Corso di laurea in INFORMATICA RETI di CALCOLATORI A.A. 2003/2004 Modello OSI ed architettura TCP/IP Alberto Polzonetti alberto.polzonetti@unicam.it

Architetture di rete a livelli Nelle tecnologie di rete si usano architetture a livelli (layers) per Suddividere le operazioni in elementi meno complessi Consentire la focalizzazione della ricerca e sviluppo Non influenzare gli altri livelli con le modifiche Suddividere le operazioni di messa in rete in sottoinsiemi di operazioni più semplici Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Layers Lo scopo di ogni livello è fornire servizi al livello immediatamente superiore, nascondendo i dettagli su come tali servizi sono implementati Il livello n su un host “dialoga” con il livello n di un altro host (solo logicamente!) Regole e convenzioni della comunicazione a livello n sono indicate col termine protocollo di livello n Le entità logiche che portano avanti la conversazione a livello n sono dette peer entity (entità di pari livello) Ciascuna peer entity di livello n porta avanti il dialogo utilizzando i servizi offerti dal livello n Livelli Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Interfacce Fra ogni coppia di livelli adiacenti c’è una interfaccia L’interfaccia definisce i servizi offerti dal livello sottostante e le operazioni primitive che possono essere richieste al livello sottostante Analogia con i sistemi operativi: l’interfaccia tra il livello superiore e quello inferiore è simile alle API (funzioni di libreria e chiamate di sistema) tra i programmi applicativi ed il sistema operativo il livello n-1 fornisce servizi al livello n (service provider) il livello n usa i servizi del livello n –1 (service user) I servizi offerti sono accessibili attraverso il Service Access Point ogni SAP ha un indirizzo che lo identifica univocamente Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Primitive di definizione del servizio Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Servizi e protocolli Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Gerarchie Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Comunicazione multi-livello (analogia) Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Flusso di informazioni per supportare la comunicazione virtuale al livello 5 Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Livelli, protocolli, interfacce Anche se è definito un protocollo di livello N, nessun dato è trasferito direttamente da un livello N all'altro Ogni livello passa dati e informazioni di controllo al livello sottostante, sino a quando si raggiunge il livello fisico che effettua la trasmissione L'interfaccia definisce quali operazioni primitive e servizi sono forniti da un livello ai livelli superiori L'insieme dei livelli e dei protocolli utilizzati definisce una architettura di rete Due host possono dialogare anche se utilizzano diverse piattaforme hardware e diversi sistemi operativi, purchè adottino la stessa architettura di rete L’insieme dei protocolli di una architettura utilizzati su un certo host viene detto pila di protocolli (protocol stack). Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

MODELLO di RIFERIMENTO OSI standard de iure per la connessione dei sistemi aperti modello comune per confrontare le diverse architetture di rete non definisce protocolli specifici ! non è una architettura di rete Attenzione! Un modello di riferimento non è una architettura di rete: Il modello di riferimento definisce solo numero, relazioni e caratteristiche funzionali dei livelli, non definisce i protocolli effettivi L’architettura di rete definisce, livello per livello, i protocolli effettivi Open Systems Interconnection (OSI) uno standard su cui si basano i protocolli prodotto dalla International Standard Organization Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP STRATIFICAZIONE OSI APPLICAZIONE 7 PRESENTAZIONE 6 SESSIONE 5 TRASPORTO 4 RETE 3 COMUNICAZIONE 2 FISICO 1 Felice Correva Rotolando Tra Spinose Piante di Acacia Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Protocol Data Unit L’unità dei dati scambiata ad un certo livello tra peer entity viene chiamata Protocol Data Unit PDU a livello di trasporto  segmento PDU a livello di rete  pacchetto PDU a livello comunicazione  frame Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Incapsulamento Mentre le informazioni discendono attraverso i livelli cambiano il proprio formato su ciascun livello : incapsulamento Quando i dati risalgono, ciascuna intestazione determina in che modo spostare i dati per i vari livelli a ciascun livello si staccano le intestazioni dei livelli precedenti in modo di avere lo stesso formato del livello analogo alla parte trasmissione. Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

I livelli secondo il modello OSI APPLICAZIONE Fornisce una serie di interfacce utilizzabili dalle applicazioni e quindi consente l’accesso ai servizi di rete PRESENTAZIONE Converte i dati in un formato generico per le tramissione in rete e viceversa SESSIONE Consente a due parti di tenere comunicazioni continuative TRASPORTO Gestisce la tramissione dati attraverso la rete RETE Gestisce i messaggi in viaggio e traduce indirizzi e nomi tra logici e fisici COMUNICAZIONE Tra strato della rete e strato fisico. Impacchetta dati grezzi in frame da consegnare alla rete FISICO Converte i bit in segnali e i segnali in bit Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello 1 e 2 Livello 1: Fisico Si preoccupa di trasmettere sequenze binarie sul canale di comunicazione A questo livello si specificano: tensioni dello 0 e del 1 tipi, dimensioni, impedenze dei cavi tipi di connettori Il livello fisico è nel dominio dell'ingegneria elettronica Livello 2: Data Link Ha come scopo la trasmissione affidabile di pacchetti di dati (frames) Verifica della presenza di errori aggiungendo delle FCS (Frame Control Sequence) Può gestire meccanismi di correzione di errori tramite ritrasmissione Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello 3 e 4 Livello 3: Network Determina il modo migliore per spostare i dati da un host all’altro. Gestisce l’indirizzamento dei messaggi e la traduzione degli indirizzi da logici a fisici Determina la strada che i dati percorrono tra l’host mittente e l’host destinatario Il livello 3 deve inoltre : provvedere instradamenti alternativi in caso di guasti evitare le congestioni della rete Frammentare i pacchetti se fossero troppo grandi per il livello sottostante Livello 4: Trasporto Responsabile della consegna affidabile del messaggio dall’origine a destinazione è il vero livello end-to-end, è cioè il primo livello che ignora la struttura della rete Fornisce un ripristino degli errori ed un controllo di flusso in modo da soddisfare la qualità del servizio Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello 5 e 6 Livello 5: Sessione è responsabile dell'organizzazione del dialogo tra due programmi applicativi e del conseguente scambio di dati Livello 6: Presentazione Il livello di presentazione gestisce la sintassi dell'informazione da trasferire (es. ASCII o EBCDIC) Altre funzioni di questo livello sono la compressione dei dati, la crittografia e l'autenticazione Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello 7 Livello 7: Applicazione É il livello dei programmi applicativi , cioè di quei programmi appartenenti al sistema operativo o scritti dagli utenti, attraverso i quali l'utente finale utilizza la rete . Esempi sono: VT: Virtual Terminal, cioè connessione interattiva ad un elaboratore remoto FTAM: File Transfer and Access Management X400: Posta Elettronica X500: Directory Service Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Protocolli di rete e di trasporto Protocolli di trasporto responsabili di assicurare la consegna dei dati TCP (Transmission Control Protocol) SPX (sequenced packet eXchange) NetBIOS ATP (AppleTalk Transaction Protocol) Protocolli di rete usati per l’instradamento e per gli indirizzi IP (Internet Protocol) IPX (Internetwork Packet eXchange) Novell NetBEUI (IBM e Microsoft) DDP (Delivery Datagram Protocol) Apple in AppleTalk Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Host e router nel modello OSI Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Architettura TCP/IP: il modello Essendo il TCP/IP precedente alla definizione del modello OSI, non implementa tutte le funzioni specificate da quest'ultimo; inoltre alcune funzioni sono implementate in livelli diversi rispetto a quanto teorizzato dal modello. L'architettura TCP/IP non specifica i livelli 1- 2 della rete e permette sostanzialmente l'utilizzo di qualunque livello 1-2 già disponibile. Il TCP/IP non fa quindi alcuna assunzione sulla tecnologia del livello sottostante limitandosi eventualmente ad adottare alcuni meccanismi di adattamento (ad esempio ARP) per operare su tutti i tipi di tecnologie di livello 1-2. Applicazione Trasporto Rete Comunicazione Fisico (host to network) Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Livello Network Interface (comunicazione-fisico) Fornisce e riceve frame sul cavo che dipende dal tipo di rete Non è caratterizzato da un particolare protocollo TCP/IP, ma di fatto è compatibile con tutti i protocolli standard Ethernet Token ring Frame Relay X.25 ISDN Etc…. Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello Internet Protocollo IP che svolge tre funzioni principali Indirizzamento La suddivisione in pacchetti L’instradamento Contine quattro protocolli di supporto : ARP, RARP, ICMP, IGMP Protocollo di datagramm non affidabile Si limita a svolgere le funzioni basilari della trasmissione assicurando grande efficienza all’intero processo. Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello trasporto Fornisce una comunicazione tra un capo e l’altro tra gli host TCP Comunicazione orientata alla connessione Alto grado di affidabilità ed elevata efficienza UDP Servizio senza connessione Nessuna garanzia (demandata alle applicazioni) Solo controllo degli errori nell’intestazione UDP  TCP = lettera normale  raccomandata Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Livello Applicativo Applicazioni che si connettono o che comunicano con host su reti remote Categorie in ambiente windows Applicazioni Winsock che utilizzano le funzioni di interfaccia API del servizio socket di windows (ftp, telnet, irc,….) Applicazioni NETBIOS che usano nomi e servizi di recapito dei messaggi Netbios su una rete TCP/IP Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Confronto modello OSI e TCP/IP APPLICAZIONE APPLICAZIONI SMTP FTP TELNET DNS SNMP NFS PRESENTAZIONE SESSIONE TRASPORTO TCP UDP RETE ICMP IP ARP RARP IGMP COMUNICAZIONE PROTOCOLLI DEFINITI DALLA RETE SOTTOSTANTE FISICO Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Standard OSI vs TCP/IP (by net-library Politecnico di Torino) Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Confronto modello OSI e TCP/IP Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Pregi e difetti del modello OSI Modello molto utile per discutere di reti di calcolatori Cattiva tecnologia : sia il modello che i protocolli sono difettosi Cattive implementazioni: pesanti, poco maneggevoli e lente Cattiva politica: è stato sempre visto come una creatura dei signori delle telecomunicazioni Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Pregi e difetti del modello TCP/IP Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Indirizzamento Applicazione Trasporto Rete Comunicazione Fisico (host to network) Indirizzo di porta Indirizzo IP Indirizzo Fisico Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Versioni IP Versione 4 La più diffusa Indirizzi IP a 32 bit non più sufficienti Versione 5 Basata sul modello OSI e mai superato la versione di proposta Versione 6 (IPv6) Indirizzi a 128 bit Formato di pacchetto molto semplificato e reso più flessibile ICMPv6 contiene ICMP,IGMP,ARP e RARP scompare Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Bibliografia Tanenbaum – Computer Networks 4° ed Cap. 1 pagine 26 - 77 Tanenbaum – Reti di Computer Cap. 1 pagine 16 – 68 Comer – Internet e Reti di Calcolatori Capitoli 14 e 15 Comer – Internetworking con TCP/IP Capitolo 11 Lezione 2 Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Trasferimento dati tra due sistemi A e B Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP Architetture di rete SNA: System Network Architecture, architettura di rete dei sistemi IBM DNA: Digital Network Architecture, meglio nota con il nome di DECNET: è la rete della Digital Internet Protocol Suite, meglio nota con il nome di TCP/IP Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP

Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP PDU = Protocol Data Unit SDU = Service Data Unit Lezione 2 (03/04) Modello OSI ed architettura TCP/IP