Software delle Reti Internet/Umanet Come nel caso Tecnologico Così nel caso Umanistico D:\MaurOshoSoft\Classe UmaNet\Progetto ITIS\Sistemi\04 - Software delle Reti Internet_Umanet.ppt

Canale Tecnologico ed Umanistico Con il termine canale di comunicazione si intende un mezzo fisico con delle caratteristiche adatte a consentire il trasporto di dati dalla sorgente al destinatario. Una definizione valida sia nel contesto delle reti telematiche che in quello delle reti telemistiche.

Il software delle reti Necessità di definire protocolli e standard Un protocollo definisce la modalità con la quale avviene la comunicazione fra due agenti La rete è organizzata come una serie di strati (livelli) Ogni livello fornisce una serie di servizi al livello superiore Ogni livello di un host comunica con il livello corrispondente di un altro host utilizzando un opportuno protocollo From Host A Messaggio 010101010101 010101010010 To Host A Network XY

Protocolli e standard Per scambiarsi dati due entità devono accordarsi su un protocollo Il protocollo definisce le regole da seguire per il trasferimento dei dati Sintassi - formato dei dati (campi del pacchetto) Semantica - significato (uso dei campi del pacchetto) Sincronizzazione – modalità di invio dei dati quando mittente e destinatario elaborano i dati a velocità diverse Gli standard forniscono le linee guida per assicurare il l’interconnessione tra reti eterogenee.

Reti di calcolatori Modello basato su calcolatori indipendenti e interconnessi fra loro tramite protocolli condivisi. Insieme di calcolatori autonomi collegati ovvero in grado di scambiare informazioni fra di loro Il collegamento può utilizzare tecnologie varie (fili elettrici, onde radio, fibre ottiche) L’insieme dei calcolatori è in genere eterogeneo (sia per architettura hardware, che sistema operativo) 1010 1010000101

Reti di Relazioni Umane (UmaNet) Modello basato su persone autonome e interconnesse fra loro tramite regole condivise e in grado di scambiare informazioni e condividere uno scopo. L’insieme degli individui è in genere eterogeneo (per abilità,criticità, motivazione, cultura,…,) Quindi per evitare che le diversità finiscano per creare delle barriere è necessario stabilire dei protocolli (regole condivise) per regolare la comunicazione nella rete.

Protocolli di Comunicazione Internet Modelli di Comunicazione Stratificati D:\MaurOshoSoft\Classe UmaNet\Progetto ITIS\Sistemi\04 - Software delle Reti Internet_Umanet.ppt

Modello ISO-OSI OSI – Open System Interconnection Un sistema aperto è un insieme di protocolli per permettere la comunicazione fra due sistemi indipendentemente dalla loro architettura E’ un modello per la progettazione di un’architettura di rete flessibile, robusta e inter-operativa Utilizza un riferimento a strati (layer) che descrivono la comunicazioni a livelli di astrazione successivi (stack OSI) Ciascun livello utilizza i servizi dello strato inferiore attraverso interfacce.

Livelli del modello ISO-OSI Host A Host B Nodo Intermedio Protocollo peer-to-peer (layer 7) 7 6 5 4 3 2 1 Applicativo 7 6 5 4 3 2 1 Applicativo Interfaccia 7-6 Interfaccia 7-6 Protocollo peer-to-peer (layer 6) Presentazione Presentazione Interfaccia 6-5 Interfaccia 6-5 Protocollo peer-to-peer (layer 5) Sessione Sessione Interfaccia 5-4 Interfaccia 5-4 Protocollo peer-to-peer (layer 4) Trasporto Trasporto Interfaccia 4-3 Interfaccia 4-3 p2p (l 3) p2p (l 3) Rete Rete Rete Interf. 3-2 Interfaccia 3-2 Interfaccia 3-2 p2p (l 2) p2p (l 2) Coll. Dati Coll. Dati Coll. Dati Interf. 2-1 Interfaccia 2-1 Interfaccia 2-1 Fisico Fisico Fisico

Comunicazione tra Livelli “Esiste una grande distanza concettuale tra le applicazioni software sulle quali siamo abituati a concentrare la nostra attenzione e i segnali elettrici binari trasportati dal mezzo trasmissivo. Il livello n su un host porta avanti una conversazione con il livello n di un altro host. Le regole e le convenzioni che governano la conversazione sono collettivamente indicate con il termine di protocollo di livello n. Le entità (processi) che effettuano tale conversione si chiamano peer entity (entità di pari livello). Il dialogo fra due peer entity di livello n viene realizzato tramite lo scambio di PDU (protocol data unit) composta dalla parte di dati e dall’intestazione specifica del livello. In realtà non c’è trasferimento diretto di dati dal livello n di un host1 e il livello n di un host2. Ogni livello su host1 passa i dati e le informazioni di controllo al livello sottostante. Quando arrivano ad host2, i dati vengono passati da ogni livello al livello superiore.

Scambio dati Host2 Host1 Header Trailer Dati L7 Dati L7 Dati L7 H6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Dati L7 Header Dati L7 Dati L7 H6 Dati L7 H6 Dati L6 H5 Dati L6 H5 Dati L5 H4 Dati L5 H4 Trailer Dati L4 H3 Dati L4 H3 Dati L4 H2 T2 Dati L4 H2 T2 01010100000100010010010010010 01010100000100010010010010010

Le Funzioni dei Livelli Applicazione Permette all’utente di interagire con la rete mediante interfacce. Presentazione Rappresentazione dei dati : codifica,crittografia,compressione Sessione Stabilisce la comunicazione e controlla il dialogo fra due sistemi Trasporto Assicura che l’intero messaggio arrivi intatto da un sistema all’altro e che i singoli pacchetti arrivino a destinazione nel giusto ordine Rete Indirizza e inoltra i pacchetti, è responsabile della consegna mittente-destinatario di un pacchetto attraverso reti diverse (routing) Data Link Organizza i dati in frame e rende lo strato fisico affidabile ovvero privo di errori, controlla gli errori e il flusso dati. Fisico Riguarda la trasmissione dei bit sul canale fisico, stabilisce e gestisce il tipo di canale fisico (telefonico,wi-fi,cellulare,satellitare,…, connessioni umanet)

Livello Applicazione Permette all’utente di utilizzare la rete tramite interfacce Supporta servizi di rete e-mail, trasferimento di file remoti, condivisione di database, ecc.. Utente FTP TEL NET EMAIL FTP TEL NET EMAIL Livello Applicazione Livello Applicazione Dati L7 Dati L7

Livello Presentazione Codifica: garantisce la inter-operatività nello scambio di dati fra sistemi con codifica diverse dei dati I dati sono tradotti in un formato comune e poi trasmessi Crittografia: per garantire la sicurezza Compressione: per ridurre la quantità dei dati da trasferire Dati L7 Dati L7 Livello Presentazione Livello Presentazione Dati codificati, criptati e compressi H6 Dati codificati, criptati e compressi H6 Dati L6 Dati L6

Livello Sessione Controlla il dialogo fra due sistemi assicurando le modalità half-duplex o full-duplex Permette la sincronizzazione con checkpoint di un flusso di dati Dati L6 Dati L6 Livello Sessione Livello Sessione H5 H5 sync sync sync sync sync sync Dati L5 Dati L5

Livello Trasporto E’ responsabile della consegna mittente-destinatario dell’intero messaggio (punto-a-punto) assicurando che l’intero messaggio arrivi senza errori e che i singoli pacchetti arrivino a destinazione nel giusto ordine. Gli indirizzi specificano non solo gli host ma anche i processi mittente e destinazione (porta) Realizza un trasferimento Con connessione: si apre una connessione prima del trasferimento e la si chiude al termine, stesso percorso. Senza connessione: ogni singolo pacchetto è considerato indipendentemente, percorsi diversi. Dati L5 Dati L5 Livello Trasporto Livello Trasporto H4 H4 H4 H4 H4 H4 Dati L4 Dati L4

Livello di Rete E’ responsabile della consegna mittente-destinatario di un pacchetto attraverso reti diverse (routing) Realizza l’indirizzamento logico dei pacchetti – inserisce gli indirizzi logici del mittente e destinatario nell’header Nei router definisce gli algoritmi di instradamento E’ responsabile del controllo di congestione Dati L4 Dati L4 Livello Rete Livello Rete H3 H3 Dati L3 Dati L3

Livello Data Link Rende lo strato fisico affidabile, cioè privo di errori fisici. Divide le informazioni in pacchetti trasmettendoli sul mezzo fisico (data frame) e verifica la corretta ricezione attendendo un segnale di ack. Gestisce l’eventuale duplicazione dei data frame dovuta alle ritrasmissioni per mancanza di ack Sincronizza mittente e ricevente Gestisce lo smistamento fisico (indirizzamento fisico) sulla stessa rete. Dati L3 Dati L3 Livello Data Link Livello Data Link Data Frame Data Frame T2 H2 T2 H2 Dati L2 Dati L2

Livello Fisico Riguarda la trasmissione dei bit sul canale fisico Caratteristiche fisiche (linee comunicazione, propagazione onde) Codifica (rappresentazione dei bit, frequenza di trasmissione) Modalità di trasmissione (simplex, half-duplex, full-duplex) Caratteristiche Meccaniche (connettori) Dati L2 Dati L2 Livello fisico Livello fisico 1010001110010111 1010001110010111 Mezzo di trasmissione

Da ISO/OSI a TCP/IP

TCP/IP vs OSI I protocolli TCP/IP erano già largamente usati in ambito accademico quando fu proposto il modello OSI, quindi TCP/IP è una descrizione di protocolli già esistenti ed è quindi meno generale e flessibile. Il modello e i protocolli OSI hanno dei difetti Il livello sessione è poco utile e quello presentazione poco significativo I livelli rete e data-link sono molto complessi e richiedono una strutturazione in sottolivelli Lo standard è complesso e i protocolli difficili da implementare Lo standard TCP/IP rappresenta il protocollo di internet

Livelli del modello TCP/IP Host A Host B Nodo Intermedio 4 3 2 1 4 3 2 1 Protocollo peer-to-peer (layer 7) Protocollo peer-to-peer (layer 4) Applicazione Applicazione Interfaccia 4-3 Interfaccia 4-3 p2p (l 3) p2p (l 3) Trasporto Trasporto Interfaccia 3-2 Interfaccia 3-2 p2p (l 2) p2p (l 2) Rete Rete Rete Interf. 2-1 Interfaccia 2-1 Interfaccia 2-1 Coll.DatiFisico Coll.Dati+Fisico Coll. Dati+Fisico

Protocolli definiti dalla rete sottostante I protocolli TCP/IP (1974) Applicativo Applicazione SMTP FTP TELNET DNS SNMP POP3 HTTP Presentazione Sessione Trasporto TCP UDP ICMP IGMP Rete IP ARP RARP Data link Protocolli definiti dalla rete sottostante Fisico

Livello Applicazione Riguarda le principali applicazioni di internet. Telnet (terminale virtuale remoto) FTP (File Trasfer Protocol) SMTP (Simple Mail Trasfer Protocol) POP3 (Post Office Protocol) SNMP (Simple Network Management Protocol) HTTP (Hyper Text Trasfer Protocol) DNS (Domain Name System)

Livello Trasporto UDP e TCP sono protocolli di trasporto fra processi TCP (Transfer Control Protocol) Ha il compito di trasmettere i dati in modo affidabile tra i nodi della rete stabilendo una connessione tra client e server. Tramite il processo di handshaking tra client e server viene stabilito il numero di porta da usare e la sincronizzazione. UDP (User Datagram Protocol) Non viene stabilita alcuna connessione i pacchetti sono inviati sulla rete senza richiesta di avvenuta ricezione. (Niente raccomandata con ricevuta di ritorno)

Livello Rete IP (Internetworking Protocol) È un protocollo per la trasmissione di singoli pacchetti (datagram), è non affidabile e senza connessioni. I datagram possono seguire percorsi diversi e raggiungere la destinazione in un ordine diverso a quello di spedizione, il protocollo IP non si occupa di riordinare i pacchetti dopo il loro arrivo. ARP (Address Resolution Protocol) Da indirizzo IP a quello fisico della scheda hardware RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Permette di ottenere l’indirizzo IP dall’indirizzo fisico ICMP (Internet Control Message Protocol) Invia messaggi sullo stato della trasmissione dei datagram IGMP (Internet Group Message Protocol) Trasmissione simultanea di un messaggio a più destinatari

Livello Data Link e Fisico È responsabile per l'interfacciamento al dispositivo elettronico che effettua la comunicazione fisica, gestendo l'invio e la ricezione dei pacchetti da e verso l'hardware. Questo livello si occupa di prelevare ed immetere i frame dati, diversi a seconda della tipologia di rete, sul cavo di rete e di controllarne la correttezza tramite un algoritmo CRC (cyclic redundancy check).

Protocolli di Comunicazione Umanet Modelli di Comunicazione Stratificati C:\MaurOshoSoft\Classe UmaNet\Progetto ITIS\Sistemi\03 - ISO-OSI.ppt

Comunicazione Umanistica

Comunicazione Telemistica

UWWW - Umanet World Wide Web

Protocolli Cosa ? : La comunicazione telemistica è regolata da protocolli di comunicazione , una serie di norme che vanno applicate per rendere compatibile il dialogo tra i diversi sistemi di comunicazione. Come ? : Il mittente e il ricevente interagiscono in modalità Client/Server, il client effettua una richiesta e il server può, più o meno, soddisfarla.

Scambio dati Paradossali 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Dati L7 Header Dati L7 Dati L7 H6 Dati L7 H6 Dati L6 H5 Dati L6 H5 Dati L5 H4 Dati L5 H4 Trailer Dati L4 H3 Dati L4 H3 Dati L4 H2 T2 Dati L4 H2 T2 0000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000

Scambio dati Coerenti Header Trailer Dati L7 Dati L7 Dati L7 H6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Dati L7 Header Dati L7 Dati L7 H6 Dati L7 H6 Dati L6 H5 Dati L6 H5 Dati L5 H4 Dati L5 H4 Trailer Dati L4 H3 Dati L4 H3 Dati L4 H2 T2 Dati L4 H2 T2 111111111111111111111111111111 111111111111111111111111111111

I Protocolli di Internet

I Protocolli di Umanet

Protocolli definiti dalla rete sottostante I Protocolli TCP/UP (2001) Applicativo Applicazioni USMTP UFTP UTELNET UDNS USNMP UHTTP Presentazione Sessione Trasporto TCP UDP UICMP UIGMP Rete UP UARP URARP Data link Protocolli definiti dalla rete sottostante Fisico

Livello Applicazione Riguarda le principali applicazioni di umanet. U-Telnet (terminale cognitivo remoto) U-FTP (Umanet File Trasfer Protocol) U-SMTP (Umanet Simple Mail Trasfer Protocol) U-POP3 (Umanet Post Office Protocol) U-SNMP (Umanet Simple Network Management Protocol) U-HTTP (Umanet Hyper Text Trasfer Protocol) U-DNS (Umanet Domain Name System)

Livello Trasporto U-UDP e U-TCP sono protocolli di trasporto fra processi mentali U-TCP (Umanet Transfer Control Protocol) Ha il compito di trasmettere i dati in modo affidabile tra i soggetti della rete di relazione stabilendo una connessione tra client e server. Tramite il processo di handshaking tra client e server viene stabilito il numero di porta (processo mentale) da usare e la sincronizzazione. U-UDP (User Datagram Protocol) Non viene stabilita alcuna connessione i pacchetti sono inviati sulla rete senza richiesta di avvenuta ricezione. (Niente raccomandata con ricevuta di ritorno ne verifiche di apprendimento)

Livello Rete UP (Umanetworking Protocol) È un protocollo per la trasmissione di singoli pacchetti è non affidabile e senza connessione : i pacchetti possono seguire percorsi diversi e raggiungere la destinazione in un ordine diverso a quello di spedizione. U-ARP (Umanet Address Resolution Protocol) Associa l’indirizzo UP (Pappapronta/Preparapappa) quello fisico che individua la persona (Studente X) U-RARP (Umanet Reverse Address Resolution Protocol) Permette di ottenere l’indirizzo UP dall’indirizzo fisico U-CMP (Umanet Control Message Protocol) Utilizzati per inviare messaggi sullo stato della trasmissione dei pacchetti. (Coerenza/Paradosso) U-GMP (Umanet Group Message Protocol) Permette la trasmissione simultanea di un messaggio a più destinatari.

Livello Data Link e Fisico Rappresenta le connessioni nascoste nella rete delle relazioni umane, realizza l'interfacciamento cognitivo tra l’essere umano e la rete della vita. Questo livello si occupa di prelevare ed immetere i frame dati, diversi a seconda della tipologia di rete (paradosso/coerenza), sul cavo di rete e modificare i potenziali della polarità. Questo livello si occupa del riequilibrio dei potenziali generati dall’interazione (pieno/vuoto) tra tutt le coppie di opposti. (ad esempio le coppie (Pappapronta/Preparapappa) e (Chiapparotta/Chiappasalva).

Approfondimento sugli standard Enti e funzioni di standardizzazione

Organizzazioni per gli standard ISO (International Standards Organization) 82 nazioni dal 1947 ITU-T (International Telecommunications Union-Telecommunication Standards Sector) Standard per le telecomunicazioni – telefonia e trasferimento dati (ex. CCITT) ANSI (American National Standards Institute) Organizzazione privata per l’unificazione degli standard in USA IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) EIA (Electronic Industries Association)

Forum Necessità di maggiore dinamismo rispetto ai tempi di ratifica degli standard Controllano, valutano e rendono uniformi le nuove tecnologie Frame relay forum (DEC, CISCO, Northen Telecom, ecc..) ATM forum E’ costituito dai rivenditori di hardware e software che sostengono la tecnologia ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Lo standard Internet Internet draft Documento non ufficiale che vive per circa 6 mesi Request for Comment (RFC) Internet draft pubblicato su suggerimento delle autorità per la regolamentazione della rete Internet Ogni RFC è protocollato, gli viene assegnato un codice e reso disponibile Livelli di maturazione degli RFC Un RFC attraversa sei livelli di maturazione

Livelli di un RFC Proposta di standard Specificazione stabile e interessante – è provata e usata Bozza Richiede almeno due realizzazioni indipendenti e inter-operative Standard Internet Richiede che sia stato dimostrato l’uso concreto con successo Livello storico Livello sperimentale Livello informativo

Livelli di impiego degli RFC Necessario Deve essere usato necessariamente da tutti i sistemi Internet per assicurare un livello di conformità minimale (es. IP) Consigliato Non è necessario ma viene consigliato per la sua utilità (es. TELNET) Facoltativo Può essere usato per scopi specifici in un sistema particolare D’uso limitato Dovrebbe essere usato in situazioni particolari Sconsigliato

Amministrazione di Internet ISOC Internet Society Internet Architecture Board IAB IRTF IETF IRSG IESG Area Area RG RG WG WG WG Internet Research Task Force Internet Engineering Task Force

Organizzazioni Internet ISOC Costituita nel 1992 per coadiuvare il processo della creazione degli standard Internet IAB E’ il consulente tecnico dell’ISOC Sovraintende lo sviluppo del TCP/IP Protocol Suite Coadiuva i ricercatori della comunità Internet Gestisce la pubblicazione degli RFC Ha due componenti: IETF e IRTF

Organizzazioni Internet IETF E’ un forum di gruppi di lavoro gestiti dall’Internet Engineering Steering Group (IESG) Identifica i problemi operazionali e propone soluzioni Sviluppa e recensisce le specifiche I gruppi di lavoro sono divisi in aree su argomenti diversi Applicazioni, protocolli Internet, Routing, Operazioni, servizi per l’utente, gestione della rete, trasporto, protocolli Internet di futura generazione (IPng), sicurezza IRTF E’ un forum di gruppi di lavoro su aspetti di ricerca

Organizzazioni Internet IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) Gestione dei nomi di domini e indirizzi Internet ICANN è una corporazione privata gestita da una commissione Internazionale che ha assunto questo ruolo dal 1998 NIC (Network Information Center) Si occupa di raccogliere e diffondere le informazioni relative ai protocolli TCP/IP