Riassunto: reti IP - UniBG · • Rete locale (Local Area Network) – In un ufficio, in un palazzo...
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A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 1
A1_1 V1.6
Riassunto: reti IP
Applicazioni Internet B
Paolo Salvaneschi
Università di BergamoFacoltà di Ingegneria
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A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 2A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 2
• Reti IP– Reti di elaboratori– Protocolli– Il modello ISO-OSI– La pila di protocolli Internet– Livello fisico / Collegamento dati– Livello rete– Livello trasporto– Livello applicazione– Internet ed i sistemi informativi
INDICE
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 3A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 3
Reti di elaboratori
• Reti– Elaboratori autonomi interconnessi– Locali, Geografiche
• Sistemi distribuiti– Ai nodi della rete vi sono elaboratori che comunicano,
danno e forniscono servizi– Le funzioni ed i dati sono distribuiti sui nodi– Il software permette all’utente di accedere in modo
trasparente a funzioni e dati distribuiti
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 4A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 4
• Rete locale (Local Area Network)– In un ufficio, in un palazzo (qualche Km)
• Rete Ethernet (IEEE 802.3)– 100 Mbps – 10 Gbps
• Rete geografica (Wide Area Network)– tra città, tra continenti
• Rete telefonica– 56.6 Kbps– 10 Mbps
Reti di elaboratori
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 5A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 5
Reti di elaboratori
• Banda passante– Larghezza di banda - quantità di informazione
trasportata nella unità di tempo (in bit per secondo)– Bit al secondo bps (Kbps)
• Che larghezza di banda serve ?– 56,6 Kbit/s
• 1 pag testo (3600 bytes) 0,5 sec• documento di 10 pag. 5 sec
• immagine 600 * 800 *8 (256 colori) = 3.840.000 bit(480.000 bytes) 66 sec
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 7A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 7
Reti di elaboratori
Banda per tipo di applicazione
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 8A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 8
• Internetworking
Reti di elaboratori
WAN
Router
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 9A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 9
•Protocolli a strati
IP Servizio di consegna di pacchetti attraverso la rete al meglio possibile (senza connessione inaffidabile)
TCP Servizio di trasferimento di un flusso di pacchetti corretto (end to end affidabile)
HTTP, FTP, SMTP, DNS… Servizi applicativi
Protocolli
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 10A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 10
• Interfacce, servizi e protocolli
Protocolli
Mezzo fisico
Host 1 Host 2
Livello 1
Livello 2
Servizi
Interfaccia
Protocollo 1Servizi
Protocollo 1
Protocollo 2 Protocollo 2
Fisico Virtuale
Come si accede
Cosa fa
Come fa
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 11A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 11
• ISO-OSI International Standards Organisation Open Systems Interconnection. Non utilizzato nel mercato (sostituito da TCP/IP). Utile concettualmente.
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 12A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 12
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Trasmissione dei bit lungo un canale di comunicazione
–Connettori–Quanti volt per 1 e 0–Durata temporale di un bit–Trasmissione in una o duedirezioni simultaneamente
–Apertura chiusura connessione–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 13A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 13
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Trasferimento di un pacchetto di dati tra mittente e destinatario
–Impacchettamento (framing)–Rilevamento / correzione deglierrori (codici di)
–Regolazione del flusso (velocitàdel trasmettitore e del ricevitore)
–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 14A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 14
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Trasferimento di un pacchetto di dati attraverso una rete
–Instradamento–Controllo della congestione–Indirizzamento–Gestione della comunicazionetra reti eterogenee
–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 15A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 15
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Spezzare il flusso dati in pacchetti ed assicurarsi che giungano tutti e nell’ordine corretto a destinazione
–Trasporto su canale punto a puntolibero da errori
–Il programma sulla primamacchina sorgente mantiene laconversazione con il programmasull’ultima destinataria (nei livellisottostanti i protocolli gestiscono lacomunicazione tra ogni macchina el’immediato vicino (es.router))
–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 16A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 16
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Servizi di gestione del dialogo
–Mantenimento dello stato deldialogo(Gestione di a chi tocca parlare;
Gestione dello stato della comunicazione per rifarne parte a seguito di fallimento)–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 17A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 17
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Funzioni di servizio relative alla sintassi e alla semantica delle informazioni trasmesse
–Codifica in modo standard distrutture di dati
–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 18A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 18
Il modello ISO-OSI
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Varietà di protocolli che gestiscono funzioni applicative
–Trasferimento di files–Terminale virtuale–…
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 19A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 19
La pila di protocolli Internet
ApplicazionePresentazioneSessioneTrasportoReteCollegamento datiFisico
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Applicazione
TrasportoInternet
Host-Rete
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6Non presente
Non presente
OSI TCP / IP
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 20A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 20
• Mezzi trasmissivi– (dischi e nastri)– Doppino telefonico UTP categoria 5 (Unshielded
Twisted Pair)– Cavo coassiale– Fibra ottica– Wireless
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 21A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 21
• Connessioni• PSTN (Public Switched Telephone Network)
– rete telefonica commutata– modem– 56.6 Kb/s– tariffe telefoniche
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 22A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 22
• Connessioni• ISDN (Integrated Services Digital Network)
– rete digitale commutata che permette collegamenti a velocità elevate
– Su un punto di accesso, due canali a 64 Kb/s– Sul doppino telefonico– Tecnologia “vecchia” (vedi ADSL)
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 23A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 23
• Connessioni• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
– Offerte commerciali tipiche: 400Kb/s- 1 Mb/s verso,8-20 Mb/s da
– Sul doppino telefonico– Banda di frequenza separata dalla banda vocale
• CDN (Circuito Diretto Numerico)– Connessione digitale fissa tra 2 punti (normalmente 2
LAN)– x Mb/s (2Mb/s - 2,5 Gbit/s)
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 24A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 24
• Connessioni– Fibra ottica– Cablaggio nelle città– 1-10 Gbps
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 25A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 25
• Connessioni– Reti senza filo – Rete cellulare: telecomunicazione terrestre in
radiofrequenza, sia voce che dati, connessa con la normale rete telefonica commutata
– UMTS 400 Kb/s 7 Mb/s, videoconferenza cellulare - webcam
– Collegamenti satellitari
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 26A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 26
• Apertura del collegamento– Connessione su Rete Telef. Commutata (PC +
modem)– Protocollo PPP
• Il PC chiama il router via modem• È negoziata e configurata la connessione fisica• E’ negoziata e configurata la connessione a livello
rete per poter utilizzare un insieme di protocolli TCP/IP (es assegnazione indirizzo IP)
• Gestione delle operazioni di chiusura al termine della connessione
Livello fisico / Collegamento dati
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 27A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 27
• Protocollo IP• Rete a commutazione di pacchetto non
affidabile (connectionless best effort)– Suddivisione del flusso in pacchetti instradati
singolarmente verso il destinatario– Non garanzia di consegna. Non garanzia di
consegna nell’ordine di trasmissione– Semplicità-efficienza
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 28A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 28
Commutazione di circuitoRete telefonica
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 29A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 29
• Protocollo IP– Struttura del pacchetto (datagram)– 1500 bytes
Livello rete
Messaggio
Preambolo
32 bit
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 30A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 30
• Protocollo IP– Struttura del pacchetto (preambolo)
Livello rete
Options ( 0 o più parole)
Destination address
Source address
Time to live
Protocol
Header Checksum
Identification Fragment offset
Total lenghtVersion Type of ServiceIHL
Protocol
DF
MF
32 bit
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 31A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 31
• Protocollo IP– Version versione del protocollo– IHL lunghezza del preambolo– Type of Service tipo di servizio (ignorato)– Total lenght lunghezza intero datagram– Identification identificazione datagram (per
identificare i frammenti dello stesso datagram)
– DF Don’t fragment– MF More fragments (tutti i frammenti del
datagram salvo l’ultimo hanno il bit a 1)– Fragment offset Posizione del frammento nel datagram
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 32A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 32
• Protocollo IP– Time to live Tempo massimo di vita (decrementato ad
ogni salto nel percorso di routing. Se arriva a 0 il pacchetto è scartato. Per evitare pacchetti instradati all’infinito nella rete)
– Protocol Protocollo di trasporto a cui consegnare (TCP, UDP)
– Header Checksum Checksum del preambolo– Source address Indirizzo mittente– Destination address Indirizzo destinatario– Options Opzioni aggiuntive (estendibili) es.
registrazione del percorso di routing
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 33A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 33
• Indirizzi– 32 bit– Notazione decimale a punti– Es: 192.74.137.5
192. 74. 137. 5
110 00000 01001010 10001001 00000101
Class Network NodeC (254 nodes)
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 34A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 34
• Indirizzi– Da 1.0.0.0 a 247.255.255.255
Livello rete
32 bit
Riservati per uso futuro
Indirizzo multicast
110 Host
10
0
Rete
1110
11110
Rete
Rete Host
Host
A
B
C
D
E
Classe Classe A: 127 reti con 16.777.214 hostB: 16.384 65.534C: 2.097.152 254
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 35A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 35
• Protocollo IP– IP statico e dinamico– DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
Protocollo attraverso cui un client ottiene un IP dinamico da un server.
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 36A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 36
• Apparati attivi– Router (instradatore)
• Opera a livello rete• Preleva pacchetti in arrivo su una linea in ingresso e
li instrada su una linea in uscita– Software di routing: per ogni pacchetto in
arrivo decide su quale linea in uscita trasmetterlo
– Algoritmi di routing– Tabella di routing
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 37A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 37
• Apparati attivi– Hub
• Realizza una LAN
– Bridge (ponte)• Opera a livello di data link• Connette due LAN• Copia pacchetti di protocolli diversi• Programmabile per discriminare cosa lasciar passare• Può suddivide il traffico di rete (interno alle singole
LAN e tra LAN)
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 38A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 38
• Apparati attivi– Switch
• Collega più reti con un unico apparato (come un insieme di bridge)
– Gateway• Apparato di connessione tra reti diverse• Traduce il flusso di dati da una rete all’altra
Livello rete
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 39A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 39
• Protocollo TCP (transmission control protocol)
• Linea punto punto (orientata alla connessione) affidabile– Migliora la qualità del servizio– Gestisce la ritrasmissione di pacchetti persi o
corrotti– Garantisce la consegna dei pacchetti in ordine
corretto
Livello trasporto
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 40A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 40
Tipo di servizio Qualità del servizio
IP
TCP
Privo di connessione (a commutazione di pacchetto)(sistema postale)
Orientato alla connessione (punto a punto)(sistema telefonico)
Non affidabile (non garantita la consegna e l’ordine)
Affidabile (garantita la consegna e l’ordine)
Livello trasporto
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 41A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 41
• Protocollo TCP– Socket (meccanismo di connessione)
Livello trasporto
IP address (32 bit)Port (n.locale 16 bit)
IP addressPort
Canale di comunicazione full duplex punto a punto
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 42A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 42
• Protocollo TCP– Port
• Punto di connessione di un servizio
– Well-known ports• 0-1023• Riservate a servizi standard• 21 FTP• 23 Telnet• 25 Mail• 80 Http
Livello trasporto
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 43A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 43
• Protocollo UDP (User datagram protocol)
• Privo di connessione, non affidabile– Efficiente– Interfaccia verso il livello applicativo (porte)
Livello trasporto
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 44A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 44
IP Servizio di consegna di pacchetti attraverso la reteal meglio possibile
TCP Servizio di trasferimento di un flusso di pacchetti corretto
Servizi applicativi
Livello applicazione
UDP
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 45A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 45
• Servizi applicativi– DNS– WWW (HTTP)– E_mail (SMTP, POP3)– Ftp– Telnet– Newsgroup
Livello applicazione
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 46A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 46
INTERNET
Protocollo http Server httpClient http(Browser)
Documentiscritti in HTML
Livello applicazione
WWW
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 47A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 47
http://www.unibg.it/informazioni.htm
Livello applicazione
– Il browser chiede al DNS l’indirizzo di www.unibg.it– DNS risponde un IP address– Il browser esegue una connessione TCP alla porta 80 sull’IP
e invia il comando GET/informazioni.htm (protocollo HTTP)– Il server www.unibg.it restituisce il file informazioni.htm– E’ rilasciata la connessione TCP (*)– Il browser interpreta e visualizza il file
(*)HTTP è un protocollo privo di stato
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 48A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 48
SERVER
Utenti a me noti che non dipendono da me(es. clienti)
Utenti a me noti che dipendono da me
Sconosciuti
INTRANETEXTRANET
INTERNET
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 49A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 49
Documentiscritti in HTML
Http ServerCGICommonGatewayInterface
Banca dati
Rendere dinamico il Web. Collegarlo ai sistemi informativi
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 50A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 50
La tecnologia Webcome interfacciauomo macchina standard
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 51A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 51
• Internet come ambiente per sviluppare applicazioni distribuite – Architettura client server– Disponibilità su diverse piattaforme– Standards aperti TCP/IP, HTML, MIME,...– Integrabilità di altri componenti software (CGI)– Ambienti di sviluppo (JAVA)
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 52A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 52
• Reingegnerizzazione ed evoluzione del sistema informativo in un’architettura client/server
• Integrazione di applicazioni– Accesso a banche dati e programmi esistenti
(servers)– Interfaccia basata su WWW– Distribuzione del client su piattaforme diverse
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 53A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 53
• Gestione dei flussi informativi nell’azienda estesa– Customer Relationship Management– Document and Knowledge Management– …
• Vendita al cliente finale via Web– Siti di commercio elettronico verso il
consumatore finale– …
Internet ed i sistemi informativi
A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 54A1 Reti IP Paolo Salvaneschi 54
• Accesso a servizi– Home banking– Amministrazione pubblica in rete– …
• Distribuzione dell’informazione– Giornali in linea– Portali– Comunicazione aziendale– …
Internet ed i sistemi informativi