Capitolo 1 Introduzione .

Capitolo 1: Indice 1.1 Internet: una panoramica 1.2 L’organizzazione dei protocolli in livelli 1.3 La storia di Internet 1.4 Gli standard e l’amministrazione della rete Internet 1.#

Capitolo 1: Obiettivi Nella prima parte vi sono una definizione sintetica e una descrizione introduttiva delle LAN (Local Area Networks) o reti locali, e WAN (Wide Area Networks) o reti geografiche. Si definisce una internet, o internetwork, come un insieme di LAN e WAN interconnesse. La seconda parte presenta i concetti legati alle prestazioni di una rete a commutazione di pacchetto, spiegando quali fattori influenzano quella che viene comunemente chiamata velocità di rete o di un collegamento. Nella terza parte si introduce il concetto di layering dei protocolli per illustrare come le operazioni di Internet siano suddivise in compiti di complessità inferiore. Si descrive l’architettura TCP/IP analizzando i compiti assegnati a ognuno dei cinque livelli di cui è composta. La quarta parte presenta sinteticamente la storia dell’evoluzione di Internet. Nell’ultima parte si descrivono l’amministrazione di Internet, gli standard e il loro ciclo di vita. 1.#

1.1 Internet: una panoramica Si inizia con la definizione di rete, per poi descrivere come sia possibile collegare più reti per formare delle internetwork. Si presenta quindi la struttura di Internet ponendo le basi per il suo studio approfondito nei capitoli successivi. 1.#

1.1.1 Le reti Una rete è un’interconnessione di dispositivi in grado di scambiarsi informazioni, quali sistemi terminali (end system), router, switch e modem. I sistemi terminali possono essere di due tipi: host o server. Un host è una macchina in genere di proprietà degli utenti e dedicata ad eseguire applicazioni, quale un computer desktop, un portatile, un cellulare o un tablet. Un server è tipicamente un computer con elevate prestazioni destinato a eseguire programmi che forniscono servizio a diverse applicazioni utente come, per esempio, la posta elettronica o il Web. 1.#

1.1.1 Le reti (continuazione) LAN – Local Area Network WAN – Wide Area Network WAN punto-punto WAN a commutazione Internetwork 1.#

Figura 1.1: Esempi di LAN isolate: nel passato e ai giorni d’oggi 1.#

Figura 1.2: Esempio di WAN punto-punto 1.#

Figura 1.3: Una WAN a commutazione 1.#

Figura 1.4: Internetwork composta da due LAN e una WAN punto-punto 1.#

Figura 1.5: Rete eterogenea composta da quattro WAN e tre LAN 1.#

1.1.2 Switching Circuit-Switched Network Packet-Switched Network Si è affermato che una internet è una combinazione di link e dispositivi capaci di scambiarsi informazioni. In particolare i sistemi terminali appartenenti alla rete comunicano tra di loro per mezzo di dispositivi come switch e router che si trovano nel percorso (o rotta) tra i sistemi sorgente e destinazione. Circuit-Switched Network Packet-Switched Network 1.#

Figura 1.6: Rete a commutazione di circuito 1.#

Figura 1.7: Rete a commutazione di pacchetto 1.#

1.1.3 Internet Si è detto che una internet (con i minuscola) è costituita da due o più reti interconnesse. L’internet più famosa è chiamata Internet (I maiuscola) ed è composta da migliaia di reti interconnesse. La Figura 1.8 rappresenta una visione concettuale (non geografica) di Internet. 1.#

Figura 1.8: Rappresentazione concettuale di Internet 1.#

1.1.4 L’accesso a Internet Internet è una internetwork che consente a qualsiasi utente di farne parte. L’utente, tuttavia, deve essere fisicamente collegato a un ISP, solitamente mediante una WAN punto-punto. Il collegamento che connette l’utente al primo router di Internet è detto rete di accesso. Nel seguito vedremo alcune tipologie di rete di accesso. 1.#

1.1.4 L’accesso a Internet (continuazione) Accesso via rete telefonica Servizio dial-up Servizio DSL (Digital Subscriber Line) Accesso tramite reti wireless Collegamento diretto 1.#

1.1.5 Capacità e prestazioni delle reti Un argomento di cui si parla spesso nell’ambito delle reti è la velocità della rete o di un collegamento, ovvero quanto velocemente si riesce a trasmettere e ricevere i dati. In realtà, il concetto di velocità è molto ampio e coinvolge vari fattori che influiscono sulle prestazioni (performance) di una rete. Nel caso di una rete a commutazione di pacchetto, le metriche che ne determinano le prestazioni si misurano in termini di: ampiezza di banda, bit rate, throughput, ritardi e perdita di pacchetti. 1.#

1.1.5 Capacità e prestazioni delle reti (continuazione) Ampiezza di banda e bit rate Throughput Latenza (ritardo) Perdita di pacchetti 1.#

Figura 1.9: Throughput su un percorso di tre link 1.#

Figura 1.10: Un percorso attraverso il backbone Internet 1.#

Figura 1.11: Effetto del throughput nei link condivisi 1.#

Figura 1.12: Riempimento del link con i bit per i casi 1 e 2 1.#

Esempio 1.1 Possiamo pensare al link tra due punti come a un tubo. La sezione trasversale del tubo rappresenta il rate e la lunghezza rappresenta il ritardo. Possiamo dire che il volume del tubo definisce il prodotto rate-ritardo, come mostrato nella Figura 1.13. 25

Figura 1.13: Concetto del prodotto rate-ritardo 1.#

1.1.6 Hardware e software Si è fornita una panoramica della struttura e delle prestazioni di Internet, che è costituita da numerose reti di varie dimensioni interconnesse tramite opportuni dispositivi di comunicazione. Tuttavia per poter comunicare non è sufficiente assicurare questi collegamenti, ma è necessario utilizzare sia dell’hardware che del software, analogamente a quanto avviene per un calcolo complesso dove sono necessari sia l’hardware che un programma. Nel paragrafo successivo si descriverà come l’hardware e il software vengano coordinati tramite l’impiego di protocolli organizzati in livelli (layer). 1.#

1.2 L’organizzazione dei protocolli in livelli Un termine che si utilizza frequentemente quando si parla di Internet è protocollo. Un protocollo definisce le regole che il mittente e il destinatario, così come tutti i sistemi intermedi coinvolti, devono rispettare per essere in grado di comunicare. In situazioni particolarmente semplici potrebbe essere sufficiente un solo protocollo, in situazioni più complesse potrebbe essere opportuno suddividere i compiti fra più livelli (layer), nel qual caso è richiesto un protocollo per ciascun livello: si parla dunque di layering di protocolli. 1.#

1.2.1 Gli scenari Si sviluppano due scenari per meglio comprendere la necessità di organizzare i protocolli in livelli. Primo scenario (Figura 1.14) Secondo scenario (Figura 1.15) I principi della strutturazione in livelli I collegamenti logici 1.#

Figura 1.14: Organizzazione a un livello 1.#

Figura 1.15: Organizzazione a tre livelli 1.#

Figura 1.16: Collegamento logico fra i livelli 1.#

1.2.2 Lo stack protocollare TCP/IP TCP/IP è una famiglia di protocolli attualmente utilizzata in Internet. Si tratta di una gerarchia di protocolli costituita da moduli interagenti, ciascuno dei quali fornisce funzionalità specifiche. Il termine gerarchia significa che ciascun protocollo di livello superiore è supportato dai servizi forniti dai protocolli di livello inferiore. Definita in origine in termini di quattro livelli software soprastanti a un livello hardware, la pila TCP/IP è oggi intesa come composta di cinque livelli. 1.#

1.2.2 Lo stack protocollare TCP/IP (continuazione) Architettura a livelli I livelli nello stack protocollare TCP/IP Descrizione di ciascun livello Livello applicazione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento Livello fisico 1.#

1.2.2 Lo stack protocollare TCP/IP (continuazione) Incapsulamento e decapsulamento Incapsulamento nell’host sorgente Decapsulamento e incapsulamento nel router Decaspulamento nell’host destinatario Indirizzamento Multiplexing e demultiplexing 1.#

Figura 1.17: I livelli nello stack protocollare TCP/IP 1.#

Figura 1.18: Comunicazione in una internet 1.#

Figura 1.19: Collegamenti logici fra i livelli dello stack protocollare TCP/IP 1.#

Figura 1.20: Oggetti identici nello stack protocollare TCP/IP 1.#

Figura 1.21: Incapsulamento e decapsulamento 1.#

Figura 1.22: Indirizzamento nel modello TCP/IP 1.#

Figura 1.23: Multiplexing e demultiplexing 1.#

L’insuccesso del modello OSI 1.2.3 Il modello OSI Sebbene nel contesto di Internet il modello TCP/IP sia quello più diffuso, esso non è l’unico modello esistente. L’ISO (International Organization for Standardization), fondata nel 1947, è un’organizzazione internazionale dedicata alla definizione di standard universalmente accettati, organizzazione di cui fanno parte oltre tre quarti delle nazioni. Il modello OSI (Open Systems Interconnection) è uno standard ISO, introdotto alla fine degli anni ’70, che concerne tutti gli aspetti delle reti. L’insuccesso del modello OSI 1.#

Figura 1.24: Il modello OSI 1.#

Figura 1.25: TCP/IP e il modello OSI 1.#

1.3 La storia di Internet In seguito alla descrizione generale di Internet e dei suoi protocolli, si propongono ora alcuni cenni storici. Si mostra come Internet sia evoluta da una rete privata a una rete globale in meno di quarant’anni. 1.#

1.3.1 La storia iniziale ARPANET Prima del 1960 esistevano già alcune reti di telecomunicazione, come le reti telegrafiche e le reti telefoniche. Queste reti erano adatte a un tipo di comunicazione a velocità costante: era necessario stabilire una connessione fra due utenti prima di poter trasmettere il messaggio codificato (telegrafo) o la voce (telefonia). ARPANET 1.#

1.3.2 Nascita della rete Internet Nel 1972 Vint Cerf e Bob Kahn, entrambi parte del nucleo del gruppo ARPANET, collaborarono a ciò che chiamarono l’Internetting Project. Il loro scopo era quello di collegare diverse reti in modo che un host di una delle reti potesse comunicare con un altro host di un’altra rete. I problemi da risolvere furono numerosi: dimensione dei pacchetti, interfacce e frequenze di trasmissione diverse, ma anche differenti requisiti di attendibilità. 1.#

1.3.2 Nascita della rete Internet (continuazione) Transmission Control Protocol/Internetworking Protocol (TCP/IP) MILNET CSNET NSFNET ANSNET 1.#

1.3.3 Internet oggi World Wide Web Applicazioni multimediali Siamo tutti testimoni della rapidissima evoluzione sia dell’infrastruttura che delle applicazioni di Internet, divenuta oggi una rete che fornisce servizi a livello mondiale. L’incessante sviluppo di nuove applicazioni è il motivo principale della sua diffusione. World Wide Web Applicazioni multimediali Applicazioni peer-to-peer 1.#

1.4 Gli standard e l’amministrazione della rete Internet Nello studio di Internet e dei suoi protocolli si incontrano spesso riferimenti a standard o entità amministrative, che vengono descritti in questo paragrafo. 1.#

1.4.1 Gli standard Internet Uno standard Internet è una specifica che è stata rigorosamente esaminata e controllata, utile e accettata da chi utilizza la rete Internet. È un insieme di regole formalizzate che devono necessariamente essere seguite. Esiste una procedura rigorosa attraverso la quale una specifica diviene uno standard Internet. Il primo stadio di una specifica è quello di bozza Internet (Internet draft). 1.#

Stadi o livelli di maturità 1.4.1 Gli standard Internet (continuazione) Stadi o livelli di maturità Proposta di standard Draft Standard Standard Internet Livello storico Livello sperimentale Livello informativo 1.#

1.4.1 Gli standard Internet (continuazione) Livelli di requisiti Obbligatorio Consigliato Facoltativo D’uso limitato Sconsigliato 1.#

Figura 1.26: Stadi di maturazione di una RFC 1.#

1.4.2 Amministrazione della rete Internet La rete Internet, nata sostanzialmente nel mondo della ricerca, si è ampiamente sviluppata e ha raggiunto una base di utenti molto vasta con significative attività commerciali. Numerosi gruppi che coordinano aspetti diversi della rete Internet hanno guidato la sua crescita e il suo sviluppo. Nella Figura 1.27 è illustrata l’organizzazione generale dell’amministrazione della rete Internet. 1.#

1.4.2 Amministrazione della rete Internet (continuazione) Internet Society (ISOC) Internet Architecture Board (IAB) Internet Engineering Task Force (IETF) Internet Assigned Numbers Authority (IANA) e Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) Network Information Center (NIC) 1.#

Figura 1.27: Amministrazione della rete Internet 1.#