Corso TECNICO DI RETE - CESCOT · MODULO 1 –dimensionamento architettura di rete Docente:...

16/01/2011

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Corso TECNICO DI RETE

MODULO 1 –dimensionamento architettura di rete

Docente: ing.Andrea [email protected]

1ANDREA SARNERI - CORSO CESCOT 2010

ANDREA SARNERI - CORSO CESCOT 2010 2

Lezione 9 – Accesso remoto e protocolli di connessione

•Modem, dial-up e trasmissione seriale

•Protocollo PPP e il server di accesso remoto RAS

•ADSL e PPPoE

•Lo standard USB

•Lo standard uPnP

•Esercitazioni : Simulazione di un progetto di rete (analisi dei

requisiti, architettura, scelta componenti, costi ,

manutenzione…)

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MODEM e trasmissione seriale

Il modem è un dispositivo elettronico che rende possibile la comunicazione di più sistemi informatici (ad esempio dei computer) utilizzando un canale di comunicazione composto tipicamente da un doppino telefonico.

il Modem (DCE Data Communication Equipment), associato ad un terminale di rete ovvero un PC (DTE Data Terminal Equipment), attua tutte quelle procedure di conversione e codifica del segnale elettrico informativo da analogico a digitale in entrata al PC e da digitale ad analogico in uscita dal PC lungo il canale di trasmissione, ovvero il doppino telefonico, verso altre destinazioni della Rete PSTN

In commercio sono presenti 4 tipi di modem:•Modem Analogici (56 kbps) per doppino analogico PSTN•Modem ISDN (128 kbps) per doppino digitale 64+64kbps PSTN•Modem ADSL (da 640 kbps a 10 Mbps) per doppino analogico PSTN•Modem GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA per reti wireless cellulari


Modem 2400 (1200 baud) (V.26bis) 2.4 kbit/s full-duplex

Modem 4800 (1600 baud) (V.27ter) 4.8 kbit/s full-duplex

Modem 9600 (2400 baud) (V.32) 9.6 kbit/s full-duplex

Modem 14.4 (2400 baud) (V.32bis) 14.4 kbit/s full-duplex

Modem 28.8 (3200 baud) (V.34) 28.8 kbit/s full-duplex

Modem 33.6 (3429 baud) (V.34) 33.6 kbit/s full-duplex

Modem 56k (8000/3429 baud) (V.90) 56.0/33.6 kbit/s full-duplex/ asimmetrico

Modem 56k (8000/8000 baud) (V.92) 56.0/48.0 kbit/s full-duplex/ asimmetrico


Evoluzione dei modem PSTN:

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Struttura e interfacce del modem



A C

B

La creazione di una comunicazione tra A e C si realizza attraverso due fasi:- Modo comando: il Pc (il DTE) attraverso la porta seriale a cui è collegato, invia dei comandi al DCE (interfaccia B) con cui instaurare la connessione-Modo dati: a connessione stabilita il PC A può inviare dati al PC C

Il modo comandi si basa sull’invio di comandi codificati ASCII, detti comandi “AT” (originariamente sviluppati per i modem Hayes) poiché la sintassi dei comandi è del tipo <AT><comando><EOL>Per passare dal modo comandi al modo dati e viceversa esiste una stringa speciale di “escape” con la sintassi <+++><pausa>QUANDO SI ENTRA NEL MODO DATI LA CONNNESSIONE VIA MODEM E’ EQUIVALENTE A UNA CONNESSIONE SERIALE ASINCRONA PUNTO-PUNTO RS232

A C

B

LINEA SERIALE

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ATA (Answer) Il modem risponde ad una chiamata

ATDn (Dialing) n=0..9 cifre per selezione decadica/multifrequenza

ATS=n Seleziona uno dei quattro numeri memorizzati (n=0..3)

ATW Attende il secondo tono di selezione

AT@ Attende 5 secondi di silenzio

ATE0 Eco comandi disabilitato

ATE1 Eco comandi abilitato

+++ Commuta dal modo dati al modo comandi

ATH0 Modem agganciato (on-hook)

ATH1 Modem sganciato

ATI0 Codice prodotto

ATI1 Codice somma di verifiche

ATI2 Test della ROM

ATL0 Altoparlante muto

ATL1 Volume altoparlante medio

ATL2 Volume altoparlante massimo

ATM0 Altoparlante sempre disattivato

Esempio di comandi AT:Esempio di sessione di apertura e chiusura di connessione

ATDT051654321

RINGATA

CONNECT

CONNECT

Hello worldHelloplanet

+++

OK

ATH

OKNO CARRIER

Il modello DTE/DCE è valido anche per le tipologie di modem ISDN, ADSL, Wireless, in cui si passa sempre attraverso una connessione (fisica o virtualizzata) seriale asincrona con comandi AT e dati

COMANDI

COMANDI

DATI


Protocollo PPP

Il protocollo PPP è un protocollo di secondo livello (datalink) che implementa la realizzazione di una connessione punto punto su un canale di comunicazione seriale asincrono. Le fasi in cui si sviluppa la creazione di una connessione sono molteplici e coprono la negoziazione di diversi parametri di connessione, qualità , autenticazione, ecc. Il PPP è utilizzabile con reti IP, ma anche IPX, Netbios, o altri.Queste fasi si appoggiano a ulteriori importanti sottostrati/protocolli , tutti incapsulati nel frame PPP:• LCP (apertura, chiusura e manutenzione del collegamento)• PAP/CHAP Protocol (opzionali per autenticazione e gestione della sicurezza)• IPCP(negozia opzioni quali compressione e assegnamento indirizzi IP agli estremi del collegamento)

Livello fisico

RS232 punto-punto

Cavo RS232 incrociato

Livello fisico

Terminazione POTSDoppino telefonico

Modem V.32,

V.34,V90

Livello fisico

Terminazione ISDNDoppino telefonico

Modem V.32,

V.34,V90

Livello fisico

Terminazione POTS Doppino telefonico

Modem ADSL

Livello di rete GSM

Circuit Switching

Modem GSM

IP

PPP

LCP

IPCP

IPX

IPXCP

PAP CHAP

NETBIOS/NetBeui

NetBIOS FCP

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PPP – diagramma di stato per apertura e chiusura di una connessione


PPP frame

Field Name Size (bytes) Description

Flag 1 Flag: Indicates the start of a PPP frame. Always has the value “01111110” binary (0x7E hexadecimal, or 126 decimal).

Address 1Address: In HDLC this is the address of the destination of the frame. But in PPP we are dealing with a direct link between

two devices, so this field has no real meaning. It is thus always set to “11111111” (0xFF or 255 decimal), which is equivalent to a broadcast (it means “all stations”).

Control 1 Control: This field is used in HDLC for various control purposes, but in PPP it is set to “00000011” (3 decimal).

Protocol 2Protocol: Identifies the protocol of the datagram encapsulated in the Information field of the frame. See below for more

information on the Protocol field.

Information VariableInformation: Zero or more bytes of payload that contains either data or control information, depending on the frame

type. For regular PPP data frames the network-layer datagram is encapsulated here. For control frames, the control information fields are placed here instead.

Padding Variable Padding: In some cases, additional dummy bytes may be added to pad out the size of the PPP frame.

FCS 2 (or 4)

Frame Check Sequence (FCS): A checksum computed over the frame to provide basic protection against errors in

transmission. This is a CRC code similar to the one used for other layer two protocol error protection schemes such as the one used in Ethernet. It can be either 16 bits or 32 bits in size (default is 16 bits). The FCS is calculated over the Address, Control, Protocol, Information and Padding fields.

Flag 1 Flag: Indicates the end of a PPP frame. Always has the value “01111110” binary (0x7E hexadecimal, or 126 decimal).

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LCP Configurazione

(PAP/CHAP, IPCP)

LCP Manutenzione

IP encapsulation

LCP Chiusura

Link Control Protocol

Il protocollo LCP si sviluppa nelle fasi di Apertura, Manutenzione e Chiusura della connessione.


Link Control Protocol

Code Description

0 Vendor Specific.

1 Configure-Request.

2 Configure-Ack.

3 Configure-Nak.

4 Configure-Reject.

5 Terminate-Request.

6 Terminate-Ack.

7 Code-Reject.

8 Protocol-Reject.

9 Echo-Request.

10 Echo-Reply.

11 Discard-Request.

12 Identification.

13 Time-Remaining.

Option NameOption

TypeOption Length

Description

Maximum Receive Unit (MRU)

1 4The maximum size (up to 65,535) of the PPP frame. The default MRU is 1,500. If neither peer is changing the default, this option is not negotiated.

AsynchronousControlCharacter Map(ACCM)

2 6

A bit map that enables (bit set to 1) or disables (bit set to 0) the use of character escapes for asynchronous links for the 32 ASCII control characters from 0x00 to 0x20. By default, character escapes are used. The ACCM bit map is set to 0x00-00-00-00 for links with XON/XOFF software flow control.

Authentication Protocol

3 5 or 6

Indicates the authentication protocol used during the authentication phase of the connection. Values for this field for Microsoft PPP peers are 0xC2-27 for EAP, 0xC2-23-80 for MS-CHAP version 1, 0xC2-23-81 for MS-CHAP version 2, 0xC2-23-05 for MD5-CHAP, 0xC0-27 for SPAP, and 0xC0-23 for PAP.

Magic Number 5 6A random number chosen to distinguish a peer and detect looped back lines.

Protocol Compression

7 2A flag indicating that the PPP protocol ID be compressed to a single octet when the 2-byte protocol ID is in the range 0x00-00 to 0x00-FF.

Address and Control Field Compression

8 2A flag indicating that the PPP Address field (always set to 0xFF) and the PPP Control field (always set to 0x03) be removed from the PPP header.

Callback13 or 0x0D

3

A 1-octet indicator of how callback is to be determined. For remote access clients and server running Microsoft® Windows 32-bit operating systems, the callback option octet is set to 0x06, indicating that the callback is determined during Callback Control Protocol (CBCP) negotiation.

LCP tipi di comandi e opzioni per la negoziazione

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Internet Protocol Control Protocol

Questo è il protocollo che interviene per poter attivare correttamente il livello di rete, in particolare negozia i parametri della connessione IP.

Option Name Option Type Option Length Description

IP compression

protocol2 4

Van Jacobsen TCP compression

protocol.

IP address 3 6The IP address to be allocated to the

remote access client.

Primary DNS server

address129 or 0x81 6

The primary DNS server for the


Primary NBNS server


The primary NBNS (WINS) server for

the remote access client.

Secondary DNS server


The secondary DNS server for the


Secondary NBNS

server address132 or 0x84 6

The secondary NBNS (WINS) server

for the remote access client.

La funzione è simile a quella del DHCP, in quanto in questa fase vengono rilasciati ad entrambi i lati della connessione PPP i rispettivi indirizzi IP e parametri di rete (maschera e DNS e Name server)


Autenticazione :•Password Autentication Protocol•Challenge HandshakeAuthentication Protocol

PAP:Invia richiesta (login e password) e riceve

Ack/Nack dall’autenticatore

CHAP: La password non viene trasmessa.

Entrambi Iniziatore e Risponditore sonoa conoscenza della password .(I) riceve una chiave generata da (R),

entrambi usano la password per criptarela chiave, (I) invia il risultato a (R) che liconfronta. Se coincidono il challenge ha

avuto successo.

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PPP protocol – Remote Access Server RAS

RAS è la architettura client-server per realizzare connessioni remote su un server microsoft .Il client è chi chiama , il server è chi risponde: un host è in grado di ricevere chiamate entranti se dispone di un RAS server; un host è in grado di effettuare chiamate a un server se dispone del supporto client.

Esiste la possibilità di utilizzare la funzione “callback” in cui dopo una prima chiamata da parte del client, il RAS richiama il client (tipicamente per gestire la tariffazione su linea PSTN)

In ambiente Linux/unix queste funzioni sono implementate dal “demone” pppd.

Un server RAS può attivare un certo numero di connessioni PPP in entrata sia su livelli fisici connessi a Modem dial-up, che tramite livelli fisici Ethernet: in quest’ultimo caso si ha una applicazione di tipo VPN (virtual private network).

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A C

B

PPP protocol – Remote Access Server RAS

Una volta stabilita la connessione IP tra client e server i due lati dispongono ciascuno di un indirizzo IP , in particolare l’IP del client comparirà nella rispettiva routing table come “default gateway”, ci sarà routing tra i due lati del collegamento. Simmetricamente sulla tabella di routing del server comparirà una route che consentirà l’instradamento dei pacchetti di ritorno verso il client

ETH0:192.1681.0.10/24

PPP0:192.1681.0.130/24PPP0:

192.1681.0.131/24

Il server RAS tipicamente assegna gli indirizzi IP appartenenti a un pool dedicato agli accessi PPP (come il DHCP server), anche appartenenti a sottoreti diverse da quella in cui il server si trova con altre interfacce: quando sarà attiva la connessione PPP il server opererà in contesto “multihoming” (vanno specificate le regole di routing tra le due sottoreti all’interno del server)

PSTN

RAS server

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PPP, Tunnelling, Virtual private network

Una VPN è una connessione privata tra due host, che anziché avvenire su un circuito/collegamento dedicato, utilizza la rete pubblica Internet.

La tecnica che consente questo è il Tunnelling, ovvero la creazione di un canale virtuale tra due punti della rete pubblica e l’incapsulamento dei pacchetti privati all’interno dei pacchetti pubblici che transitano nel canale virtuale.


PPP, Tunneling, Virtual private network

router router

WAN

80.207.38.240

WAN

70.243.28.115

LAN

10.0.0.130

LAN GW

10.0.0.1LAN GW

10.0.0.254

LAN

10.0.0.3

PPPMODEM

WAN IP

80.207.38.240VPN IP 10.0.0.3

WAN IP

70.243.28.115VPN IP10.0.0.1

SERVER VPNCLIENT VPN

PUBLIC INTERNET

PUBLIC INTERNET

PRIVATEPRIVATE

VPN Tunnel

VPN Tunnel

Esistono tre tipi di VPN:Trusted VPN- il tunnel transita senza criptazione su un percorso di routingcompletamente sotto controllo da parte dell’ISP che ne garantisce la privacy, e la QoS

Secure VPN – il tunnel transita su percorsi completamente pubblici, per cui è necessario criptare i dati per garantirneela privacy.

Hybrid VPN – è un tunnell di tipo trusted nel quale però è applicata comunque la criptazione.

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Evoluzione dei modem PSTN:ADSL – Asymmetric digital subscriber line

ADSL viene usato sul cosiddetto "ultimo miglio", ovvero il tratto di doppino telefonico tra il domicilio dell'utente e la centrale telefonica. Questo tratto di doppino è normalmente dedicato ad una sola utenza, anche se per gran parte si trova in cavi multicoppia insieme ad altri doppini. La separazione tra il segnale vocale e quello dati viene effettuato tramite appositi filtri denominati "splitter" posizionati presso il domicilio dell'utenza e nella centrale telefonica. La parte a bassa frequenza del segnale viene inviata rispettivamente ai telefoni ed ai commutatori telefonici preesistenti, preservando il servizio telefonico; la parte in alta frequenza ad apparecchi denominati DSLAM e ai modem ADSL.

Le capacità fisiche della linea trasmissiva vengono sfruttate al limite, e ben oltre l'utilizzo per cui le linee erano state progettate, e di conseguenza le prestazioni ottenibili dipendono fortemente dalla distanza dalla centrale, dalla qualità dei cavi, dalla presenza di eventuali disturbi elettromagnetici lungo la linea.


PPPoE significa "Point-to-Point Protocol over Ethernet" ovvero "protocollo punto a punto operante su Ethernet“.È un protocollo di rete che permette di incapsulare frame PPP in frame Ethernet. È usato soprattutto per i servizi DSL. Fornisce le caratteristiche standard di un protocollo PPP come l'autenticazione, la cifratura e la compressione. Adotta un MTU minore di quello standard Ethernet e questo comporta qualche problema in presenza di firewall mal configurati.Il PPPoE è un protocollo di tunneling che permette di incapsulare il livello IP su una connessione tra due porte Ethernet pur mantenendo le caratteristiche di un collegamento PPP, per questo motivo è utilizzato per "comporre il numero" virtualmente di un altro computer dotato di connessione Ethernet e stabilire una connessione punto-punto con esso, su questa connessione vengono poi trasportati i pacchetti IP in base alle caratteristiche del PPP.

L'indirizzo IP all'altro capo della linea è assegnato solamente quando la connessione è aperta quindi questo protocollo permette di usare gli indirizzi IP in modo dinamico.

Protocollo PPPoE/PPPoA

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/87/ADSL_frequency_plan.svg

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Protocollo PPPoE/PPPoA

PPPoA sta per PPP over ATM, concettualmente è identico al precedente , ma ha un minore overhead.


Protocollo seriale USB

Il protocollo USB definisce la comunicazione ad alta velocità tra PC e periferiche esterne. Nasce come soluzione al proliferare di diversi standard disomogenei per il controllo di periferiche di vario genere, stampanti, modem, tastiere, mouse, ecc..Implementa alcuni meccanismi che semplificano l’utilizzo da parte dell’utente:•Indirizzamento automatico delle periferiche•Hot swap•Connettori e cavi robusti e affidabili•Alimentazione della periferica•Espendibilità

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Caratteristiche del BUS USB:

•Bus seriale asincrono/sincrono Master/slave•velocità LS 1.5Mbit, FS 12Mbit , HS 480Mbit/s•Codifica di linea tipo NRZI con bit stuffing•Linea bilanciata (current loop)



Caratteristiche del BUS USB: Topologia a stella multilivello (albero)

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Protocollo seriale USBElementi del BUS :• Host controller (centro stella) il PC• Hubs (diramatori) esiste sempre un “root Hub” coincidente con l’host. Gli Hub (non root) svolgono la funzione equivalente ai bridge • Device un device fisico può ospitare uno o più device logici

Elementi logici del bus:Ogni device può avere fino a 16 “pipes” di comunicazione aperte verso l’host. Ciascuna “Pipe” termina su un differente “endpoint” del device.Ciascun endpoint è identificato da:a) Indirizzo del device (determinato dall’ host in fase di discovery)b) Indirizzo dell’endpoint (dipende dall’implementazione specifica del device)c) Tipo di trasferimento

Tipi di trasferimento: Control: comunicazione di configuration/command/status

Bulk: grandi quantità di dati con tempistiche molto variabili

Isochronous: constant-rate, trasferimento error tolerant

Interrupt: ricezione o trasmissione sporadica ma a tempo limitato



Esempio di comunicazione logica tra host e endpoints

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Protocollo seriale USBFormato pacchetti USB

Una Transizione (o frame USB) è costituita da tre pacchetti , contenuti in finestreda 1ms.

1. Token: device address, endpoint number, transfer type2. Data : data to be sent3. Handshake/status ( acknowledge, error correction)

Un pacchetto è costituito da un certo numero di campi:1. Sync2. PID (packet ID)3. ADDR: device address4. ENDP: endpoint address5. CRC: 5bit o 16bit CRC6. EOP: End of packet

Sono codificati diversi tipi di pacchetti:Start of frame, Token, Data, PRE, Handshake


UNIVERSAL PLUG AND PLAY

UPnP è una serie di protocolli di rete progettata per rendere più facile collegare le periferiche a computer e reti .

Caratteristiche principali:•Indipendenza dal mezzo trasmissivo: UPnP è compatibile con linee telefoniche, linee a onde convogliate, Ethernet, IrDA, Wi-Fi, Bluetooth e Firewire.

•Nessun driver richiesto, in quanto vengono utilizzati protocolli comuni.

•Controllo con interfaccia grafica. I dispositivi possono essere controllati da un'interfaccia web tramite un web browser.

•Indipendenza dal sistema operativo e dai vari linguaggi di programmazione. Tutti i sistemi e i linguaggi possono essere utilizzati per gestire un dispositivo UPnP.

•Tecnologie Internet-Based. UPnP è basato in particolare su IP, TCP, UDP, HTTP e XML.

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Gli elementi costitutivi di base di una rete UPnP sono

1. Dispositivi: Un dispositivo UPnP è un contenitore di servizi e dispositivi nidificati. Per esempio, un dispositivo VCR può consistere in un servizio di trasporto a nastro, un servizio di sintonizzatore e un servizio di clock.

2. Servizi :La più piccola unità di controllo in una rete UPnP è un servizio. Un servizio espone le azioni e lo stato con i modelli a variabili di stato. Come avviene per le periferiche, queste informazioni sono incluse in una descrizione XML del servizio standardizzata dall'UPnP Forum. Nelle descrizioni dei servizi è incluso un URL che punta al documento di descrizione della periferica. Le periferiche possono contenere più servizi

3. punti di controllo: Il punto di controllo di una rete UPnP è un controller in grado di rilevare e controllare altre periferiche

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PROCESSI BASE DEL UPNPRilevamento: una periferica Plug and Play universale rende nota la propria presenza sulla rete ad altre periferiche e punti di controllo utilizzando il protocollo SSDP (Simple Service Discovery Protocol). Le informazioni scambiate tra la periferica e il punto di controllo sono limitate a informazioni di base in merito alle periferiche e ai loro servizi assieme a un URL di descrizione che può essere utilizzato per raccogliere ulteriori informazioni in merito alla periferica. Descrizione: utilizzando l'URL fornito nel processo di rilevamento, un punto di controllo riceve le informazioni XML relative alla periferica, quali il produttore, il modello e il numero di serie. Controllo: i punti di controllo utilizzano gli URL forniti durante il processo di descrizione per accedere alle informazioni XML aggiuntive che descrivono le azioni a cui i servizi delle periferiche Plug and Play universali rispondono, assieme ai parametri per ogni azione. I messaggi di controllo sono formattati in XML e utilizzano il protocollo SOAP. Eventi: quando un punto di controllo si iscrive a un servizio, questo invia messaggi di evento al punto di controllo per annunciare le modifiche allo stato della periferica. I messaggi di evento sono formattati in XML e utilizzano l'architettura GENA (GeneralEvent Notification Architecture). Presentazione: se una periferica Plug and Play universale fornisce un URL di presentazione, è possibile utilizzare un browser per accedere alle funzioni di controllo dell'interfaccia



Step per realizzare una comunicazione uPnP:

1. punto di controllo e device ottengono gli indirizzi IP

2. punto di controllo trova il device di interesse

3. punti di controllo viene a conoscenza delle funzionalità del device

4. punto di controllo invoca azioni sul device

5. punto di controllo ascolta i cambiamenti di stato del device

6. punto di controllo controlla il device o visualizza lo stato utilizzando HTML User interface

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UPnP Vendor Defined

UPnP Forum Working Committee Defined

UPnP Device Architecture Defined

HTTPMU

(Discovery)

HTTPU

(Discovery)

SOAP

(Control)

HTTP

(Description)

UDP TCP

SSDP GENA SSDP

IP

HTTP

GENA

(Events)


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