Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Laboratori Nazionali di Frascati

1. Istituto Nazionale di Fisica NucleareLaboratori Nazionali di Frascati Angelo Veloce Via E. Fermi,40 00044 Frascati(RM) Italyangelo.veloce@lnf.infn.it

2. Organizzazioni internazionali che hanno contribuito agli Standards dell’Internetworking: • International Organization for Standardization (ISO) • Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) • RFC (Request For Comments) standard dello stack protocollare TCP/IP

3. Che cos'è l’Internetworking? • E’ una insieme di sottoreti connesse da device quali; router, bridge, etc • E’ l’insieme di prodotti e procedure che permettono di amministrare come una unica rete un insieme di sottoreti differenti

4. Modello di Base OSI (Open System Interconnection) Applicazione Presentazione Strati applicativi significativi da estremo a estremo Sessione Trasporto Rete Strati di accesso in rete significativi anche nelle entità di rilegamento interni alle network Collegamento Fisico

5. Trasferimento nel modello OSI Processo Applicativo A Processo Applicativo B Dati da scambiare Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Collegamento Collegamento Fisico Fisico Rete

6. Concetto di Encapsulation • Ciascun strato dipende dalle funzioni di servizio dello strato sottostante Applicazione Presentazione Data Sessione Trasporto Frame Header Rete Data Frame Header Frame Trailer Collegamento Frame Header Data Fisico 01001101

7. Il concetto di protocollo: • Definisce le regole che governano il colloquio di entità di pari livello: Terminale A Terminale B Applicazione Applicazione Protocollo di Presentazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Collegamento Collegamento Protocollo Fisico Fisico Fisico

8. Modello OSI: • Ciascun strato usa il suo protocollo per comunicare con lo strato alla pari dell’altro sistema • Ciascun protocollo di strato scambia informazioni chiamate PDU (Protocol Data Units) tra strati alla pari • Il protocollo di strati alla pari usa i servizi degli strati sottostanti

9. Tipologia di PDU scambiate Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Segmenti Trasporto Trasporto Packets Rete Rete Frame Collegamento Collegamento Bits Fisico Fisico

10. Comunicazione con Connessione(Connection Oriented) • Strutturazione in tre fasi temporali (instaurazione, trasferimento, abbattimento) • Negoziazione dei parametri di trasferimento • Uso di identificatori di connessione • Garanzia ad instaurazione avvenuta del trasferimento delle informazioni • Rispetto della sequenza del flusso informativo

11. Comunicazioni senza Connessione (Connectionless) • Una fase temporale • Assenza di negoziazione • Non c’è garanzia dell’arrivo dei pacchetti informativi • I pacchetti informativi possono arrivare anche in fuori sequenza

12. Lo strato Fisico: • Ha il compito di effettuare il trasferimento fisico delle cifre binarie scambiate tra le entità di collegamento • Si occupa di tradurre i bit nel segnale appropriato al mezzo trasmissivo utilizzato • A questo livello si specificano, ad esempio, le tensioni che rappresentano 0 e 1 e le caratteristiche dei cavi e dei connettori

13. Lo strato di Collegamento: • Ha la funzione di recuperare gli errori trasmissivi verificatisi durante il trasferimento fisico • Definisce la logica di utilizzo del mezzo fisico

14. Lo strato di Rete: • Si occupa dell’instradamento delle informazioni trasferite (pacchetti) tra sistemi terminali • Esso determina se e quali sistemi intermedi devono essere attraversati dal pacchetto per giungere a destinazione • Quindi deve gestire delle tabelle di instradamento e provvedere ad instradamenti alternativi in caso di guasti

15. Lo strato di Trasporto: • Fornisce alle entità di sessione il trasferimento trasparente delle unità di dati (Segmenti). Deve quindi: • colmare eventuali deficienze e fluttuazioni della qualità di servizio offerta dallo strato di rete • ottimizzare l’uso di questo servizio in modo da poter garantire, al costo minimo, le prestazioni richieste • E’ il primo strato che abbia significatività esclusivamente da estremo a estremo.

16. Lo strato di Sessione: • Ha il fine di assicurare alle entità di presentazione una risorsa logica per organizzare il colloquio • Ha lo scopo di strutturare e di sincronizzare lo scambio dei dati in modo da poterlo sospendere, riprendere e terminare ordinatamente.

17. Lo strato di Presentazione: • Gestisce la sintassi dell’informazione da trasferire • Ha lo scopo di sollevare le entità di applicazione da qualsiasi compito relativo alla trasformazione del formato dei dati • ASCII • EBCDIC • Encrypted

18. Lo strato di Applicazione: • Ha lo scopo di fornire ai processi applicativi residenti in un sistema i mezzi per accedere all’ambiente OSI • L’ambiente OSI costituisce una macchina virtuale in grado di associare due processi applicativi residenti in sistemi remoti interconnessi tra loro • Contiene elementi di servizio comuni a tutte le applicazioni.

19. Reti in area locale (LAN): • Private • Estensione limitata (ordine del Km) • Mezzo trasmissivo condiviso, con accesso regolato da apposito protocollo • Trasmissione diffusiva (assenza di commutazione) • Elevate prestazioni (velocità, affidabilità, ritardi trascurabili) • Topologie tipiche: bus, anello, albero.

20. Reti in area metropolitana (MAN): • Simili alle reti locali, con • maggiore estensione • più banda • anche servizi in tempo reale • possibilità di essere sia pubbliche sia private

21. Standard delle LAN: Diversi possibili livelli di Rete possono operare sulla LAN Strato di Rete Controllo del Collegamento logico E t h e r n e t 802.2 LLC Strato di Collegamento Controllo di accesso (MAC) 802.11a 802.11b 802.11g 802.5 FDDI 802.3 802.4 Token Bus Token Ring Wireless CSMA/CD Strato Fisico

22. Il livello fisico delle LAN: Topologia Bus bidirezionale T T T T T T T Topologia Anello T T T T T T

23. IEEE 802.3/Ethernet • Sottostrato MAC (Medium Access Control) • l’algoritmo di contesa del mezzo condiviso è il CSMA/CD • la stazione che deve trasmettere “ascolta” prima di emettere l’unità informativa e mentre la emette • se viene rilevata una collisione la stazione interrompe la trasmissione e viene applicato un algoritmo di subentro Trasmissione Frame

24. IEEE 802.3/Ethernet • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) • Tra due stazioni avviene una collisione se esse accedono al canale in istanti che distano tra loro meno del tempo di propagazione tra le due stazioni Collisione

25. IEEE 802.3/Ethernet • MAC Address • E’ l’indirizzo fisico di un qualsiasi apparato che si attacca sulla rete. • Per questo motivo è unico, ed è formato da 48 bit espressi in forma esadecimale • E’ memorizzato nella ROM della scheda di rete 24 bits 24 bits Serial Number Codice venditore 0000.0c12.3456

26. Formato dell’Ethernet Frame 64-1518 Ottetti 46-1500 Ottetti Start Frame Delimiter Frame Check Sequence Destination Address Source Address Payload Campo Dati Preambolo Lenght PAD 0-46 Ottetti Coda MAC 0-1500 Ottetti 1 Ottetti 6 Ottetti 6 Ottetti 2 Ottetti 7 Ottetti Intestazione MAC

27. Trovare il MAC Address di una destinazione locale Query Host Y Host Z Host Z MAC ? Broadcast Host Y Response Host Y MAC Host Z MAC

28. Trovare il MAC Address di una destinazione non locale Host Z Routing Table Rete per Host Z Query Host Y Router A Host Z MAC ? Broadcast Host Z Response Host Y MAC Router A MAC

29. IEEE 802.3/Ethernet • 10Base2 • velocità 10 Mbit/s • il mezzo condiviso è un cavo coax RG58 (cavo sottile) avente lunghezza max 185 metri • il cavo deve essere terminato con richiusure da 50  • le schede di rete sono collegate al cavo con connettori a T ad attacco BNC

30. IEEE 802.3/Ethernet • 10Base-T • velocità 10 Mbit/s • il mezzo condiviso è realizzato con un HUB • le stazioni sono collegate all’HUB attraverso doppino intrecciato non schermato UTP5, la max distanza è di 100 metri • per fornire flessibilità nel cablaggio degli edifici si utilizza un permutatore chiamato PDS (Premises Distribution System) HUB 100 m

31. IEEE 802.3/Ethernet • 10Base-FL ( Fibra ottica multimodale 62.5/125μm) • 10Base-FB ( Fibra ottica multimodale 62.5/125μm) • velocità 10 Mbit/s • operano in prima finestra 850 nm • si utilizza la fibra ottica multimodo nel caso in cui si hanno due spezzoni di rete distanti • gli spezzoni di rete rappresentati da un HUB sono collegati da un cavo in fibra ottica avente lunghezza max di 2 Km

32. Fibre ottiche • Le fibre ottiche utilizzate nelle LAN possono essere: • Multimodali, più modi di propagazione con cammini di lunghezza d’onda diversi • Monomodali, un solo modo di propagazione Core 62,5 µm Cladding 125 µm Core 10 µm Cladding 125 µm

33. Fibre ottiche • Per le fibre ottiche un parametro molto importante è l’attenuazione che varia in funzione della lunghezza d’onda: • Prima finestra 850 nm è presente solo nella fibra multimodale, è visibile perchè vicina all’infrarosso • Seconda finestra 1300 nm è usata sia nelle fibre monomodali che multimodali • Terza finestra 1550 nm è usata solo nelle fibre monomodali

34. Evoluzione di Ethernet • FastEthernet • 100Mbps • Algoritmo di contesa CSMA/CD • Stesso sottostrato MAC • Nuovo livello fisico Categoria di Cavo Tecnologia Lunghezza Max 2 Coppie UTP Categoria 5 o schermato 100BaseTX 100 Metri 100Base4 4 Coppie UTP Categoria 3/4/5 100 Meti 100BaseFX F.O. Multimodale (62,5/125) 400 Metri

35. Gigabit Ethernet

36. Sistemi intermedi Sistemi terminali Sistemi terminali Applicazione Applicazione Sistema intermedio ROUTER Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Rete Collegamento Collegamento Collegamento Collegamento Fisico Fisico Fisico Fisico

37. Sistemi intermedi • Svolgono la funzione di inoltratori di informazioni • Tali entità possono essere collocate a vari livelli del modello OSI • Repeater (Livello 1) • Bridge / Switch (Livello 2) • Router (Livello 3) • Gateway (Livello 7)

38. ETHERNET SWITCH- TABELLA MAC ADDRESS P3 P4 P5 ETHERNET SWITCH P2 P6 P1

39. Internet Protocol Suite OSI TCP/IP Applicazione TELNET FTP SMTP HTTP NFS TFTP SNMP DNS Presentazione Sessione Trasporto TCP UDP ICMP IP Rete Arp e Rarp Protocolli di Routing Collegamento Non specificati Fisico

40. Tipologie trasmissione • Unicast • Una comunicazione unicast é tra un singolo mittente ed un singolo ricevente • Broadcast • Una comunicazione broadcast é tra un singolo mittente verso tutti I nodi. Quindi anche I nodi non interessati ricevono questi pacchetti di broadcast • Multicast • Una comunicazione multicast é tra un singolo mittente verso multipli clienti con uno speciale indirizzo multicast

41. Protocolli ARP e RARP • ARP • questo protocollo attraverso l’ARP table permette di ricavare da un indirizzo IP il MAC Address di un Host • consente ai Router di inviare i pacchetti agli Host delle sottoreti direttamente connesse • RARP • è il protocollo inverso di ARP • è utilizzato dagli Host senza disco, per ricavare il proprio indirizzo IP

42. Livello fisico nelle WAN: EIA/TIA - 232 V.35 X.21 HSSI Router Modem DTE Data Terminal Equipment Utente Finale DCE Data Circuit-Terminal Equipment Fine del WAN service provider

43. Livello di Collegamento nelle WAN: • SDLC Synchronous Data Link Control • HDLC High Level Data Link Control • LAPB Link Access Procedure, Balanced • PPP Point to Point Protocol • Frame Relay • X.25 Packet level protocol • ISDN Integrated Service Digital Network Modem Carrier Router B Modem Router A

44. HUB • L'apparato HUB è a tutti gli effetti un REPEATER a più porte; • Gli HUB sono utilizzati come apparato "centro stella" nella progettazione e realizzazione di una LAN, con porte che possono essere di tipologia differente; • Si dice che la rete costituisce un unico “dominio di collisione” perche’ qualsiasi coppia di stazioni della rete che provi a trasmettere contemporaneamente genera una collisione.

45. STELLA FISICA BUS LOGICO Nelle LAN Ethernet l’HUB, dal punto di vista del cablaggio, è fisicamente un centro stella ma logicamente rappresenta sempre un BUS.

46. HUB Gli HUB possono montare una scheda di "management" e cioè possono disporre dell'AgentSNMP (Simple Network Managment Protocol) per la loro gestione e configurazione da un sistema di gestione di rete (HP OpenView). L'Agent è in grado di effettuare delle misure sulla quantità e tipo di traffico delle singole porte e grazie a queste informazioni è possibile produrre delle statistiche significative per studiare eventuali evoluzioni nella topologia della rete.

47. SNMP - Simple Network Management Protocol • E’ il protocollo alla base del monitoraggio della rete • esegue il monitoraggio di un nodo della rete leggendo o scrivendo il valore di una variabile MIB (Management Information Base) • Supporta la notifica di comunicazioni urgenti proveniente dai nodi di rete (TRAP)

48. Servizi base di SNMP: Stazione di gestione della rete Nodo della rete SNMP Requests Get Request M A N A G E R Ricava (get) informazioni di gestione A G E N T Set Request MIB SNMP Replies Setta (set) informazioni di gestione SNMP Traps

49. Apparati Repeater e HUB confrontati con il modello di riferimento OSI Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Network Data Link Data Link Physical HUB, Repeater Physical

50. Differenza tra Frame e Pacchetti Application Presentation Session Transport Network Pacchetti Frame Data Link Physical Quando parliamo di FRAME ci riferiamo a protocolli di collegamento (DATALINK). Quando parliamo di PACCHETTI ci riferiamo a protocolli di rete (NETWORK).