2 Architettura a strati 2014 - Dipartimento Infocominfocom.uniroma1.it/rrsn/wiki/uploads... ·...

Marco Listanti

Architettura a stratiArchitettura a strati

T st di rif rim nt :

Telecomunicazioni per l’aerospazio - Prof. Marco Listanti - A.A. 2014/2015DIET

Testo di riferimento:J. Kurose, K. Ross: “Reti di calcolatori e Internet (4a edizione)”. Pearson Addison Wesley

Livelli di protocolloLivelli di protocollo

Le reti sono sistemi complessiLe reti sono sistemi complessi

hosthostroutersvariate tipologie di mezzi trasmissivip gapplicazioniprotocollih d fhardware, software

DomandaIn che modo è possibile In che modo è possibile organizzare l’architettura

delle reti ?


delle reti ?

Esempio: organizzazione di un viaggio aereoEs mp o organ zzaz on un agg o a r o

biglietto (acquisto)

l ( )

biglietto (lamentele)

b l ( d )bagaglio (check-in)

gate (imbarco)

bagaglio (ritardo)

gate (uscita)g ( )

pista di decollo

g

pista di atterraggio

rotta aerea rotta aerea

rotta aerea

Il processo complessivo è il prodotto di una sequenza di passi elementari


sequenza di passi elementari

Stratificazione delle funzionalità

ticket (purchase)

baggage (check)

ticket (complain)

baggage (claim

biglietto

bagaglio

gates (load)

runway (takeoff)

airplane routing airplane routing airplane routing

gates (unload)

runway (land)

airplane routing

gate

decollo/atterraggio

rotta aereaairplane routing

aeroportodi partenza

aeroportodi arrivo

centri intermedidi controllo del traffico

airplane routing airplane routing airplane routing rotta aerea

Livelli: ciascun livello realizza un servizioeffettuando determinate azioni all’interno del livello stessoeffettuando determinate azioni all interno del livello stessoutilizzando i servizi del livello immediatamente inferiore


Perché la stratificazione ?Perché la stratificazione ?

Quando si ha a che fare con sistemi complessiUna struttura “esplicita” consente l’identificazione dei vari pcomponenti di un sistema complesso e delle loro possibili interazioni

d ll di if i imodello di riferimento a strati

La modularizzazione facilita la manutenzione e l’aggiornamento di un sistema

modifiche implementative al servizio di uno dei livelli risultano trasparenti al resto del sistema

es.: modifiche nelle procedure effettuate al gate non condizionano il resto del sistema


resto del s stema

Perchè la stratificazione ?Perchè la stratificazione ?

P l d Partiziona il processo di comunicazioni in parti indipendentiS lifi il tt l li i d il t t d i Semplifica il progetto, la realizzazione ed il test dei sistemi di telecomunicazione I protocolliI protocolli

possono essere progettati separatamente ad ogni livelloff ttu n “chi m t ” i s rvizi ff rti d ll str t effettuano chiamate” ai servizi offerti dallo strato

inferiorePossono essere modificati senza cambiare i protocolli di altri

p

strati sottostanti

Architetture monolitiche sono costose, scarsamente flessibili e sono soggette a rapida obsolescenza


flessibili e sono soggette a rapida obsolescenza

Open Systems Interconnection (OSI)Open Systems Interconnection (OSI)

h d Architettura di reteDefinizione dell’insieme degli strati Definizione dei protocolli di ogni strato

Dagli anni ’70 ogni produttore ha sviluppato la Dagli anni 70 ogni produttore ha sviluppato la propria architettura a strati ProblemaProblema

computers di “vendor” diversi non possono essere interconnessi

L’architettura OSI (Open Systems Interconnection) è stata creata per consentire l’interconnessione di sistemi “multivendor”


sistemi multivendor

OSI Reference ModelOSI Reference Model

Descrive un modello di riferimento a sette strati per l’architettura di una rete

Fornisce un riferimento per lo sviluppo dei protocolli di comunicazione

Il modlelo OSI definisce i concetti di strato, protocollo e servizio che hanno ancora oggi piena validitàvalidità

Sono stati definiti gli standard dei protocolli per i sette strati ma nel tempo sono stati abbandonatisette strati, ma nel tempo sono stati abbandonati

Il modello a strati TCP/IP ha superato il modello OSI utilizzando esattamente gli stessi concetti


OSI utilizzando esattamente gli stessi concetti

7-Layer OSI Reference Model7 Layer OSI Reference Model

Application ApplicationSistemi terminali(End Systems)

ApplicationLayer

ApplicationLayer

ppy

Protocolli End-to-End

Presentation

Layer

Presentation

LayerSession SessionLayer

TransportLayer

LayerTransport

Layer

Nodi di rete

NetworkLayer

Data Link

NetworkLayer

Data Link

NetworkLayer

Data Link

NetworkLayer

Data LinkData LinkLayer

PhysicalLayer

Data LinkLayer

PhysicalLayer

Data LinkLayer

PhysicalLayer

Data LinkLayer

PhysicalLayer


y yLayer Layer

Physical LayerPhysical Layer

Ha lo scopo di trasferire i bit informativi sui mezzi trasmissiviDefinizione degli caratteristiche fisiche di un link di comunicazione

Meccanichetipo di cavi, connettori (plug, pin, …)

Elettriche/ottichemodulazione, potenza dei segnali, livelli di tensione, temporizzazione, …

Funzionali/proceduraliProcedure per attivare, matenere e deattivare i link fisicip ,

Ethernet, xDSL, modem in banda fonica, …Coppie in rame, cavi coassiali, fibre ottiche, mezzi radio infrarossi


radio, infrarossi, …

Data Link LayerData Link Layer

Ha lo scopo di realizzare il trasferimento affidabile delle informazioni in un link trasmissivo

Formazione di unità dati denominate trame (frame)Formazione di unità dati denominate trame (frame)

Rivelazione degli errori nelle trame ed eventuale loro correzione

Attivazione supervisione e deattivazione delle connessioni a livello Attivazione, supervisione e deattivazione delle connessioni a livello di link

Funzioni MAC (Medium Access Control) in reti locali (LAN)

Controllo di flusso

trameData Link

Layer

Physical

Data LinkLayer

Physical

trame

bits


PhysicalLayer

Phys calLayer

Network LayerNetwork Layer

f h d l k Trasferisce i pacchetti attraverso una serie di link o attraverso una serie di retiGestisce l’indirizzamento di reteGestisce l indirizzamento di reteDefinisce le procedure di instradamento (routing) eseguite dai nodi per la determinazione dei cammini di reteDefinisce le procedure di rilancio (forwarding) dei pachetti nei nodiDefinisce le funzioni di controllo di congestioneDefinisce le funzioni di controllo di congestioneDefinisce le procedure di setup, gestione e teardown delel connessioni di rete (modalità connection-oriented)

NetworkLayer

NetworkLayer

pacchetti


Data LinkLayer

Data LinkLayer

trame

InternetworkingInternetworking

Internetworking è una specifica funzione dello strato di rete, ha lo scopo di gestire il trasferimento dei pacchetti attraverso una serie di reti diversepacchetti attraverso una serie di reti diverse

I router rilanciano i pacchetti tra le reti

H

H

Net 1Net 3

HNet 3

R

RR

Net 1

R = router

Net 5Net 2H H

R

RR

R

Net 2 Net 4Net 5


R = routerH = host

H

InternetworkingInternetworkingEthernet LAN

ATMS it h

ATMNetwork

H

Switch

ATMSwitch

ATMSwitch

Net 3H

Net 3

ATMSwitch

Net 1

Net 5

Net 3R

RR

R

Net 1

Net 5Net 5Net 2H H

RRNet 2 Net 4Net 5


Transport LayerTransport Layer

f d d d d l h l Trasferisce i dati end-to-end dal processo attivo in un host al processo residente nell’host remotoGarantisce l’affidabilità del trasferimento di stream di datiGarantisce l affidabilità del trasferimento di stream di datiOffre un trasferimento rapido e semplice di singoli blocchi di datiGestisce i “port numbers” (indirizzi interni ai sistemi terminali)Funzioni di segmentation and reassembly dei messaggiConnection setup, maintenance, and release

Transport TransportpLayer

NetworkLayer

pLayer

NetworkLayer

NetworkLayer

NetworkLayer


Communication Network

Layer LayerLayer Layer

Application & Upper LayersApplication & Upper Layers

Application Layerfornisce i servizi richiesti dalle applicazioni

Applicazioneapplicazioni

DNS, web acess, file transfer, email…

Presentation LayerApplication

LayerPresentation Layerconsente alle applicazioni di interpretare il significato dei dati (es. cifratura compressione convenzioni

PresentationLayer

S icifratura, compressione, convenzioni specifiche della macchina)

Session Layer

SessionLayer

Transport

sincronizzazione e controllo del dialogo, recupero dei dati

Layer


Application & Upper LayersApplication & Upper Layers

ApplicazioneApplication Layerfornisce i servizi richiesti dalle

lApplication

Layer

Transport

applicazioni

DNS, web acess, file transfer, email…

P i L TransportLayer

Presentation Layerconsente alle applicazioni di interpretare il significato dei dati (es.

Incorporati nello strato di

p g f (cifratura, compressione, convenzioni specifiche della macchina)

Session Layer strato di applicazione

Session Layersincronizzazione e controllo del dialogo, recupero dei dati


Pila di protocolli InternetPila di protocolli Internet

Applicazione: supporto le applicazioni di ppl caz one supporto le appl caz on d rete

FTP, SMTP, HTTPT t : t f im t d i m i ApplicazioneTrasporto: trasferimento dei messaggi a livello di applicazione tra il modulo client e server di un’applicazione

pp

Trasporto

TCP, UDPRete: trasferimento dei pacchetti dall’origine al destinatario

Rete

dall origine al destinatarioIP, protocolli di instradamento

Link (collegamento): trasferimento dei h tti ll’i t di tt t

Link

Fi ipacchetti all’interno di una sottoretePPP, Ethernet

Fisico: trasferimento dei singoli bit

Fisico


Fisico trasferimento dei singoli bit

Concetto astratto di protocolloConcetto astratto di protocollo

Lo strato n in un sistema interagisce con lo strato n in un altro sistema per fornire servizio allo strato n+1

Le entità che eseguono le funzioni di uno strato all’interno di Le entità che eseguono le funzioni di uno strato all interno di di sistemi comunicanti sono dette peer processesLa cooperazione tra entità dello stesso strato è regolata dal p gprotocollo di strato n (layer-n protocol)Le entità di strato n (Layer-n peer processes) si scambiano unità dati denominate Protocol Data Unit (PDU)unità dati denominate Protocol Data Unit (PDU)

n-PDU

nEntity

nEntity


Layer-n peer protocol

Concetto astratto di servizioConcetto astratto di servizio

La comunicazione tra due entità è virtuale ed indiretta

Lo strato n+1 trasferisce le prorpie informazioni invocando il servizio fornito dallo strato inferiore (strato n)servizio fornito dallo strato inferiore (strato n)

I servizi sono dello strato n sono disponibili all’interfaccia tra i due strati (Service Access Points - SAP)( )

Ogni strato passa dati e informazioni di controllo allo strato inferiore fino a che è raggunto lo strato fisico che si occupa dell’effettivo trasferimentodell effettivo trasferimento

I dati che sono ricevute da uno strato da quello superiore sono denominate Service Data Unit (SDU)m D ( D )

Le SDU sono incapsulate nelle PDU nelle quali sono anche aggiunte le informazioni di controllo per l’esecuzione delle funzioni di strato


strato

Strati Servizi e ProtocolliStrati, Servizi e Protocolli

n+1tit

n+1entityentity entity

DUn-SAP n-SAP

n-SDU n-SDU

n entity n entityn-SDU H

n entity n entityH n-SDU


n-PDU

Unità informativeUnità informative

(N+1)-PDU

(N)-SAP (N+1)-Strato

(N)-SDU(N)-PCI(N)-Strato

(N)-PDU


Headers & TrailersHeaders & TrailersOgni protocollo usa un’intestazione (header) e un suffisso (tr il r) ch c nt n n l inf rm zi ni di c ntr ll n c ss ri (trailer) che contengono le informazioni di controllo necessarie per l’esecuzione delle funzioni di strato

indirizzi, numeri di sequenza, flag, codici di controllo d’errore, ecc.

Applicazione ApplicazioneAPP DATA

ApplicationLayer

Transport

ApplicationLayer

Transport

AH APP DATA

TransportLayer

NetworkLayer

TransportLayer

NetworkLayer

TH AH APP DATA

NH TH AH APP DATALayer

Data LinkLayer

Layer

Data LinkLayer

NH TH AH APP DATA

DH NH TH AH APP DATA CRC


PhysicalLayer

PhysicalLayerbits

Modi di servizioModi di servizio

Un servizio di strato dalle entità di strato superiore con o senza un’intesa preliminarep p

nel caso in cui l'intesa sussista si parla di servizio con connessione (connection oriented)con connessione (connection oriented)

legame, almeno logico e in alcuni casi anche fisico, che viene stabilito tra le parti in comunicazione

nel caso contrario si tratta di un servizio senza connessione (connectionless)( )


Servizio con connessione Servizio con connessione

Servizio di strato con connessionestrutturazione in tre fasi temporalistrutturazione in tre fasi temporali

negoziazione dei parametri di trasferimento

indirizzamento con identificatori di connessione

legame logico tra i segmenti informativi scambiatilegame logico tra i segmenti informativi scambiati

Es. TCP, Telefonia


Servizio senza connessione Servizio senza connessione

Servizio di strato senza connessioneuna sola fase temporaleuna sola fase temporale

assenza di negoziazione

uso di indirizzi espliciti per l’origine e la destinazione

indipendenza e autoconsistenza dei segmenti informativi scambiati

Es IP UDPTelecomunicazioni per l’aerospazio - Prof. Marco Listanti - A.A. 2014/2015

DIET

Es. IP, UDP

2 Architettura a strati 2014 - Dipartimento Infocominfocom.uniroma1.it/rrsn/wiki/uploads... ·...

Documents

Transcript of 2 Architettura a strati 2014 - Dipartimento Infocominfocom.uniroma1.it/rrsn/wiki/uploads... ·...