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Gerarchia di protocolli e servizi. Il modello ISO/OSI. Il protocollo TCP/IP

Prof. Luigi Ilardi

Corso di Informatica ITC – Salesiani Vomero

Inquadramento• Prerequisiti: terminologia fondamentale inerente hardware

e

software dei calcolatori,

conoscenze dell’architettura e apparati di rete

• Obiettivi: conoscenza del concetto di protocollo, capacità di

saper associare a diversi servizi i rispettivi protocolli

• Materia: Informatica2

Argomenti della lezione

• Premessa

• Che cos'è un Protocollo

• Introduzione al modello ISO/OSI

• Introduzione Protocollo TCP/IP

• Confronto ISO/OSI eTCP/IP

Reti di calcolatori

• Insieme di calcolatori collegati tra loro, in grado di scambiarsi informazioni

• Il collegamento può utilizzare tecnologie varie (fili elettrici, onde radio, fibre ottiche)

• L’insieme dei calcolatori è in genere eterogeneo (sia per architettura hardware, che sistema operativo)

1010000101

1010

4

Comunicazione Umanistica

5

Comunicazione schematica tra computer

6

Protocolli e standard

• Per consentire un qualsiasi tipo di comunicazione occorre stabilire delle convenzioni tra le macchine (i nodi) che intendono “colloquiare” su una rete .

• Con il termine protocollo di rete si indica l’insieme di regole di comunicazione che devono essere seguite da due o più interlocutori affinché siano in grado di capirsi.

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Protocolli e standard

• Per scambiarsi dati due entità devono accordarsi su un protocollo

– Il protocollo definisce le regole da seguire per il trasferimento dei dati

– Sintassi - formato dei dati (campi del pacchetto)

– Semantica - significato (uso dei campi del pacchetto)

– Sincronizzazione – modalità di invio dei dati quando mittente e destinatario elaborano i dati a velocità diverse

• Gli standard forniscono le linee guida per assicurare il l’interconnessione tra reti eterogenee.

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Modello ISO/OSI: obiettivi

• ISO - International Standards Organization

• OSI - Open Systems Interconnection

• E’ un modello di riferimento a livelli NON un architettura di rete

• definisce i livelli e dice COSA devono fare

• Per ogni livello sono stati definiti degli standard

• definiscono COME deve funzionare 9

Perché usare i livelli

• Esempio comunicazione telefonica

Utente Chiamante

Composizione numero

Attivazione del collegamento

Generazione del segnaleda trasmettere

Trasmissione delSegnale elettrico

Utente Ricevente

Squillo del telefono

Attivazione del collegamento

Riconoscimeto del segnaledi chiamata

Ricezione delsegnale elettrico

Rete Telefonica

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Il modello ISO/OSI

La figura seguente, che in seguito sarà ampiamente commentata, illustra tali livelli organizzati gerarchicamente in una pila verticale:

• Livello 7

• Livello 6

• Livello 5

• Livello 4

• Livello 3

• Livello 2

• Livello 1

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I livelli• La rete è organizzata come una serie di strati (livelli)

– Ogni livello fornisce una serie di servizi al livello superiore mascherando come questi sono implementati

– Ogni livello passa dati e informazioni al livello sottostante sino a raggiungere il livello fisico che effettua la trasmissione

– Ogni livello di un host comunica con il livello corrispondente di un altro host utilizzando un opportuno protocollo

From Host A

To Host ANetwork XY

Messaggio010101010101010101010010

12

Scambio dati

Dati L7

Dati L7 H6

Dati L6 H5

Dati L5 H4

Dati L4 H3

Dati L4 H2

Dati L7

Dati L7 H6

Dati L6 H5

Dati L5 H4

Dati L4 H3

Dati L4 H2

01010100000100010010010010010 01010100000100010010010010010

Header7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

Host1 Host2

Livello 7: Applicazione

• Permette all’utente di utilizzare la rete tramite interfacce

• Supporta servizi di rete

– e-mail, trasferimento di file remoti, condivisione di database, ecc..

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

14

Livello 6: Presentazione

• Trasforma i dati forniti dalle applicazioni in un formato standardizzato

• Offre servizi di comunicazione comuni come:

• la crittografia la compressione del testo e la riformattazione

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

15

Livello 5: Sessione

• Controlla la comunicazione tra applicazioni

• Qui vengono definite le regole con cui si contatta un calcolatore remoto, si negozia un servizio, si gestisce la connessione e la si chiude

• Gestisce la sintassi dell’informazione da trasferire

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

16

Livello 4: Trasporto

• Permettere un trasferimento di dati trasparente e affidabile tra due host

• Crea i pachetti, apre e chiude la connessione tra server e client

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

17

Livello 3: Rete

• Definisce la struttura degli indirizzi di rete e le regole con cui ogni singolo nodo smista i pacchetti

• Si occupa dell’instradamento dei messaggi (routing)

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

18

Livello 2: Data Link

• Permettere il trasferimento affidabile di dati (pacchetto) attraverso il livello fisico.

• Offre una comunicazione affidabile ed efficiente a due macchine adiacenti, cioè connesse fisicamente da un canale di comunicazione

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

19

Livello 1: Fisico

• Trasmettere i singoli bit sul mezzo trasmissivo(un canale di comunicazione)

• Si occupa della forma e del voltaggio del segnale e delle caratteristiche del mezzo fisico; delle caratteristiche meccaniche, elettriche delle interfacce di rete e di tutti i componenti coinvolti

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

20

HUB

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

FisicoFisico

21

BRIDGE (E SWITCH)

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

FisicoFisico Fisico

Dati

22

ROUTER (E LAYER-3 SWITCH)

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Rete

23

GATEWAY

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Dati

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

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Esercizio per casa

• Immaginiamo che due manager di due aziende distinte devono scambiarsi una lettera. Tale lettera seguirà un percorso ben preciso(segretaria, autista,furgone posta) per raggiungere la sua destinazione.

Descrivere tali fasi seguendo il modello a livelli e specificare a quale livello della pila ISO/OSI farà riferimento ciascuna fase individuata.

I protocolli

• Esistono molti diversi protocolli

• I protocolli operano a vari livelli

• Alcuni protocolli lavorano “in gruppo”

• Verso la fine degli anni ‘70 si completa la realizzazione dell’ Internet Protocol Suite, che comprende i due principali protocolli :

– TCP

– IP 26

TCP/IP

• TCP - Transmission Control Protocol

• IP - Internet Protocol

• Protocollo non proprietario standard utilizzato per la comunicazione tra computer in Internet

• Architettura di rete ideata per collegare reti di natura diverse

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Modello TCP/IP

• I due protocolli che compongono il TCP/IP si occupano di aspetti diversi delle reti di computer.

• TCP/IP insieme (suite) di protocolli organizzati a pila(stack):

• TCP garantisce la consegna dei messaggi senza errori di trasmissione

• IP gestisce l’indirizzamento dei computer nelle reti

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Architettura di protocolli TCP/IP

• I protocolli TCP/IP corrispondono ad un modello teorico a quattro livelli:

• APPLICAZIONE

• TRASPORTO

• INTERNET

• INTERFACCIA DI RETE

• Ciascuno dei livelli corrisponde a uno o più dei sette livelli del modello OSI.

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

1/2

3

4

5

30

TCP/IP e ISO/OSI: confronto

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

7

6

5

4

3

2

1

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Data Link

FisicoTCP/IP

ISO/OSI

Livello Applicazione• Il livello di applicazione fornisce alle applicazioni la

possibilità di accedere ai servizi degli altri livelli e definisce i protocolli che verranno utilizzati dalle applicazioni per lo scambio dei dati.

• I protocolli più comunemente usati sono:

• HTTP (HyperText Transfer Protocol) usato per il trasferimento dei file che compongono le pagine dei siti Web;

• FTP (File Transfer Protocol) utilizzato per il trasferimento interattivo di file;

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) utilizzato per il trasferimento dei messaggi di posta elettronica e di eventuali allegati;

• Telnet, protocollo di emulazione di terminale utilizzato per l’accesso in remoto a Host di rete

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

Livello Trasporto• Il livello di trasporto fornisce servizi

di comunicazione per sessioni e datagrammi al livello applicazione.

• I principali protocolli sono:

– TCP che fornisce un servizio di comunicazione affidabile, orientato alla connessione. Il protocollo TCP consente di stabilire una connessione la sequenza dei pacchetti inviati e di tenerne traccia e ripristinare i pacchetti persi durante la trasmissione;

– UDP che fornisce un servizio per comunicazioni non affidabili senza connessione

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

Livello Internet

• Coincide con iI livello rete del modello ISO/OSI ed il principale protocollo implementato in questo livello è il protocollo IP (Internet Protocol).

• Scambia cioè solo pacchetti non numerati e non effettua alcun tipo di controllo né sul flusso né sul contenuto; il suo scopo principale è quello di gestire l’instradamento dei pacchetti stessi

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

Livello Interfaccia di rete

• I livelli 1 e 2 non vengono specificati: in quanto TCP/IP doveva essere in grado di appoggiarsi non solo su qualsiasi supporto fisico, ma anche su qualsiasi rete.

• L’unico compito è quello di fornire il pacchetto del corretto indirizzo di livello 2 del nodo della struttura (LAN, MAN o WAN) con cui collegarsi.

Trasporto

Rete

Network Access

Applicazione

TCP/IP• Livello di TRASPORTO

• TCP

• UDP (User Datagram Protocol)

• Livello di RETE

• IP (Internet Protocol)

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Confronto tra OSI e TCP/IP• Somiglianze:

– Basati entrambi sul concetto di pila di protocolli indipendenti

– Funzionalità simili in entrambi per i vari livelli

• Differenze:

– OSI nasce come modello di riferimento ed è molto generale: i protocolli vengono definiti successivamente

– TCP/IP nasce con i protocolli

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