Internet

Introduzione alle comunicazioni tra computer

Attenzione!

Quella che segue è un’introduzione estremamentegenerica che ha il solo scopo di dare un’idea

sommaria di alcuni concetti alla base di una rete di computer. Per questo motivo molti argomenti sono

tralasciati e altri sono trattati sommariamente ed estremamente semplificati.

Comunicazioni tra computer

● Può accadere che sorga la necessità di trasferire informazioni tra un computer ed un altro.

Circuito vs. pacchetti

● Esistono due modelli di comunicazione:– Comunicazione tramite circuito: prima della

comunicazione viene stabilito un canale di comunicazione dedicato tra mittente e destinatario che rimane attivo ed esclusivo per tutta la durata della comunicazione (Ex: le telefonate classiche)

– Comunicazione a pacchetti: la comunicazione viene divisa in più pacchetti che viaggiano autonomamente su una rete condivisa; ogni pacchetto contiene l'indirizzo di destinazione a cui deve essere inviato il pacchetto stesso (ex: la posta).

● Internet funziona tramite comunicazioni a pacchetti.

Comunicazioni locali

● Il sistema più semplice per interconnettere due o più computer è attraverso una scheda di rete, cioè una periferica in grado di trasmettere informazioni attraverso una rete di comunicazione di vario tipo ad altri adattatori presenti sulla stessa rete.

● Il tipo di rete più diffuso è il modello Ethernet su doppini intrecciati. Le schede di rete di questo tipo sono riconoscibili dal connettore RJ-45 ad otto contatti.

Connessione Ethernet

● Spesso ai lati del connettore sono presenti due led che indicano la presenza di un segnale di rete e la velocità di comunicazione impostata.

Modello ISO/OSI

Il modello ISO/OSI è uno schema che descrive gli

aspetti di una comunicazione tra computer a livelli

crescenti di astrazione. Si compone di 7 livelli,

ognuno dedicato ad un aspetto specifico della

comunicazione.

L6: Presentazione

L7: Applicazione

L4: Trasporto

L5: Sessione

L3: Rete (IP)

L1: Fisico

L2: Collegamento (MAC)

Modello TCP/IP

Il modello TCP/IP è

una versione

semplificata del modello

ISO/OSI.

L6: Presentazione

L7: Applicazione

L4: Trasporto

L5: Sessione

L3: Rete (IP)

L1: Fisico

L2: Collegamento (MAC)

L4: Applicazione

L3: Trasporto

L2: Rete

L1: Collegamento

Il livello fisico

Il livello fisico descrive tutti gli aspetti relativi al collegamento fisico degli adattatori di rete e alla trasmissione dei segnali sul tipo di collegamento utilizzato.

● Tipo di media: doppino, onde radio, etc.● Tipo di segnali utilizzati per la trasmissione● Tipo e forma degli adattatori● Protocolli e segnali utilizzati per la gestione del

collegamento, ad esempio la negoziazione della velocità ed il segnale di presenza rete

Il livello di collegamento (MAC)

Il livello di collegamento, detto a volte livello 2 o più semplicemente livello MAC (Media Access Control), descrive tutti gli aspetti relativi alla comunicazione di informazioni tra due o più adattatori presenti sulla stessa rete.

In particolare il livello MAC, definisce gli indirizzi fisici degli adattatori, detti indirizzi MAC , da utilizzare per identificare in maniera univoca i vari adattatori presenti sulla rete e permettere l'instradamento delle informazioni.

Indirizzi MAC

● Un indirizzo MAC è una sequenza di 12 cifre esadecimali raggruppate in 6 gruppi (corrispondenti a 6 bytes) :

00:1A:4F:33:1D:01

● L'indirizzo MAC e' univoco a livello mondiale e definito al momento della fabbricazione dell'adattatore. Questo permette di identificare in maniera certa i destinatari dei pacchetti.

Comunicazione a livello MAC

● A livello MAC le comunicazioni si svolgono a pacchetti di lunghezza prefissata.

● Ogni pacchetto viene marcato con l'indirizzo MAC dell'adattatore a cui deve essere inviato il pacchetto e quindi immesso sulla rete.

● La rete a livello MAC presenta il pacchetto a tutti gli adattatori connessi.

● L'adattatore di destinazione riconosce il proprio MAC all'interno del pacchetto, lo preleva e lo invia ai livelli superiori per l'elaborazione.

Comunicazione a livello MAC/2

000000:000003000000:000002

000000:000001

Mittente: 000000:000001Destinatario: 000000:000002E' per me!

Lo guardo!

Non è per me! Lo ignoro!

Segmenti di rete vs. LAN

● Un segmento di rete è un insieme di computer interconnessi a livello MAC.

● Una Local Area Network (LAN) è un insieme di computer interconnessi ed amministrati da un unico soggetto.

● Una LAN è composta spesso da un solo segmento di rete. A volte però può essere composta da più segmenti collegati tra loro tramite routers, computer dotati di più adattatori connessi a segmenti diversi in grado di spostare, quando necessario, i pacchetti da un segmento all'altro.

Il livello di rete (IP)

● Il livello di rete, detto anche livello 3 o livello network o più semplicemente livello IP (Internet Protocol), definisce come i pacchetti devono essere instradati a livello globale (Internet). In particolare:

– aggiunge un livello di indirizzamento dei pacchetti gestibile localmente, detto indirizzamento IP.

Gli indirizzi IP

● Un indirizzo IP è rappresentato tramite 4 numeri compresi tra 0 e 255, separati da punti, ad es.:

10.0.0.1● L'amministratore locale di una LAN può assegnare

ad ogni adattatore un indirizzo IP diverso, seguendo convenzioni definite a livello globale, ed utilizzare questi indirizzi per identificare il destinatario delle comunicazioni.

● Può accadere, a causa di errori di configurazione, che più computer abbiano lo stesso IP (conflitto di IP), pregiudicando le comunicazioni tra questi.

Indirizzi IP vs. indirizzi MAC

● All'interno di un segmento di rete i pacchetti vengono sempre consegnati usando gli indirizzi MAC.

● Quando si usano gli indirizzi IP, prima della trasmissione vera e propria occorre scoprire quale indirizzo MAC è associato ad un dato indirizzo IP.

● Il protocollo ARP (Address Resolution Protocol) realizza l'associazione IP-MAC in maniera dinamica e trasparente.

Protocollo ARP

000000:00000310.0.0.3

000000:00000210.0.0.2

000000:00000110.0.0.1

Chi e' il 10.0.0.3?

Sono io il 10.0.0.3 ed ho

MAC 000000:000003!

Instradamento a livello IP

● Le comunicazioni dirette tra computer a livello MAC sono possibili solo tra computer connessi allo stesso segmento di rete.

● Un computer è in grado di sapere se un destinatario è direttamente connesso oppure no confrontando l'indirizzo IP del destinatario con il proprio indirizzo IP e con la maschera di rete, detta anche subnet mask.

● Una subnet mask è composta da 4 numeri separati dal punto, ad es.:

255.255.255.0

Gateway predefinito

● Quando un computer deve comunicare con un computer non connesso sul suo stesso segmento, allora deve delegare la trasmissione al gateway predefinito per il segmento.

● Il gateway predefinito è un router connesso al segmento per cui svolge la funzione di gateway, che si preoccupa di consegnare i pacchetti diretti verso l'esterno del segmento seguendo regole di instradamento predefinite in vari modi.

IP vs. gateway predefinito

20.0.0.1255.255.255.0

10.0.0.1255.255.255.0

20.0.0.1, questo viene dal 10.0.0.1!

10.0.0.254, questo è per il 20.0.0.1!

20.0.0.1 è lontano. Il mio gateway è 10.0.0.254. Il pacchetto lo mando a

lui!

10.0.0.254255.255.255.0

20.0.0.254255.255.255.0

Instradamento su Internet

● Per raggiungere un computer fuori dal proprio segmento può essere necessario transitare attraverso più routers, seguendo un percorso all'interno di una maglia di collegamenti tra routers che connette tutto lo spazio raggiungibile.

● Quando un pacchetto raggiunge un router, viene esaminato l'indirizzo IP di destinazione contenuto nel pacchetto e quindi inoltrato verso il prossimo router connesso più vicino alla destinazione finale, seguendo regole di instradamento definite.

Instradamento su Internet/210.0.0.1

255.255.255.0

200.0.0.1255.255.255.0

200.0.0.1 va mandato a A

200.0.0.1 va mandato a B

200.0.0.1 va mandato a C

200.0.0.1 lo conosco! Glielo

mando

A

B

C

10.0.0.254, questo è per il 200.0.0.1!

Nomi simbolici

● Il sistema DNS (Domain Name System) permette di indicare le destinazioni tramite nomi simbolici del tipo:

marchi.usr.dsi.unimi.it.● Prima di spedire il pacchetto ad un nome

simbolico, il computer chiede ad un server prefissato, il server DNS, il corrispondente indirizzo IP associato al nome simbolico

● Una volta risolto il nome simbolico in un indirizzo IP, la comunicazione prosegue come sopra.

Nomi simbolici/2

Server DNS

10.0.0.1

DNS, chi è

dog.unimi.it?

foo.unimi.it → 10.0.0.1dog.unimi.it → 10.0.0.2cat.unimi.it → 10.0.0.3pop.unimi.it → 10.0.0.4

dog.unimi.it è il 10.0.0.2

Configurazione di rete

● La configurazione di rete consiste nell'insieme dei settaggi che occorrono al computer per usare la rete: indirizzo IP, subnet mask, gateway predefinito, server DNS ed altro.

● Normalmente la configurazione di rete è impostata staticamente dall'amministratore del computer.

● Altre volte la configurazione viene caricata dinamicamente attraverso il protocollo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): all'avvio il computer chiede al server DCHP tutti i settaggi che gli occorrono per connettersi alla rete.

Alcuni comandi su Windows

● Dal prompt dei comandi di Windows è possibile usare il comando ipconfig per verificare la configurazione di rete correntemente impostata:

ipconfig /all

● Dal prompt dei comandi è possibile verificare la raggiungibilità di un IP o nome simbolico attraverso il comando ping, es.:

ping marchi.usr.dsi.unimi.itping 159.149.145.177