Capitolo 2 - parte 1

Corso Reti ed ApplicazioniMauro Campanella

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Agenda

- Introduzione- Principi dei protocolli dello strato applicativo - client–server - richieste delle applicazioni alla rete- Introduzione alla qualità di servizio- Le applicazioni Internet: - Terminale remoto: Telnet

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Le necessità del Sig. Rossi

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La situazione

Il sig. Rossi vuole informatizzare:

• una villa di proprietà• un’industria che produce sete composta da - un capannone industriale da 3000 m2 - macchinari - laboratori colore ed studi design - una palazzina uffici di due piani con sala di rappresentanza e mostra - circa 20 dipendenti - due furgoncini

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La proposta

Creare un sistema basato sulle tecnologieInternet con al centro l’informazione.

Iniziare identificando :- le informazioni da scambiare- il loro flusso e l’elaborazione- le richieste alle applicazioni

Progettare un’architettura modulare, semplicee distribuita, basata sulla comunicazione inrete. Tutte le applicazioni devono averealmeno le interfacce per gli standard aperti diInternet e magari avere codice pubblico.

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L’informazione

1 ufficio vendite2 amministrazione (ordini/personale)3 magazzino4 automazione e controllo del sistema produttivo5 controllo accessi e sicurezza7 informazione varia/pubblicità8 telefonia e fax

da Internet e verso Internet

database (multimediale)databasedatabasecontrollo e funzionamentoreal timereal time e video“web” e stampasistema classico + ...

tutti

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I flussi di informazione

Analizzando i flussi di informazione, si conferma la necessità dellacomunicazione in rete per ogni componente, infatti :

- tutte le componenti scambiano informazione con ogni altra locale e possono richiedere scambi con altre remote- lo scambio è sia sincrono che asincrono ed deve essere possibile in ogni momento della giornata- la quantità di dati scambiata è altamente variabile- lo scambio richiede normalmente un trasporto affidabile, e con garanzie diverse, ma non sempre (video o videoconferenza)- l’informazione viaggia sempre fra una sorgente ed una o più destinazioni

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L’elaborazione e le applicazioni

L’informazione è digitale e richiede in genere unaelaborazione ed una presentazione che avviene:

- all’interno di basi dati- nell’interfaccia verso l’utente- nella comunicazione verso l’esterno- nei sistemi di controllo

idee di applicazioni:

mySQLWEB, LinuxWEB, e-mail, video, faxWEB, mySQL +programmi d’unionein PERL, Javascript, PHP, ..

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Agenda

- Introduzione- Principi dei protocolli dello strato applicativo - client–server - richieste delle applicazioni alla rete- Le applicazioni Internet: - Terminale remoto: Telnet

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Applicazioni in rete: alcuni termini

Processo: programma attivoall’interno di un nodo.La comunicazione fra processipuò avvenire all’interno dellostesso nodo con- l’interfaccia fornita dal sistema operativooppure- attraverso un protocollo dellostrato di applicazione che usi glistrati Internet.Il secondo è l’unico possibile franodi distinti

user agent: interfaccia fral’utilizzatore “sopra” e larete “sotto”.Realizza una interfacciautente ed un protocollo allostrato di applicazione.- Web : un browser- E-mail: mail reader- streaming audio/video: media player

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Internet fra processi nello stresso nodo

applicazione

trasporto

network

data link

fisico

applicazione

trasporto

network

data link

fisico

127.0.0.1“loopback”

Vantaggio di astrarsi dalle specifiche del particolare S.O.

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Applicazioni e protocolli dello strato

Applicazione: un servizio, una funzione realizzata attraversoprocessi distribuiti che comunicano fra loro

– p.e., e-mail, Web, condivisione di dischi, chat– il funzionamento prevede lo scambio di messaggi

applicationtransportnetworkdata linkphysical

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Protocolli dello strato di applicazione– una componente dell’applicazione– definiscono la sintassi ed il

significato dei messaggi scambiatie le azioni da compiere

– utilizzano i servizi dello strato ditrasporto

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Il protocollo dello strato di applicazione

Definisce:Tipi dei messaggi scambiati, p.e.messaggi di richiesta e rispostaSintassi dei tipi di messaggi: icampi nei messaggi e comesono delimitatiSemantica dei campi, cioè ilsignificato dell’informazione inciascun campoRegole per i modi ed i tempi diuna risposta del processo aimessaggi

Protocolli di pubblico dominio:- definiti nelle RFCs- permettono una facile interoperabilità tra protocolli p.e. HTTP, SMTP, HTML- permettono lo sviluppo di user agent diversiProtocolli proprietari:- le specifiche non sono note- sistema “chiuso” p.e., KaZaA, RealVideo

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Paradigma Client-Server

Nell’uso di una applicazione in retesi distingue fra client e server

applicationtransportnetworkdata linkphysical

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Client:inizia la comunicazione e richiedetipicamente un servizio al sever.Web: client implementato neibrowser; e-mail: nella presentazione

request reply

Server:soddisfa il servizio richiesto dal client.Il server Web fornisce l’informazionerichiesta, il mail server smista la posta

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Paradigma Client-Server

I ruoli non sononecessariamente fissi.

Possono invertirsi.Un client può essere nellostesso tempo un server , perla stessa applicazione o perun’altra.

Il ruolo è in funzione deicomponenti dell’applicazionedisponibili sul nodo.

applicationtransportnetworkdata linkphysical

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CapacitàAlcune applicazioni (p.e., multimedia) richiedono unaminima quantità di banda per funzionare.Altre (dette “elastiche”) possono usare qualsiasi valore larete rende disponibile

Quali richieste pone un’applicazione alla rete ?

RitardoSolo alcune (e.g., telefono suIP, giochi multiplayer) sonosensibili al valore del ritardo,che deve in genere esserebasso.

Variazione del ritardoSolo alcune (quelle isocrone)sono sensibili ad unasignificativa variazione nelvalore assoluto del ritardo

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Quali richieste pone un’applicazione alla rete ?

Perdita di pacchetti e datiAlcune applicazioni (p.e., audio o video) possonosopportare alcune perdite di pacchetti e dati.Altre (e.g., trasferimento di file, telnet) richiedono untrasporto affidabile al 100%, ma possono sopportarela perdita molti pacchetti durante il trasferimento.

Non vanno confuse la perdita di pacchetti durante iltrasferimento, con l’affidabilità del trasferimento fornitadal protocollo di trasporto, cioè la perdita di dati.Durante un trasferimento di file possono perdersi moltipacchetti, ma il protocollo li ritrasmetterà ed il filetrasferito sarà copia identica dell’originale.

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Parametri di Qualità di Servizio

I principali parametri per quantificare la qualità del serviziooffetto da una rete sono :

�- ritardo in una direzione (one-way delay)�- la variazione del ritardo (one-way IP packet delay variation o ipdv);�- capacità;�- perdita di pacchetti in una direzione (non dati).

L’insieme è comune a IETF e ITU-T.Nomenclatura e definizioni seguono la RFC 2330 (Frameworkfor IP Performance metrics) and sono modificate secondol’evoluzione decisa dal gruppo di lavoro IPPM di IETF.

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Esempi

Gli intervalli appropriati per ciascun parametro di QoSdipendono dalla particolare applicazione, per esempio ilvideo interattivo e il video streaming hanno richiesteben differenti !

FTP HTTP Voce su IP Video Capacità minima minima minima granderitardo unidirezionale N/A minima media mediaipdv N/A N/A piccola piccolaPerdita di pacchetti medio-alta media bassa bassaPerdita di dati nessuna nessuna piccola piccola

FTP HTTP Voce su IP Video Capacità minima minima minima granderitardo unidirezionale N/A minima media mediaipdv N/A N/A piccola piccolaPerdita di pacchetti medio-alta media bassa bassaPerdita di dati nessuna nessuna piccola piccola

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La scelta del protocollo di trasporto

Applicazione

e-mail terminale remoto

Web trasferiento file

streaming multimedia

telefono su IP

Protocollo dellostrato di applicaz.

SMTP [RFC 2821]Telnet [RFC 854]HTTP [RFC 2616]FTP [RFC 959]proprietario(e.g. RealNetworks)proprietario(e.g., Dialpad)

Protocollo ditrasporto scelto

TCPTCPTCPTCPTCP or UDP

normalmente UDP

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Promemoria su TCP(servizio orientato alla connessione)

Trasferisce in modo affidabile datifra sistemi

Richiede una fase di handshaking(accordo) iniziale, in cui

- vengono definiti dal protocollo i parametri della connessione

- viene creato uno “stato” per la connessione in entrambi i nodi

- non fornisce garanzie di - capacità - tempo di trasferimento

TCPTransmission Control Protocol [RFC 793]fornisce un trasferimento affidabile di unasequenza (stream) di bytes

– per eliminare le perdita di dati:acknowledgements e ritrasmissioni

controllo di flusso:– il mittente è in grado di modulare la

velocità di emissione dei pacchetticontrollo di congestione:

– il mittente diminuisce la velocità ditrasmissione se si accorge di unaperdita di pachetti

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Promemoria UDPServizio senza connessione

UDPUser Datagram Protocol [RFC 768]:

- non stabilisce una connessione- non ha controllo di flusso- non ha controllo della congestione

- non fornisce garanzie di - capacità - tempo di trasferimento - completezza dei dati

UDP forrsiponde al più sempliceprotocollo di trasporto realizzabile,estramente compatto.

Oggi il 95% del traffico Internet ètrasportato su TCP, il resto su UDP.

Le caratteristiche di controllo diflusso e congestione di TCP(elasticità) sono quelle chepermettono un comportamentocorretto di un flusso rispetto all’altro(fairness).

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⇒⇒⇒⇒ E’ in grado di crescere bene

Il servizio standard di rete: Best Effort

⇒⇒⇒⇒ Complessità nei sistemi, rete semplice (modello end-to-end)

⇒⇒⇒⇒ Degrada bene, il service non è mai rifiutato anche se le risorse sono congestionate (capacità, sistemi…)

Basato sulmultiplexing statistico e TCP

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Promemoria indirizzamento in Internet

Applicazione

Trasporto

rete

Data Link

Fisico

Corrisponde ad una numero preciso di porta (80) delservizio, ma puo’ sceglierne anche una diversa. Usa anchel’indirizzo IP numerico (od il nome) del destinatario

L’header specifico indica che è TCP (non UDP)

L’indirizzo univoco a livello mondiale dell’interfaccia, in v4(intero, 32 bit, unsigned) scritto nella forma 111.22.333.4

Un indirizzo univoco a livello mondiale dell’interfaccia,detto MAC (Medium Access Control) nella forma08:00:2B:AF:2C:16 (esadecimale - 6 bytes)

Nulla

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Le applicazioni di Internet

applicazione

trasporto

network

data link

fisico

telnet, , http, smtp, dns, ftp,...

Ethernet, Wireless, PPP, SDH...

Fibra ottica, Rame, Radio, ...

ICMPTCP UDP

IP

5

4

3

2

1

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Telnet

Il protocollo Telnet (RFC 0854)definisce un canale dicomunicazione, basato su testo, inchiaro, fra un client ed un server.

Il client crea un canale in chiaro ditrasmissione testo trasparente, conil server.

Il server Telnet (telnetd in Unix)offre un accesso, a linea dicomandi, al sistema operativo delcalcolatore su cui è attivo sullaporta 23.

Da RFC 0854:

“Lo scopo del protocolloTELNET è di fornire un metodogenerale per un servizio dicomunicazione bi-direzionale,per caratteri da 8 bit.

Lo scopo primario [1983] è diavere un metodo standard percollegare uno all’altro terminalifisici e processi orientati aiterminali .”

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Telnet

Processo cheinvoca ilClient Telnet

Processo conServer Telnet

Pseudo-terminaleSistema Operativo

Nodo 2Nodo 1

TCP

IP

Data Link

TCP

IP

Data Link

Porta23

terminale delSistema Operativocollegato con linea seriale

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Telnet

Il trasferimento dei dati dal client al server avviene dopouna fase di handshaking iniziale con la negoziazioni diopzioni.

Durante la connessione possono essere inviati comandi(intercettati dal protocollo) contemporaneamente al flussodi dati.

Viene creto un netork virtual terminal (NVT) che èlogicamente composto da una stampante e da una tastiera.I caratteri sono inviati dalla tastiera, che li invia anche allastampante locale se si desidera l’eco. Non ci si aspettainfatti che l’eco debba attraversare la rete.

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ASCII

American Standard Code for Information Interchange i è unostandard di valori a 7 bit per caratteri alfanumerici e caratteridi controllo (da 0 a 32 decimale).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F0 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI1 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US2 SP ! # $ % & ' ( ) * + , - . /3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ?4 @ A B C D E F G H I J K L M N O5 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _6 ` a b c d e f g h i j k l m n o7 p q r s t u v w x y z { | } ~ DEL

ctrl^h = backspace, control^i = tab, ctrl^j = line feed,ctrl^l = form feed, ctrl^m = carriage return

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Telnet

Il protocollo Telnet è stato molto usato fino a pochi anni fa,ma ha lo svantaggio di trasmettere le informazioni inchiaro, non criptate.

Per esempio, all’atto dell’autenticazione per il collegamentoad un nodo remoto, telnet trasmette la coppia username epassword in chiaro, rendendole disponibili ad un eventuale“ascoltatore” dei pacchetti.

Oggi è sostituito dal protocollo SSH (Secure Shell), piùcomplesso e che crea un canale completamente criptato fraclient e server.

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