A cura di: Campi Aldo

Rif.PA. 2017-7220/RERBiennio 2017/2019

Progetto 1 Edizione 1

Modulo: Basi di programmazione e telecomunicazione

UF 05

FONDAZIONE ISTITUTO TECNICO SUPERIORE MECCANICA, MECCATRONICA, MOTORISTICA E PACKAGING

Sede di BOLOGNA

“TECNICO SUPERIORE DEI SISTEMI DI CONTROLLO NELLA FABBRICA DIGITALE”

In collaborazione con:

(Eventuale logo azienda

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Compiti dello strato di rete

• Trasportare informazioni da mittente a

destinatario

• Nodo di rete

– Apparato dotato di interfacce verso uno o più

collegamenti, in grado di trasportare uno o più canali

di comunicazione

• Commutazione

– Il nodo di rete reperisce le risorse (canali di

comunicazioni) necessarie al trasferimento

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Topologie di rete e commutazione

Rete a maglia completa•Collega – 1 a 1 tutti gli utenti

La commutazione viene svolta solamente nel nodo di accesso •(terminale)

Complessità eccessiva per reti di dimensioni medio/grandi•

Rete commutata•Terminali e nodi di transito–

Il terminale deve reperire il collegamento/canale verso il nodo •di transito

I nodi di transito devono concorrere a reperire risorse al fine •di realizzare il trasferimento dell’informazione fra sorgente e destinazione

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La commutazione

• Tipicamente i nodi di commutazione hanno più interfacce

di rete

– Dato un flusso informativo il loro compito è quello di scegliere

la/le interfacce di uscita su cui ritrasmettere le informazioni

• Commutazione = funzione di collegamento di una linea di

ingresso con una o più di uscita opportunamente scelte

• Le due tecniche di commutazione usate tradizionalmente

nelle reti e ora più diffuse sono

– Commutazione di circuito

– Commutazione di messaggio o di pacchetto

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Commutazione di circuito

La rete crea un canale di comunicazione •

dedicato fra due terminali che vogliono

colloquiare

Circuito di comunicazione–

Il circuito è riservato ad uso esclusivo dei •

terminali chiamante e chiamato

Esiste quindi un ritardo iniziale dovuto al tempo •

necessario per instaurare il circuito

dopo di ciò la rete è trasparente (è garantita la –

trasparenza temporale) per l'utente ed equivale ad un

collegamento fisico diretto

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Fasi della comunicazione

• Instaurazione del circuito

– Prima che i segnali di utente possano essere

trasmessi la rete deve instaurare un circuito fra

terminale chiamante e terminale chiamato (circuito

end-to-end).

– Richiede un’opportuna segnalazione.

• Dialogo

– I due terminali si scambiano informazioni utilizzando il

circuito dedicato.

• Disconnessione del circuito

– Al termine del dialogo il circuito deve essere rilasciato,

al fine di poter essere utilizzato per altre chiamate.

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Pro e contro

• Pro

– il circuito è dedicato e garantisce sicurezza ed

affidabilità

– è garantita la trasparenza temporale

– le procedure di controllo sono limitate ad inizio e fine

chiamata

• Contro

– se le sorgenti hanno un basso tasso di attività il

circuito è sottoutilizzato,

– la capacità del canale è fissata dalla capacità del

circuito e non si può variare.

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Commutazione di messaggio o pacchetto

• Trasporta informazioni in forma numerica

• Le informazioni di utente sono strutturate in messaggi

unitamente ad opportune informazioni di segnalazione

– indirizzamento,verifica della correttezza delle informazioni, ecc.

• Commutazione di Pacchetto:

– i messaggi vengono suddivisi in sotto-blocchi di lunghezza

massima prefissata detti pacchetti, per motivi

• Di linea: evitare frammenti troppo lunghi in relazione al rumore

• Di rete: limitare i tempi medi di attesa nei nodi

• I messaggi o i pacchetti vengono trasmessi da un nodo di

commutazione all'altro utilizzando in tempi diversi risorse

comuni

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Tecniche di commutazione di pacchetto

• Circuito virtuale (connection oriented)– scambio delle informazioni preceduto da una procedura di

segnalazione (apertura) durante la quale viene stabilito il percorso dei pacchetti da origine a destinazione

– a tale percorso viene associato un numero di circuito virtuale

– tutti i pacchetti di dati seguono lo stesso percorso,

– contengono solamente il numero di circuito virtuale.

• Datagramma (connectionless)– ogni pacchetto viene gestito e instradato in modo indipendente,

senza relazione con pacchetti precedenti o successivi, anche appartenenti alla stessa connessione

– ogni pacchetto porta tutte le informazioni di indirizzamentonecessarie per raggiungere la destinazione finale

– pacchetti diversi di una stessa connessione possono seguire percorsi diversi e quindi avere tempi di percorrenza diversi

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Pro e contro

• Pro

– L'efficienza nell'utilizzazione dei collegamenti è

maggiore, poiché la stessa linea è condivisa in modo

dinamico da più chiamate

– La rete può supportare diverse velocità ed effettuare

anche conversioni tramite memorizzazione.

– È facile implementare meccanismi per il controlo

dell’errore (trasparenza semantica)

• Contro

– È difficile garantire un predeterminato tempo di

transito, quindi è poco adatta per servizi di tipo real

time

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Modello del nodo di commutazione a pacchetto

Tabella di instradamento

Funzione

di instradamentoLinee di

ingresso

Linee di

uscita

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Store-and-Forward

Il pacchetto entrante è verificato e memorizzato•

Si estraggono le informazioni di instradamento •

dall’intestazione (indirizzo, priorità, classe di servizio)

Si confrontano queste informazioni con la tabella di •

instradamento

Identificando una o più uscite su cui inviare il pacchetto–

Il pacchetto è inserito in quella di uscita, in attesa della •

effettiva trasmissione

Il pacchetto viene prima memorizzato interamente nel

nodo e quindi ritrasmesso nella direzione opportuna

Deve esistere una base dati per il confronto che è la

tabella di instradamento o di routing

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Il trasferimento dei datagrammi IP

Il nodo di commutazione ha due componenti funzionali distinte

Instradamento (routing)

• Creazione di tabelle di instradamento tramite:

– scambio di informazioni tra router (protocolli di routing)

– elaborazione locale (algoritmi di routing)

Inoltro (forwarding)

• Algoritmo di forwarding

– lettura dell’intestazione IP ed estrazione dell’indirizzo di destinazione

– consultazione della tabella di instradamento (table look-up)

– identificazione dell’interfaccia di uscita su cui inviare il datagramma

• Commutazione vera e propria (Switching)

– trasferimento fisico dei datagrammi da ingresso a uscita

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Routing: implementazione

• L’implementazione della funzione di forwarding

dipende dal costruttore del router

La funzione di routing deve invece essere •

standard al fine di avere coerenza nel

comportamento dei router

La funzione di routing si avvale di:•

algoritmi di routing–

usati per il calcolo delle tabelle di instradamento note le •

informazioni sulla topologia della rete

protocolli di routing–

usati per lo scambio delle informazioni sulla topologia della •

rete necessarie per applicare l’algoritmo

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Routing: piano di utente e di controllo

• L’instradamento è una delle funzioni dello strato

di rete

– dal punto di vista dell’utilizzo della rete (piano di

utente) i router implementano le funzionalità fino allo

strato di rete

• I protocolli di routing si basano su uno scambio

di informazioni tra applicazioni

– dal punto di vista del controllo della rete (piano di

controllo) i router implementano anche funzionalità di

livello superiore (sono calcolatori specializzati)