RETI DI CALCOLATORI

Docente Ing. Bartolomeo Montrucchio Politecnico di Torino Dip. di Automatica e Informatica - DAUIN Tel. 011- 564 7078 Fax. 011- 564 7099 Email: bartolomeo.montrucchio@polito.it Web: http://staff.polito.it/bartolomeo.montrucchio/Reti_Scano

Argomenti del corso Il modello di riferimento ISO/OSI Nozioni di base sulla trasmissione e sui mezzi trasmissivi Nozioni di base sulla commutazione Introduzione alle reti locali: il progetto IEEE 802 Ethernet/IEEE 802.3 Token - Ring/IEEE 802.5 FDDI/ISO 9314

Argomenti del corso Utilizzo di analizzatori di protocolli su reti locali Le reti locali estese: i bridge e lo standard IEEE 802.1D Canali trasmissivi geografici Nozioni di base sull'internetworking: bridge, router e gateway Algoritmi di routing Internetworking in ambito TCP/IP e OSI I livelli superiori dell'architettura TCP/IP

Prerequisiti Normale conoscenza dei Calcolatori Elettronici Elementi di Elettrotecnica ed Elettronica

Videolezioni 1. Introduzione (I parte) 2. Introduzione (II parte) 3. Il modello ISO/OSI (I parte) 4. Il modello ISO/OSI (II parte) 5. I mezzi trasmissivi 6. I mezzi trasmissivi e topologie 7. La commutazione 8. La trasmissione 9. Trasmissione e commutazione 10. Introduzione alle reti locali 11. Ethernet 12. Il progetto IEEE 802 13. Il sottolivello MAC 14. Il sottolivello LLC 15. IEEE 802.3 16. IEEE 802.3-Livello fisico (I parte) 17. IEEE 802.3-Livello fisico (II parte) 18. Analizzatori di protocollo 19. Token Ring/IEEE 802.5 (I parte) 20. Token Ring/IEEE 802.5 (II parte)

Videolezioni 21. Token Ring/IEEE 802.5 (III parte) 22. FDDI/ISO 9314 (I parte) 23. FDDI/ISO 9314 (II parte) 24. FDDI (III parte) e introduzione ai bridge 25. I bridge (I parte) 26. I bridge (II parte) 27. Il livello network (I parte) e i router 28. Il livello network (II parte) 29. Il livello network (III parte) 30. Il livello network (IV parte) e i Gateway 31. I collegamenti geografici 32. Reti geografiche a commutazione di pacchetto (I parte) 33. Reti geografiche a commutazione di pacchetto (II parte) 34. Il TCP/IP (I parte) 35. Il TCP/IP (II parte) 36. Il TCP/IP (III parte) 37. Il TCP/IP (IV parte) 38. Il TCP/IP (V parte) 39. Le reti al Politecnico di Torino 40. Sistemi operativi di rete e Groupware

Testi di riferimento S. Gai, P. L. Montessoro, P. Nicoletti, Reti Locali: dal cablaggio all'internetworking, SSGRR (Scuola Superiore G. Reiss Romoli) Editore, L'Aquila, 1995. Materiale di supporto all’indirizzo: http://www.polito.it/cetem/corsi/db/9400N/esercitazioni.html James F. Kurose Keith W. Ross Computer Networking Addison Wesley ISBN 0-201-47711-4 Daniele Giacomini - Appunti di Informatica Libera (liberamente disponibile su Internet)

Esame L’esame consiste in una prova scritta che potrà vertere su tutti gli argomenti indicati nel programma del corso 4-5 domande Ad ogni domanda è associato un punteggio Verrà fornito durante il corso un elenco delle domande oggetto di esame

Indice Definizione di Rete di Calcolatori Utilità delle Reti di Calcolatori La condivisione dell’informazione Tipi di Reti di Calcolatori Esempio di Rete di Calcolatori Scopi delle Reti di Calcolatori Principali Servizi offerti Il modello di riferimento ISO/OSI I 7 livelli ISO/OSI

Condivisione dell’informazione Reti di Calcolatori PC & WS PC & WS & RETE LA RETE Condivisione dell’informazione

Tipi di reti Reti Interne agli Elaboratori Reti di Calcolatori Reti Locali Reti Metropolitane Reti Geografiche

Esempio di reti di calcolatori Novara Vercelli Milano Roma Torino Napoli

Scopi delle reti di calcolatori Condivisione dell’Informazione Condivisione delle Risorse Accesso a Risorse Remote Alta Affidabilità Convenienza Economica Crescita Graduale

Principali servizi offerti Terminale Virtuale Posta Elettronica Trasferimento di File Condivisione di file e stampanti Bootstrap remoto di workstation diskless Programmazione distribuita Programmi vari (es. messaggi sui terminali, phone, ecc.) Sistemi Operativi di rete

Terminale virtuale leonardo> telnet galileo.polito.it galileo.polito.it - Ultrix 4.3 - Politecnico di Torino Username: silvano Password: ********* Welcome to Galileo the father of modern science galileo> ls /etc/tmp/* ..... galileo> logout leonardo>

Posta elettronica MAIL> send To: pierluca@polito.it Subj: Novità Caro Pier Luca, ti scrivo in merito al nostro articolo ...

Trasferimento file: FTP leonardo> ftp FTP> open pol88b Username: pierluca Password: *********** user pierluca logged in FTP> get esempio.pas ..... FTP> quit leonardo>

Condivisione di file e stampanti utente

Bootstrap remoto Workstation o PC diskless possono caricare il sistema operativo tramite la rete. Local Area VAXcluster VAX / VMS (Boot member) VAXstation (Satellite)

Programmazione distribuita Il software di rete contiene librerie di funzioni per la realizzazione di programmi distribuiti su più nodi della rete. Tali programmi comunicano tra loro scambiando dati e comandi.

Modello client-server La comunicazione tra due programmi può avvenire secondo vari paradigmi Il caso più comune è infatti quello di un programma (client) che genera una richiesta e di un programma (server) che gli risponde Client Server richiesta risposta

Tipi di reti LAN: Local Area Network MAN: Metropolitan Area Network Rete in ambito di comprensorio, senza attraversamento di suolo pubblico MAN: Metropolitan Area Network Rete in ambito cittadino con disponibilità di canali trasmissivi veloci WAN: Wide Area Network Rete in ambito nazionale o internazionale utilizzante qualsiasi mezzo trasmissivo (satellite nel caso peggiore)

Struttura generale WAN MAN MAN LAN LAN LAN LAN LAN

Enti preposti PTT (Post, Telegraph & Telephone) è l'amministrazione che gestisce in una nazione i servizi trasmissivi ITU (International Telecommunication Union) ex CCITT, è l'organismo internazionale che emette le specifiche tecniche che devono essere adottate dalle PTT

Enti preposti ISO (International Standard Organization) è l'ente di standardizzazione che si occupa anche di standard informatici ANSI (American National Standards Institute) è il rappresentante degli USA nell'ISO IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) organizzazione professionale con gruppi di standardizzazione

Caratteristiche LAN Velocità trasmissiva “V” molto elevata (V > 10Mb/s) Distanze D ridotte (D < qualche chilometro) Non attraversano suolo pubblico Conformità: conformi a standard emessi da ISO/IEEE/ANSI non conformi agli standard CCITT

Caratteristiche MAN Velocità trasmissiva “V” elevata 2 Mb/s < V < 140 Mb/s Installazioni in ambito urbano Conformità: conformi sia standard CCITT sia ISO/IEEE Mezzo trasmissivo tipico: fibra ottica

Caratteristiche WAN Velocità trasmissiva “V” medio bassa 9.6 kb/s < V < 2Mb/s Installazioni in ambito interurbano Conformità: conformi standard CCITT Mezzi trasmissivi: spesso gli stessi usati per la telefonia convenzionale

Sistemi e mezzi fisici mezzi fisici Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema n Sistema j

Elementi base del modello OSI Sistema A Sistema B Sistema C Sistema D mezzi fisici Applicazione Connessioni

Organizzazione a livelli Per ridurre la complessità progettuale, tutte le reti sono progettate a livelli (layers, levels) Il numero di livelli, i loro nomi, il contenuto di ciascun livello differisce da rete a rete I livelli più alti sono vicini all’uomo I livelli più bassi sono vicini all’hardware

OSI: Open Systems Interconnection Modello ISO/OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico 6 5 4 3 2 1 7 OSI: Open Systems Interconnection

I livelli Lo scopo di ciascun livello è quello di fornire servizi ai livelli superiori, mascherando come questi servizi sono implementati 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

Livello 1: physical layer Si occupa di trasmettere sequenze binarie sul canale di comunicazione A questo livello si specificano: tensioni dello 0 e dell’1 tipi, dimensioni, impedenze dei cavi tipi di connettori Il livello fisico è nel dominio dell'ingegneria elettronica

Livello 2: data link layer Ha come scopo la trasmissione affidabile di pacchetti di dati (frames) Accetta come input i frames (tipicamente poche centinaia di byte) e li trasmette sequenzialmente Verifica la presenza di errori aggiungendo delle FCS (Frame Control Sequence) Può gestire meccanismi di correzione di errori tramite ritrasmissione

Livello 3: network layer Questo livello gestisce l'instradamento dei messaggi Determina quali sistemi intermedi devono essere attraversati da un messaggio per giungere a destinazione Il livello 3 gestisce quindi delle tabelle di instradamento per ottimizzare il traffico sulla rete

Livello 4: transport layer Fornisce servizi per il trasferimento dei dati end-to-end (cioè indipendenti dalla rete sottostante) In particolare il livello 4 può: frammentare i pacchetti in modo che abbiano dimensioni idonee al livello 3 rivelare/correggere gli errori controllare il flusso controllare le congestioni

Livello 5: session layer Il livello 5 è responsabile dell'organizzazione del dialogo e della sincronizzazione tra due programmi applicativi e del conseguente scambio di dati

Livello 6: presentation layer Il livello di presentazione gestisce la sintassi dell'informazione da trasferire L’informazione è infatti rappresentata in modi diversi su elaboratori diversi (es. ASCII o EBCDIC)

Livello 7: application layer È 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 Posta Elettronica FTP …

Protocolli e servizi Ogni livello del modello di riferimento OSI è definito da uno standard che comprende: Una definizione dei servizi Una specifica di protocollo

Peer Entità dello stesso livello Primitive del Servizio Protocollo Sistema A Sistema B Peer Entities

SDU e PDU SDU: Service Data Unit PDU: Protocol Data Unit (pacchetti) N SDU N SDU N PDU Sistema A Sistema B Entità di Livello N

Primitive del Servizio Interfacce L'interfaccia definisce quali operazioni primitive e servizi sono forniti da un livello al livello superiore Livello N Interfaccia del livello N-1 Primitive del Servizio di livello N-1 N-1 SDU Livello N-1

Livelli, protocolli e interfacce Interfaccia livelli 6/7 Protocollo di livello 6 Livello 6 Livello 6 Interfaccia livelli 5/6 Protocollo di livello 5 Livello 5 Livello 5 Interfaccia livelli 4/5

Service access point: SAP Entità N Livello N N-1 SAP Entità N-1 Entità N-1 Livello N-1

PCI Protocol Control Information Relazioni tra livelli N-PDU Livello N SAP Interfaccia PCI Protocol Control Information (N-1)-PCI (N-1)-SDU Livello N-1 (N-1)-PDU

Imbustamento Trasmittente Ricevente Applicazione Applicazione Dati Applicazione Applicazione AH Dati Presentazione Presentazione PH APDU Sessione Sessione SH PPDU Trasporto Trasporto TH SPDU Rete Rete NH TPDU Data Link Data Link DH NPDU DT Fisico Fisico bits

PCI Protocol Control Information Frammentazione N-PDU SAP Livello N Interfaccia Livello N-1 PCI Protocol Control Information (N-1)-SDU (N-1)-PCI F1 F2 F3 F4 (N-1)-PDU