Sequence) per la rivelazione degli errori; lo strato 1 converte ogni bit del Frame in un segnale adatto al canale fisico usato; Un nodo della rete è un computer intermedio e può comprendere gli strati 1-2-3; Per questo i protocolli dei primi tre livelli OSI sono detti protocolli di rete Mentre i livelli superiori sono detti protocolli di alto livello alla fine della comunicazione o in una tappa intermedia di essa si estrae e si analizza solo l’intestazione di pari livello; il risultato è che ogni entità colloquia solo con entità di pari livello formando con esse un canale logico La suite TCP/IP, che oggi è lo standard per la comunicazione in rete visto che praticamente tutti i dispositivi la utilizzano, è un’architettura di protocolli strutturata sui 3 strati mostrati in questa figura: lo strato applicazione che comprende le funzioni degli strati OSI 5, 6 e 7 col servizio Lo strato di trasporto corrisponde al livello 4 OSI ed è di questo livello il protocollo TCP Lo strato Internet corrisponde allo strato OSI 3 ovvero allo strato di rete ed è di questo livello il protocollo IP Poiché la suite TCP/IP deve essere indipendente dalle tecnologie trasmissive e dai protocolli di linea, essa non comprende le funzioni degli strati OSI 2 e 1 Questi due strati costituiscono l’interfaccia tra il software di rete e la rete fisica utilizzata Nelle LAN della famiglia Ethernet l’interfacciamento è affidato a una scheda di rete Ethernet, ma ci sono molte altre interfacce di rete. La comunicazione tra le entità di uno stesso strato appartenenti a computer diversi possono essere connection oriented (connekcion-oriented) o connectionless (connekcion-less) Uno scambio orientato alla connessione è caratterizzato dal fatto che le due entità coinvolte, qui a sinistra c’è quella che trasmette e a destra quella che riceve le PDU, instaurano una connessione logica dialogando tra loro e negoziando le caratteristiche dello scambio. Lo scambio dei dati è preceduto da una apertura della connessione tramite richiesta del trasmittente e accettazione del ricevente, inviandosi controlli inseriti in apposite PDU ed è terminato da una chiusura della connessione tramite richiesta di abbattimento della connessione inoltrata dal trasmittente e accettata dal ricevente In mezzo c’è il trasferimento dei dati dal trasmittente al ricevente con alcuni controlli sono inviati dal ricevente per confermare la ricezione corretta di un certo numero di PDU o per chiedere la ritrasmissione di una PDU scartata perché conteneva errori Una comunicazione orientata alla connessione è una comunicazione affidabile ma non è il massimo della velocità perché viene rallentata da quei dialoghi che garantiscono l’affidabilità Uno scambio senza connessione non ha la fase di apertura della connessione e la fase di chiusura, ma solo la fase di trasferimento dei dati I dati possono andare anche in direzione inversa a quella della trasmissione ma non è previsto di chiedere la ritrasmissione di una PDU scartata per presenza di errori Col risultato che la comunicazione è più veloce rispetto all’altra modalità ma è meno affidabile Massimizzare la velocità è importante, per cui non meraviglia sapere che opera nella modalità senza connessione il protocollo IP del livello 3 OSI, mentre al livello 4 si può scegliere tra il protocollo UDP veloce e il protocollo TCP affidabile Mentre il web, le mail e il trasferimento di file usano il protocollo TCP orientato alla connessione e quindi affidabile anche se più lento Usano l’UDP più veloce anche se meno affidabile i servizi di supporto come il Sistema Nomi Dominio che trova l’indirizzo IP di un indirizzo fornito tramite il nome o viceversa o il protocollo DCP per l’assegnazione dell’indirizzo IP direttamente dal controllore L’instradamento dei pacchetti (ovvero delle PDU) può avvenire in uno dei seguenti 2 modi: La modalità datagram è di tipo connectionless (connekcion-less) e considera ogni pacchetto come indipendente, per cui può seguire qualsiasi strada La modalità datagram è quella usata dal protocollo IP e quella che ha avuto più successo Porta ad una rete robusta nella quale nessuna interruzione ferma la comunicazione, giusto come la voleva il progetto del ministero della difesa USA che la inventò e sugli sviluppi del quale nacque Internet e a una rete auto configurante perché i noti di rete, chiamati router, si scambiano le informazioni di instradamento avendo sempre una visione aggiornata delle connessioni e decidendo in funzione di esse come raggiunger gli host di destinazione. Non è però una rete affidabile perché non garantisce che i pacchetti arrivino, né che siano senza errori né che sia rispettata la loro corretta sequenza Sono gli host finali che devono rimediare a questi limiti assicurandosi dell’arrivo, della correttezza e della giusta sequenza, cosa che fanno usando a livello 4 un protocollo orientato alla connessione come il TCP La modalità virtual circuit (pr. Virciua sircuit) è di tipo connection-oriented (connekcion-oriented) e definisce preliminarmente il percorso, che può essere permanente (P-VC) emulando un collegamento dedicato o temporaneo (Switched-VC) emulando la rete telefonica a commutazione di circuito Tale modalità è obsoleta nella sua forma originale (reti X25 come Itapc del 1985) ma nella sua forma moderna porta alle reti multiservizio IP/MPLS (MultiProtocol Label Switching), dove una maggiore velocità dei router, l’uso di una priorità e la possibilità di riservare delle risorse consente di implementare quella che si chiama Qualità del Servizio, con prestazioni da circuito virtuale anche se a livello più basso il circuito è di tipo datagram Comunicazione affidabile ma lenta Comunicazione veloce ma non affidabile (un protocollo specifica le regole - cosa, come, quando si comun.- sulla comunicazione tra entità simili ovvero allo stesso livello) Su un percorso logico viaggiano PDU (Protocol Data Unit) = unità dati di uno specifico protocollo L’instradamento può avvenire in 2 modi: - La modalità datagram: ogni pacchetto è indi-pendente dagli altri e può seguire qualsiasi strada - La modalità Virtual Circuit (VC) definisce pre-liminarmente un percorso, permanente (P-VC) o temporaneo (Switched-VC) => È obsoleta nella forma originale (reti X25 come Itapac) ma nella forma moderna porta alle reti mul-tiservizio IP/MPLS MultiProtocol Label Switching

Protocolli e architettura di rete Programma (di un computer) Sorgente Programma (di un computer) Destinatario Parte di un file (pacchetto) File Un protocollo (di comunicazione) è un accordo su una procedura per scambiarsi i dati Lo scambio di informazioni a distanza è oggi quasi sempre effettuato da un programma o da un sottoprogramma di un computer sorgente che invia parti di un file che per il momento chiameremo pacchetti al programma (sottoprogramma) di un computer destinatario Perché il destinatario possa leggere correttamente quello che gli arriva occorre però che esso sappia quando comincia un invio, quando finisce e come è confezionato l’oggetto ricevuto Un protocollo di comunicazione è un accordo su una procedura per scambiarsi i dati che elimini ogni possibile ambiguità su quanto ricevuto in modo che esso sia del tutto conforme a quanto è stato inviato. Un solo accordo che regoli tutti i passaggi di una comunicazione in rete sarebbe troppo complesso e rigido Ad esempio il progenitore dei protocolli di Internet, sviluppato negli anni ’60 e ’70, si chiamava NCP, protocollo di controllo della network, della rete, ed era appunto un protocollo che si occupava di tutto, ma fu poi abbandonato a favore di una serie di protocolli La strada che si è affermata è stata quella di dividere la comunicazione in una serie di passaggi detti strati e per ogni strato di fare un accordo ovvero un protocollo Tale strada si chiama stratificazione dei protocolli e porta ad una suite (ovvero ad una sequenza) di protocolli. Una sequenza di protocolli è una serie di software che intervengono uno di seguito all’altro per gestire una comunicazione sulla rete e determinano una logica usata nella comunicazione per cui si dice che definiscono una struttura logica una struttura logica determinata dai software che gestiscono la comunicazione + una struttura fisica che definisce l’hardware utilizzato in quella rete definiscono una architettura di rete Ma quanti e quali sono i passaggi, ovvero gli strati, previsti in una comunicazione su una rete? Il modello OSI ne elenca 7 Oltre ai computer di partenza e di arrivo, sono coinvolti nella comunicazione anche i computer posti in quelle tappe intermedie che sono i nodi della rete di telecomunicazione Se questo è il canale fisico che trasporta i dati scambiati il livello 1 OSI è quello del software più vicino al canale fisico e per questo è chiamato strato fisico del software Il livello 7 OSI è quello più lontano dal lato fisico ed è chiamato strato applicazione del software Gli altri livelli OSI del software che gestisce la comunicazione sono questi Ad un livello più astratto e formalizzato il sistema è descrivibile con la terminologia usata in questa figura Il software applicativo che invia e riceve dati si avvale di un software di comunicazione composto da entità diverse a livelli diversi Con Entità s’intende un generico modulo software che invia e riceve dati Un percorso tra due entità dello stesso livello è un percorso logico un protocollo specifica le regole sulla comunicazione tra entità simili ovvero allo stesso livello, specificando cosa si comunica (se sono dati o controlli), come li si comunica e quando comincia una comunicazione - Pertanto c’è un protocollo di livello 7 OSI, un protocollo di livello 6, uno di livello 5 e così via Una interfaccia logica specifica invece le regole sulla comunicazione tra entità di due livelli diversi e adiacenti dello stesso sistema Una interfaccia fisica è invece un circuito che in trasmissione è in grado di ricevere in ingresso il Frame da trasmettere e di dare in uscita i segnali fisici corrispondenti da inviare sul canale fisico e in ricezione è in grado di fare il lavoro inverso trasformando i segnali fisici ricevuti dal canale nel Frame ricevuto Proprio perché un percorso logico è gestito da un dato protocollo su di esso viaggiano PDU (Protocol Data Unit) = unità dati di uno specifico protocollo Una PDU contiene un campo dati preceduto da una intestazione con l’indirizzo del mittente, l’indirizzo del destinatario e altre informazioni di controllo e di servizio diverse da livello a livello In alcuni protocolli si aggiunge anche un campo di coda che consente la correzione degli errori Le PDU inviate sul canale fisico sono costruite a partire dal pacchetto (che è una porzione del file da trasmettere) tramite una serie di incapsulamenti successivi ogni entità aggiunge alla PDU che le viene passata dallo strato superiore una sua intestazione con le proprie informazioni di controllo la nuova PDU viene passato allo strato successivo Ad esempio un programma di livello 7 OSI prende il pacchetto ci aggiunge una intestazione di livello 7 confezionando la PDU di livello 7 Poi passa la sua PDU di livello 7 a un programma di livello 6 che ci aggiunge una intestazione di livello 6 confezionando la PDU di livello 6 Poi la passa al livello successivo e così via fino alla PDU di livello 2 che è chiamata Frame e che aggiunge un campo di coda chiamato FCS (Frame Chek Sequence) per la rivelazione degli errori; lo strato 1 converte ogni bit del Frame in un segnale adatto al canale fisico usato; Un nodo della rete è un computer intermedio e può comprendere gli strati 1-2-3; Per questo i protocolli dei primi tre livelli OSI sono detti protocolli di rete Mentre i livelli superiori sono detti protocolli di alto livello alla fine della comunicazione o in una tappa intermedia di essa si estrae e si analizza solo l’intestazione di pari livello; il risultato è che ogni entità colloquia solo con entità di pari livello formando con esse un canale logico La suite TCP/IP, che oggi è lo standard per la comunicazione in rete visto che praticamente tutti i dispositivi la utilizzano, è un’architettura di protocolli strutturata sui 3 strati mostrati in questa figura: lo strato applicazione che comprende le funzioni degli strati OSI 5, 6 e 7 col servizio Lo strato di trasporto corrisponde al livello 4 OSI ed è di questo livello il protocollo TCP Lo strato Internet corrisponde allo strato OSI 3 ovvero allo strato di rete ed è di questo livello il protocollo IP Poiché la suite TCP/IP deve essere indipendente dalle tecnologie trasmissive e dai protocolli di linea, essa non comprende le funzioni degli strati OSI 2 e 1 Questi due strati costituiscono l’interfaccia tra il software di rete e la rete fisica utilizzata Nelle LAN della famiglia Ethernet l’interfacciamento è affidato a una scheda di rete Ethernet, ma ci sono molte altre interfacce di rete. La comunicazione tra le entità di uno stesso strato appartenenti a computer diversi possono essere connection oriented (connekcion-oriented) o connectionless (connekcion-less) Uno scambio orientato alla connessione è caratterizzato dal fatto che le due entità coinvolte, qui a sinistra c’è quella che trasmette e a destra quella che riceve le PDU, instaurano una connessione logica dialogando tra loro e negoziando le caratteristiche dello scambio. Lo scambio dei dati è preceduto da una apertura della connessione tramite richiesta del trasmittente e accettazione del ricevente, inviandosi controlli inseriti in apposite PDU ed è terminato da una chiusura della connessione tramite richiesta di abbattimento della connessione inoltrata dal trasmittente e accettata dal ricevente In mezzo c’è il trasferimento dei dati dal trasmittente al ricevente con alcuni controlli sono inviati dal ricevente per confermare la ricezione corretta di un certo numero di PDU o per chiedere la ritrasmissione di una PDU scartata perché conteneva errori Una comunicazione orientata alla connessione è una comunicazione affidabile ma non è il massimo della velocità perché viene rallentata da quei dialoghi che garantiscono l’affidabilità Uno scambio senza connessione non ha la fase di apertura della connessione e la fase di chiusura, ma solo la fase di trasferimento dei dati I dati possono andare anche in direzione inversa a quella della trasmissione ma non è previsto di chiedere la ritrasmissione di una PDU scartata per presenza di errori Col risultato che la comunicazione è più veloce rispetto all’altra modalità ma è meno affidabile Massimizzare la velocità è importante, per cui non meraviglia sapere che opera nella modalità senza connessione il protocollo IP del livello 3 OSI, mentre al livello 4 si può scegliere tra il protocollo UDP veloce e il protocollo TCP affidabile Mentre il web, le mail e il trasferimento di file usano il protocollo TCP orientato alla connessione e quindi affidabile anche se più lento Usano l’UDP più veloce anche se meno affidabile i servizi di supporto come il Sistema Nomi Dominio che trova l’indirizzo IP di un indirizzo fornito tramite il nome o viceversa o il protocollo DCP per l’assegnazione dell’indirizzo IP direttamente dal controllore L’instradamento dei pacchetti (ovvero delle PDU) può avvenire in uno dei seguenti 2 modi: La modalità datagram è di tipo connectionless (connekcion-less) e considera ogni pacchetto come indipendente, per cui può seguire qualsiasi strada La modalità datagram è quella usata dal protocollo IP e quella che ha avuto più successo Porta ad una rete robusta nella quale nessuna interruzione ferma la comunicazione, giusto come la voleva il progetto del ministero della difesa USA che la inventò e sugli sviluppi del quale nacque Internet e a una rete auto configurante perché i noti di rete, chiamati router, si scambiano le informazioni di instradamento avendo sempre una visione aggiornata delle connessioni e decidendo in funzione di esse come raggiunger gli host di destinazione. Non è però una rete affidabile perché non garantisce che i pacchetti arrivino, né che siano senza errori né che sia rispettata la loro corretta sequenza Sono gli host finali che devono rimediare a questi limiti assicurandosi dell’arrivo, della correttezza e della giusta sequenza, cosa che fanno usando a livello 4 un protocollo orientato alla connessione come il TCP La modalità virtual circuit (pr. Virciua sircuit) è di tipo connection-oriented (connekcion-oriented) e definisce preliminarmente il percorso, che può essere permanente (P-VC) emulando un collegamento dedicato o temporaneo (Switched-VC) emulando la rete telefonica a commutazione di circuito Tale modalità è obsoleta nella sua forma originale (reti X25 come Itapc del 1985) ma nella sua forma moderna porta alle reti multiservizio IP/MPLS (MultiProtocol Label Switching), dove una maggiore velocità dei router, l’uso di una priorità e la possibilità di riservare delle risorse consente di implementare quella che si chiama Qualità del Servizio, con prestazioni da circuito virtuale anche se a livello più basso il circuito è di tipo datagram