Renato Lo Cignoe Michele Segata AA...

Reti(già “Reti diCalcolatori”)

RenatoLoCigno eMicheleSegata

AA2016-2017

http://disi.unitn.it/locigno/teaching-duties/reti

2

Copyright

Quest’operaèprotettadallalicenza:

CreativeCommonsAttribuzione-Noncommerciale-Nonoperederivate2.5ItaliaLicense

Peridettagli,consultarehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/

Reti- RenatoLoCigno- Introduzione

Organizzazione• Teoria(dominante)• Esercizi(servonoacapirelateoria)equalchelaboratorio• Gliesercizisonopropostiinsiemeallateoria,espessolasoluzioneèsoloaccennata– Rivedeteliacasa– Secisonodubbi,chiedetelalezionedopo

• Sulsitodelcorsositrovaildettagliodellelezionisvolte– Lucidi– Giornidilezione/esercitazione– Informazionivarie,contatti,labachecadelcorso,ledatediesame,…

Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 3

Organizzazione

• Introduzioneedefinizionigenerali• modelliarchitetturale(OSIeTCP/IP)eprospettivastorica• Livelloapplicativo(http,ftp,telnet,...)• Livelloditrasporto(UDP/TCP)• Livellorete(IP)• LivelloDataLink(Ethernet)• LivelloFisico(mezzitrasmissivietrasmissionedisegnalidigitalieanalogici)


Modalitàd’esame

• Scritto,basatosuesercizicomequelliaccennatialezioneesudomande,ancheteoricheeancheinter-argomento,teseacapireillivellodiapprendimentodeiconcettifondamentaliedellebasi.Sonodisponibilituttigliscrittivecchi...senzasoluzioni.

• L’oraleintegraloscritto,inparticolarese:– Scrittovicinoallasufficienza– Cisonodubbisulloscritto– Perconfermarevotialti(>27)

• Salvocasi particolari loscritto conta 2/3el’orale 1/3delvotofinale


Libriditesto

• J.Kurose,K.Ross,”ComputerNetworking:ATopDownApproach,” 7thedition,Addison-Wesley– Consiglio diusare laversione inglese,anche seil corso è initaliano

– Anche a6a ela5a edizioni possono anche snfsre bene

• Altri testi consigliati– A.Tanenbaum,“RetidiCalcolatori,”Pearson,Prentice Hall– D.Comer,“InternetworkingwithTCP/IP”vol.1

• Materiale supplementare è disponibile insul sito delcorso insieme alle slidesdelle lezioni


Scopodelcorso

• Fornirelebasiconcettualietecnologicheperle“RetidiCalcolatori”e,ingenerale,perisistemidistribuitieleretiditelecomunicazione– ades.Local AreaNetwork,Internet, telefoni,WSN,…

• Cioccuperemodi:– protocollidicomunicazione– architetturedeidiversielementichecompongonounarete

• Approccio“top-down”– partiamodaconcettieprincipigenerali(conInternetcome

riferimento)– passiamoallivelloapplicativo

• trasmissionedimessaggi– poisemprepiù “dentro”laretefinoallivellofisico

• trasmissionedipacchetti,bit,segnali



Servizi efunzioninelle reti

ditelecomunicazione

ITUedIETF• LaInternationalTelecommunicationUnion(ITU)èunentedi

standardizzazionelegalmentericonosciuto(ONU)cheregolamentailfunzionamentodelleretiditelecomunicazione– MoltedelledefinizionidatesonoripresedastandardITU– GlistandardITUsichiamano“recommendation”

• LaInternetEngineeringTaskForce(IETF)èunentedistandardizzazionedifatto(nonlegalmentericonosciuto)chedefinisceilfunzionamentodeiprotocollicheregolanoilfunzionamentodiInternet– LamaggiorpartediquestocorsoèlegatoaglistandarddiInternet,

chiamatiRFC(RequestForComment)


Definizioni


• Comunicazione:trasferimentodiinformazionisecondoconvenzioniprestabilite

• Telecomunicazione:qualsiasitrasmissioneericezionedisegnalicherappresentanosegni,scritturaimmaginiesuono,informazionidiqualsiasinatura,attraversocavi,radiooaltrisistemiotticieelettromagnetici

Esempio1


• Gliapparecchitelefonicisonoterminalidiutentecollegatiaunaretechefornisceserviziditelecomunicazione.Ilservizioèlatelefonia.

RETEDI

TLC

Esempio2:Internet• host=sistema terminale• applicazioni direte

• collegamenti– rame,fibra ottica,onde

elettromagnetiche,satellite

• router: instrada i pacchettiversolaloro destinazionefinale


Rete domestica

Rete aziendale

Rete mobile

ISP nazionaleo internazionale

ISP distrettuale

PC

server

Portatile

Telefonocellulare

router

Collegam.cablato

Punti diaccesso

SERVIZI E APPLICAZIONI

Servizieapplicazioni


• ServizieapplicazionisonopraticamentesinonimiinInternet• Sonociòchevediamodellaretecomeutenti• Laretesupportailservizio

tramiteopportunefunzioni

Definizioni


• Servizioditelecomunicazione:ciòchevieneoffertodaungestorepubblicooprivatoaipropriclientialfinedisoddisfareunaspecificaesigenzaditelecomunicazione

• Funzioniinunareteditelecomunicazioni:operazionisvolteall’internodellaretealfinedioffrireiservizi

Funzioni:esempi


• Sollevandoilmicrotelefono(oschiacciandoiltastoinvio/verdesulcellulare!!)siindicaallaretel’iniziodiunaproceduradichiamata

• “clikkando”suunlinkinunbrowsersiindicaallefunzionidiretedelpropriohost discaricareunapaginaweb(ounfilmatoo...)

Definizioni


• Trasmissione:iltrasferimentodisegnalidaunpuntoaunoopiùaltripunti

• Commutazione:ilprocessodiinterconnessionediunitàfunzionali,canaliditrasmissioneocircuitiditelecomunicazioneperiltemponecessarioperiltrasferimentodisegnali

• Segnalazione:loscambiodiinformazionicheriguardanol’apertura,ilcontrolloelachiusuradiconnessionielagestionediunareteditelecomunicazione

Servizi:classificazione

• Iservizioffertidaunaretepossonoessereclassificatiinbaseascelte“qualitative”– Orientatiallaconnessioneomeno– Diffusivi/interattivi– Conversazionaliomeno– Multimedialiomonomediali– Servizidibase/aggiuntivi


SERVIZIDITELE-COMUNICAZIONE

ORIENTATIALLACONNESSIONE

INTERATTIVI

CONVERSAZIONALI

MONOMEDIALI

MULTIMEDIALI

NONCONVERSAZIONALI

MONOMEDIALI

MULTIMEDIALI

DIFFUSIVI

MONOMEDIALI

MULTIMEDIALI

NONORIENTATIALLACONNESSIONE

DIFFUSIVI

MULTIMEDIALI

MONOMEDIALI

INTERATTIVI

NONCONVERSAZIONALI

MULTIMEDIALI

MONOMEDIALI

CONVERSAZIONALI

MULTIMEDIALI

MONOMEDIALI

SERVIZIAGGIUNTIVI

TV

TELEFONO

RADIO

CHATWEB E-MAILSOCIAL

NETWORK

ALLARMI

TELELAVORO

TRASF.FILE

SEGRETERIA PECALLEGATI

Tassonomia dei servizi


Servizi:caratteristiche

• Iservizipossonoancheesserecaratterizzatiinbaseacriteripiù“quantitativi”– Ritardodiconsegna– Perditadiinformazione– Quantitàdiinformazionedatrasmettere– Sincronizzazionetrasorgenteedestinazione– Dimensionedelleunitàdati– ...


Banda,capacità,velocità(1)


• Teoriadeisegnali:o Banda=ampiezzaspettralediunsegnaleodiuncanaletrasmissivo

• Retiditelecomunicazione:o Banda=quantitàdidati(bit)perunitàditempo(secondi)

• Capacitàdiuncanale:massimavelocitàtrasmissiva(bit/s)delcanaleo dipendedallatecnologiaconcuisonorealizzatitrasmettitoreericevitoreedal“mezzo”trasmissivo

Banda,capacità,velocità(2)


• Traffico offerto: quantità di dati per unità di tempo che una sorgente cerca di inviare in rete

• Traffico smaltito (Throughput): porzione di traffico offerto che riesce ad essere consegnata correttamente alla destinazione

• Relazioni:o Throughput ≤ capacità del canale o Throughput ≤ traffico offerto


CanaliModalità dicomunicazione

Topologie

Reteditelecomunicazione


• Definizione:o Rete: uninsiemedinodiecanalichefornisceuncollegamentotradueopiùpuntiperpermetterelatelecomunicazionetraessià GRAFI

• Sichiamanodo unpuntoincuiavvienelacommutazione(unrouterinInternet)

• Sichiamacanale unmezzoditrasmissioneoppureuncollegamentologico,realizzatotramitediversimezziditrasmissione(es.ilcollegamentoaInternetdacasa,unafibraottica,ilcollegamentotrasmartphone estazioneradiobaseLTE)

Tipidicanale


CanalePunto-Punto• Duesolinodicollegatiagliestremidelcanale

A B

Tipidicanale


CanaleMulti-Punto• Piùnodicollegatiadununicocanale:unnodomasterenumerosislave

Slave

Master

Tipidicanale


CanaleBroadcast• Ununicocanaledicomunicazione,condivisodatuttiinodi

• L’informazioneinviatadaunnodoèricevutadatuttiglialtri

• Idatitrasmessidevonocontenerel'indirizzodelnododestinazione

AP

Topologie delle reti


• Ladisposizionedinodiecanalidefiniscelatopologiadellareteditelecomunicazione

• UnatopologiadireteèdefinitadaungrafoG=(V,A)

o V=insiemedeivertici(raffiguratidacerchi- nodi)

o A=insiemedegliarchi(raffiguratidasegmenti- canali)

Topologie delle reti


• Gliarchipossonoessere:o diretti(segmentiorientati- canaliunidirezionali)

o nondiretti(segmentinonorientati- canalibidirezionali)

• Definiamo:o N=|V|o C=|A|

Topologie amaglia completa


• C=N(N-1)/2• Vantaggio:tolleranzaaiguasti(moltipercorsi

traduenodi) • Svantaggio:elevatonumerodicanali• Esistonomoltipercorsialternativi,maunsolo

percorsodiretto(1solocanale) • Esisteunasceltaovviadipercorsoaminima

distanza• Èusatasoloquandoinodisonopochioppure

nelleretilogichedoveil“canale”nonimplical’usodirisorsefisiche(es.P2P)

A

E B

CD

Topologia adalbero


• C=N-1• Svantaggio:vulnerabilitàaiguasti(soloun

percorsotraduenodi) • Vantaggio:bassonumerodicanali• Èusataperridurreicostiesemplificarela

stesuradeicanali• Esisteunasolasceltadipercorsotraogni

coppiadinodi

A

E B

CD

Topologia astella


• C=N(centrostellanonènodo) • Svantaggio:vulnerabilitàaiguastidel

centrostella• Vantaggio:bassonumerodicanali• E’usataperridurreicostiesemplificarela

stesuradeicanali• Ogninodohaun’unicasceltadipercorso

possibile• Tuttalacomplessitànellasceltadei

percorsièdemandataalcentrostella• Usatanelleretilocali,nelleretivia

satellite,nelleretiradiocellulari

A

E B

CD

Topologia amaglia (mesh)


• N-1<C<N(N-1)/2• Svantaggio:topologianonregolare• Vantaggio:tolleranzaaiguastienumero

dicanaliselezionabileapiacere• Instradamentocomplesso:esisteun

elevatonumerodipercorsialternativi• Èlapiùusata(Internet,telefonia)

A

E B

CD

Topologia adanello


• Puòessereunidirezionaleobidirezionale

Topologia adanello


• C=N/2 perl’anellounidirezionale• C=N perl’anellobidirezionale• Èmoltousatainretilocaliemetropolitaneepercostruire

topologiemagliate realizzatecomeanelligiustapposti• Esistonounooduepercorsipossibiliperognicoppiadinodi

Topologia adanello


• Incasodiguastol’anellobidirezionaleassicuralasopravvivenzadellarete(acapacitàdimezzata):l’anellobidirezionaleèlapiùsemplicetopologiacheconsenteuninstradamentoalternativoincasodiguasto.

Topologia abus


• C=N-1perilbusattivo(casoparticolaredialbero)

• C=1perilbuspassivo• Esisteunasolasceltapossibiledi

percorsotraognicoppiadinodi• Usata (unavolta,ormaisempremeno)

inretilocali

A

E B

CD


Internet:unapanoramicacontestualizzata

Che cos’è Internet?• host=sistema terminale• applicazioni direte

• collegamenti– rame,fibra ottica,onde

elettromagnetiche,satellite

• router: instrada i pacchettiversolaloro destinazionefinale


Rete domestica

Rete aziendale

Rete mobile


ISP distrettuale

PC

server

Portatile

Telefonocellulare

router

Collegam.cablato

Punti diaccesso

OggiInternetèanche...


Il web server più piccolo del mondohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Cornice IPhttp://www.ceiva.com/

Tostapane Web +previsioni del tempo

Telefonia Internet

Checos’èInternet

• Un insieme diprotocolli: definisce il formato el’ordine dei messaggiscambiati fra dueopiù entità incomunicazione– es.:TCP,IP,HTTP,Skype,Ethernet

• Internet:“retedelle reti”– struttura gerarchica– Internetpubblica eintranetprivate

• StandardInternet– RFC:Requestforcomments– IETF:InternetEngineeringTaskForce


Rete domestica

Rete aziendale

Rete mobile


ISP distrettuale

Che cos’è Internet

• Infrastruttura dicomunicazioneperapplicazioni distribuite:– Web,VoIP,e-mail,giochi,e-commerce,condivisione difile

• Servizi forniti alle applicazioni:– servizio affidabile dallasorgente alla destinazione

– Servizio “besteffort”(nonaffidabile)senza connessione


Aiconfinidellarete

• sistemi terminali (host):– fanno girare programmi applicativi– es.:Web,e-mail– situati all’estremità diInternet

• architettura client/server– L’host clientrichiede ericeve un

servizio daunprogramma serverinesecuzione su unaltro terminale

– es.:browser/serverWeb;client/servere-mail

• architettura peertopeer– uso limitato (oinesistente)diserver

dedicati– es.:Skype,BitTorrent


client/server

peer to peer

Lastrutturadella rete• Nella periferia della rete:

– applicazioni esistemi terminali– reti,dispositivi fisici– collegamenti cablati ewireless

• Alcentro (core)della rete:– routerinterconnessi– laretedelle reti


Cos’èunprotocollo?

Protocolliumani:• “Cheoresono?”• “Hounadomanda”• Presentazioni

…inviodispecificimessaggi…quandoilmessaggioèricevuto,

vengonointrapresespecificheazioni,osiverificanoaltrieventi


Protocollidirete:• Dispositivihardwaree

software,nonumani• Tuttal’attivitàdicomunicazione

inInternetègovernatadaiprotocolli

Unprotocollodefinisceilformatoel’ordinedeimessaggiscambiatitradueopiùentitàincomunicazione,cosìcomeleazioniintrapreseinfaseditrasmissionee/oricezionediunmessaggioodiun

altroevento

Cos’èunprotocollo?

Protocolloumanoeprotocollodirete


Ciao

Ciao

Sai l’ora?

2:00

Richiesta di connessione TCP

Risposta diconnessione TCP

Get http://www.awl.com/kurose-ross

<file>tempo

Componentidiunprotocollo

• Sintassi– Insiemedeiformati(intestazioni,tag,...)checonsentonoilriconoscimentodiunmessaggio

– Alivellofisicositrattadisegnali,correnti,tensioni,...– Alivellipiù alti dinumero dibit/byte,segnificato dicampi,tag(es.html)

• Semantica– Algoritmichedefinisconoilfunzionamentodiunprotocollo,es.seunpacchettovienepersoallorabisognaritrasmetterlo

• Temporizzazione– Logicatemporaledifunzionamentodiunprotocollo,timeout(es.perritrasmettereunpacchettoinmancanzadiACK),eventi,...


Cos’èunprotocollo

• Unmododicomunicaretradueentitàastratte,tipicamentedueprocessisuuncalcolatore

• Unprotocollovienedefinitotradueentità“pari”(opeer ininglese)inquantoentitàche“parlanolastessalingua”


Entità A Entità BPROTOCOLLO

FLUSSODIINFORMAZIONI

Internetèunprotocollo?

• NO,Internetèl’insiemedelleretiedeiservizibasatisull’architetturaprotocollarechiamataTCP/IP

• ArchitetturaProtocollare(opila,ostack):insiemedeiprotocolliedellelorointer-relazionichedefinisconounaarchitetturalogicaefisicadicomunicazione


Entità A3 Entità B3PROTOCOLLO3



FLUSSODIINFORMAZIONI

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