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Guida al MAC Address e al protocollo CSMA/CD, Appunti di Reti Di Telecomunicazioni

Cosa è un mac address, come funziona il protocollo csma/cd e come si calcola l'exponential backoff. Viene inoltre descritta la procedura di scanning di un access point e il protocollo csma/ca per risolvere problemi nelle comunicazioni wireless. Inoltre, vengono introdotti i concetti di architettura protocollare di gprs e umts, inclusa una separazione dei livelli in piano di controllo e piano d'utente, e la differenza tra intra autonomous system e inter autonomous system.

Tipologia: Appunti

2022/2023

Caricato il 04/02/2024

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riccardo-shpati-1 🇮🇹

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Domande e Risposte – Reti di Telecomunicazioni
Differenza tra - Descrivi commutazione di circuito e commutazione di pacchetto:
Esistono due domini:
Commutazione di Circuito (Reti Circuit Switching) Il servizio inizia instaurando la comunicazione
tra i nodi (setup), allocando le risorse, successivamente i dati vengono trasmessi e poi la struttura di
comunicazione viene dimessa, rilasciando le risorse (es. Chiamata Telefonica).
La banda viene riservata in modo esclusivo.
Commutazione di Pacchetto (Reti Packet Switching) Non vengono allocate risorse e non si
riserva nessun canale in modo esclusivo, ogni unità viaggia unicamente con indirizzo di partenza ed
indirizzo di arrivo. Ogni pacchetto può effettuare percorsi differenti rispetto all’altro. L’utilizzo delle
risorse è ottimale.
Esistono due varianti:
Connectionless, a Datagramma (es. Protocollo IP) Non viene creato un circuito virtuale
che i datagrammi posso seguire. Non garantisco l’arrivo di tutti i pacchetti a destinazione
Connection-Oriented, Circuito Virtuale Viene creato, utilizzato e cancellato un circuito
virtuale dove tutti i pacchetti seguono tale circuito anche se non sono state allocate le
risorse in maniera esclusiva. Si garantisce l’arrivo e l’ordine corretto dei datagrammi.
Cos’è il MAC Address (pack3)
Il MAC è parte di uno dei due sottolivelli del livello Data Link ISO/OSI definisce le regole di accesso al
mezzo fisico e cambia a seconda del mezzo fisico impiegato.
Alcuni degli standard che ne fanno parte solo 802.3, 802.5, 802.11.
Il MAC Address nella sostanza è una sequenza di sei byte esadecimale che identifica una macchina, è
univoco e non cambia in nessuna casistica.
Come può essere l’accesso al canale?
L’accesso al canale può essere di due tipi:
Ordinato: parla solo chi possiede il token (es. frame 802.5 token ring)
Casuale: che può essere a sua volta:
o Senza rilevazione del canale
o Con rilevazione del canale (CSMA), che può a sua volta essere:
Con rilevazione delle collisioni (CSMA/CD)
Senza rilevazione delle collisioni (CSMA/CA)
Descrivere il protocollo CSMA/CD. – Descrivere l’Exponential Backoff e come si calcola
Il CSMA/CD è un protocollo ad accesso casuale con rilevazione del canale e delle collisioni, adottato
per la gestione dell’accesso multiplo al Bus, conta i seguenti passi:
1. La stazione che ha un frame da trasmettere si mette in ascolto sul canale
2. Se il canale risulta libero, si inizia con la trasmissione del frame.
3. Il canale rimane in ascolto fino a terminata comunicazione.
4. Se non si verificano collisioni, non si verificano eventi. In caso contrario, se durante la
trasmissione riceve un segnale generato da un'altra stazione, si ha una collisione e viene
inviata una sequenza di Jam (da 48 bit) attivando anche l’Exponential Backoff
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Scarica Guida al MAC Address e al protocollo CSMA/CD e più Appunti in PDF di Reti Di Telecomunicazioni solo su Docsity!

Domande e Risposte – Reti di Telecomunicazioni

  • Differenza tra - Descrivi commutazione di circuito e commutazione di pacchetto: Esistono due domini:
    • Commutazione di Circuito (Reti Circuit Switching) → Il servizio inizia instaurando la comunicazione tra i nodi (setup), allocando le risorse, successivamente i dati vengono trasmessi e poi la struttura di comunicazione viene dimessa, rilasciando le risorse ( es. Chiamata Telefonica ). La banda viene riservata in modo esclusivo.
    • Commutazione di Pacchetto (Reti Packet Switching) → Non vengono allocate risorse e non si riserva nessun canale in modo esclusivo , ogni unità viaggia unicamente con indirizzo di partenza ed indirizzo di arrivo. Ogni pacchetto può effettuare percorsi differenti rispetto all’altro. L’utilizzo delle risorse è ottimale. Esistono due varianti: - Connectionless , a Datagramma (es. Protocollo IP) → Non viene creato un circuito virtuale che i datagrammi posso seguire. Non garantisco l’arrivo di tutti i pacchetti a destinazione - Connection-Oriented , Circuito Virtuale → Viene creato, utilizzato e cancellato un circuito virtuale dove tutti i pacchetti seguono tale circuito anche se non sono state allocate le risorse in maniera esclusiva. Si garantisce l’arrivo e l’ordine corretto dei datagrammi.
  • Cos’è il MAC Address (pack3) Il MAC è parte di uno dei due sottolivelli del livello Data Link ISO/OSI definisce le regole di accesso al mezzo fisico e cambia a seconda del mezzo fisico impiegato. Alcuni degli standard che ne fanno parte solo 802.3, 802.5, 802.11. Il MAC Address nella sostanza è una sequenza di sei byte esadecimale che identifica una macchina, è univoco e non cambia in nessuna casistica.
  • Come può essere l’accesso al canale? L’accesso al canale può essere di due tipi:
    • Ordinato : parla solo chi possiede il token (es. frame 802.5 token ring)
    • Casuale : che può essere a sua volta: o Senza rilevazione del canale o Con rilevazione del canale (CSMA), che può a sua volta essere: ▪ Con rilevazione delle collisioni (CSMA/CD) ▪ Senza rilevazione delle collisioni (CSMA/CA)
  • Descrivere il protocollo CSMA/CD. – Descrivere l’Exponential Backoff e come si calcola Il CSMA/CD è un protocollo ad accesso casuale con rilevazione del canale e delle collisioni , adottato per la gestione dell’ accesso multiplo al Bus , conta i seguenti passi: 1. La stazione che ha un frame da trasmettere si mette in ascolto sul canale 2. Se il canale risulta libero, si inizia con la trasmissione del frame. 3. Il canale rimane in ascolto fino a terminata comunicazione. 4. Se non si verificano collisioni, non si verificano eventi. In caso contrario, se durante la trasmissione riceve un segnale generato da un'altra stazione , si ha una collisione e viene inviata una sequenza di Jam (da 48 bit) attivando anche l’Exponential Backoff

Exponential Backoff → È l’attesa in tempo casualmente estratto dall’intervallo TSlot Tempo necessario per trasmettere un frame di lunghezza minima → TSlot * [0,2 m^ - 1 ] m = min( n ,10), n = numero di collisioni consecutive

  • Quali sono i mezzi di comunicazione? Elencali. I mezzi trasmissivi più utilizzati sono:
    • Cavi Coassiali
    • Doppini
    • Fibre Ottiche
    • Onde Elettromagnetiche
  • Descrivere il funzionamento del frame 802. Il protocollo 802.5, chiamato Token Ring , è un protocollo per l’accesso multiplo ordinato nella rete locale con topologia logica ad anello. Nella praticità, quando il token percorre l’anello ed una stazione vuole trasmettere un messaggio :
    • La stazione prende il token
    • Man mano che il frame percorre l’anello le altre stazioni leggono l’indirizzo MAC , riportato nell’header per dedurre se passarlo al livello di rete.
    • I frame trasmessi vengono a loro volta ritrasmessi alle stazioni e rimosse dall’anello della sorgente
    • Una volta tornato al mittente il frame viene raccolto e distrutto, reimettendo il token in circolazione N.B. → Il token ha un suo timeslice nelle singole stazioni per evitare la monopolizzazione del canale.
  • Quali sono le tecniche spread spectrum? – Descrivere il frequency hopping. Le tecniche spread spectrum sono utilizzate per la trasmissione del segnale su un intervallo di frequenze ampio, le possiamo elencare in:
    • Frequency Hopping → Consiste nel trasmette il segnale su una sequenza pseudo casuale , quest’ultima non viene comunicata sulla rete ma viene generata indipendentemente dal mittente e dal ricevente, tramite l’utilizzo dello stesso seme. Lo standard 802.11 definisce 79 canali da 1 Mhz e stabilisce il cambio di frequenza ( hop ) a 0. secondi. - Questa tecnica rende la comunicazione più resistente alle interferenze.
    • Direct Sequence → In questa tecnica, ogni bit da trasmettere del frame è rappresentato da molteplici bit nel segnale trasmesso, il frame viene quadruplicato per evitari, combinandolo con lo XOR una sequenza di bit pseudocasuale , sempre con l’utilizzo dello stesso seme (conosciuto solo da mittente e ricevente). La sequenza di bit trasmessi è chiamata chipping sequence , nello standard 802.11 quest’ultima ha una lunghezza fissa di 11 bit.
  • Descrivere lo scanning dell'access point Lo scanning è una tecnica usata da una stazione per selezionare un access point e prevede quattro passi: 1. La stazione invia un frame di probe in broadcast 2. Gli access point alla portata della stazione rispondono con un frame di risposta al probe
  • Quanti sono i dispositivi che possono esserci in una Piconet: Una Piconet , utilizzata dalla tecnologia Bluetooth , è una reta costituita da al più otto dispositivi: un master e al massimo sette slave, uno di questi dispositivi può funzionare sia da master che da slave. Due o più piconet sovrapposte formano una Scatternet.
  • Qual è un protocollo wireless PAN La PAN è una rete basata sulle onde elettromagnetiche a radiofrequenza , utilizzato dalla tecnologia Bluetooth , standardizzata come IEEE 802.15. N.B. → Il Bluetooth utilizza per la trasmissione il Frequency Hopping
  • Quali sono i link nella comunicazione bluetooth - Descrivere il link SCO e ACL nel bluetooth Tra master e slave possono essere stabiliti due diversi link SCO e ACL. L’SCO è un collegamento di tipo point-to-point tra il master e un singolo slave nella piconet, considerato una connessione a commutazione di circuito. Esso utilizza il canale radio. L’ACL è invece un collegamento point-to-multipoint tra il master e tutti gli slave di una piconet. I time- slot non vengono riservati, ottenendo una connessione a commutazione di pacchetto.
  • Cos'è un cluster Il cluster è un insieme di celle all’interno del quale viene esaurito l’intero set di frequenze radio disponibili.
  • Cos'è una cella La cella è un area del territorio nel quale è presente un’antenna. Ad ognuna di queste celle è assegnato un set di frequenze. La dimensione di una cella dipende dalla potenza dell’antenna e dalla densità del traffico
  • A cosa è direttamente proporzionale il raggio di copertura e a cosa inversamente. Il raggio di copertura è direttamente proporzionale a:
    • Lunghezza d’Onda
    • Potenza in Trasmissione
    • Guadagni di Antenna Il raggio di copertura è inversamente proporzionale a:
    • Potenza in Ricezione
  • Descrivere la procedura di roaming Premessa:
    • L’MSC gestisce la mobilità degli utenti, le chiamate e l’handover di essi. È collegato ad una BSC ( Base Station Controller ) che è collegato a delle base station, formato ognuno da una o più celle.
    • Il VLR è un database che contiene i dati relativi agli utenti connessi all’interno della specifica location area
    • L’HLR è un database del provider che contiene tutti i dati relativi ai propri utenti Il roaming è una procedura usata per monitorare la posizione di un utente durante l’utilizzo del mobile terminal.

Quando un utente si sposta da una cella all’altra, invia un messaggio di location update , se la cella nuova appartiene alla stessa area l’MSC riceve semplicemente lo stesso messaggio. Nel caso di cambiamento di Location Area viene eseguita una procedura di Location Registration dove:

  1. Il terminale che si è spostato invia all’MSC della nuova area il messaggio di location update.
  2. L’MSC interroga il proprio VLR per determinare se tale utente è stato presente già nell’area
  3. Il caso contrario il VLR risponde
  4. L’MSC dell’area nuova richiede i dati all’HLR , che invia i dati richiesti e comunica al vecchio MSC la richiesta di cancellazione dei dati dell’utente
  5. Il vecchio MSC invia all’HLR la conferma della cancellazione
  • Che cos'è la procedura di Paging La procedura di Paging serve a determinare la specifica cella in cui l’utente chiamato si trova durante la chiamata. L’ MSC dell’utente chiamato conosce logicamente l’area in cui si trova l’utente, ma non la cella. Di conseguenza vengono utilizzati canali di controllo per inviare in broadcast un messaggio di ricerca dell’utente. A tale messaggio risponderà la base station che contiene le informazioni di quell’utente, specificando quindi la cella in cui si trova l’utente.
  • Quali sono le tecniche note per migliorare la procedura del roaming La utilizzo di location update può essere risolta frazionando tali tramite il tempo , il movimento e la distanza. Quando parliamo di tempo le tecniche di frazionamento si suddividono in statiche dove si hanno valori statici e dinamici ovvero valori che cambiano in base alle caratteristiche di mobilità. La tecnica di Per-user Location Caching minimizza il numero di messaggi che devono transitare in rete durante la call delivery. Nella pratica l’MSC adotta un database che contiene i dati degli utenti che si sono trovati recentemente nella Location Area della propria MSC. Invece, la tecnica di Pointer Forwarding , ha lo scopo di minimizzare i messaggi durante la Location Registration. Nella praticità se l’utente passa più location area in poco tempo, viene generata una catena di puntatori (massimo tre) che porta a mantenere le informazioni del mobile terminal.
  • Descrivere la procedura di handover/handoff - Quali sono le tecniche conosciute per migliorarne le prestazioni L’handover è una procedura nella quale il terminale di un utente passa da una base station della vecchia cella ad una nuova base station nella nuova cella:
  1. Mentre l’utente è connesso su un determinato canale viene fatta una valutazione periodica dei criteri di qualità del collegamento (come il rapporto segnale – rumore).
  2. Quando il rapporto scende sotto una determinata soglia , ciò porta a considerare l’utente troppo lontano dalla base station. Quest’ultimo invia alla propria Mobile Switching Center ( MSC ) una richiesta di attivare la procedura di handover.
  3. Una volta che la MSC ha ricevuto la richiesta, chiede a tutte le celle vicine di misurare il rapporto segnale – rumore con l’utente che si sta scollegando dalla base station di origine.
  4. Ricevute le valutazioni la MSC sceglie la base station con il miglior segnale e richiede di attivare il proprio trasmettitore su un canale libero.
  5. Sempre la MSC invita il mobile terminal dell’utente a passare dal canale scelto per la connessione alla nuova base station , processo chiamato ordine di commutazione.
  1. L’MSC risale tramite il numero all’HLR del chiamato, inviando poi la richiesta di chiamata.
  2. L’HLR del chiamato comunica all’MSC del chiamato che c’è una chiamata in arrivo.
  3. L’MSC determina se l’utente è occupato e libero. In ogni caso, l’HLR inoltra la disponibilità del chiamato al chiamante
  4. Una volta eseguita la procedura di paging l’MSC del chiamante attraverso la rete realizza un circuito per collegarsi all’MSC del chiamato
  • Che cos’è il GPRS? Il GPRS è un sistema 2.5G che fa da intermezzo tra GSM e UMTS, appoggiandosi proprio alla struttura GSM per fornire poi servizi dati a commutazione di pacchetto.
  • Qual è la tecnica di accesso al canale GPRS? Il GPRS utilizza la stessa tecnica di accesso al canale del GSM, che è una tecnica “ibrida” FDMA/TDMA :
  • FDMA ( Frequency Division Multiple Access ): la banda di frequenze è suddivisa in un certo numero di canali
  • TDMA ( Time Division Multiple Access ): ciascuno di questi canali viene diviso in otto time slot di durata fissata. Nel GPRS possono essere assegnati a uno stesso utente più time slot, consentendo velocità maggiori.
  • Quali sono gli elementi dell'architettura di rete del GPRS? L’architettura di rete GPRS è un estensione della rete GSM preesistente, è formata da:
  • Packet Control Unit ( PCU ): affiancata ad una Base Station Controller, gestisce le Base Station occupandosi dell’assegnazione delle risorse radio degli utenti.
  • Serving GPRS Support Node ( SGSN ): Controlla più PCU tramite delle interfacce quali:

o Gb → Mette in comunicazione le PCU con le SGSN

o Gr → Comunica con l’HLR

o Gn → Comunica con altre SGSN o Gs → Comunica con vecchi MSC di reti GSM

  • Gateway GPRS Support Node ( GGSN ): è l’interfaccia tra il GPRS e le reti a commutazioni di pacchetto esterne. N.B: → La SGSN gestisce l’handover con la commutazione di pacchetto, collegandosi con altri nodi SGSN. Mentre nel roaming il tutto è ancora gestito dall’MSC, in quanto la voce viaggia ancora a commutazione di circuito.
  • Descrivere l'architettura protocollare del GPRS GPRS introduce una separazione dei livelli in:
  • piano di controllo : insieme delle pile protocollari usate dalle entità della rete per inviare segnali di controllo
  • piano d’utente : quello per l’invio dei contenuti informativi. Questi due piano hanno in comune il livello fisico, chiamato GSM RF , e il livello data link, che viene suddiviso in tre sottolivelli:
  • MAC : gestisce l’accesso al mezzo di comunicazione.

o Risolve le problematiche relative all’ allocazione delle risorse trasmissive o multiplexing di dati e segnali di controllo o risoluzione contese per l’accesso al canale o gestione delle priorità nell’allocazione delle risorse

  • RLC : instaura una connessione logica tra la mobile station e la BTS
  • LLC : stabilisce una connessione logica tra la mobile station e l’SGSN La differenza sta nella presenza all’ultimo livello di entrambi i piani dei seguenti protocolli:
  • SNDCP (Piano d’Utente): Dati, segmentazione, multiplazione e trasferimento di essi
  • GMM/SM (Piano di Controllo): Connessione, controllo qualità e gestione
  • Quali sono le funzioni del livello RLC o LLC RLC è un livello che si occupa di instaurare la connessione logica tra Mobile Station e Base Station. Ciò viene fatto con la creazione di un flusso di informazione chiamato Temporary Block Flow , che ha il compito di permettere la comunicazione tra due livelli LLC. Tale rimane attiva solo durante la trasmissione dei dati. L’RLC ha il compito di: o Comunicare con la LLC o Segmentare le PDU della LLC in blocchi di dimensioni compatibili con la trasmissione per poi ricomporli successivamente o Proteggere dagli errori mediante il meccanismo di ARQ o Effettuare una countdown procedure per liberare le risorse La LLC instaura la connessione logica tra le Mobile Station e la SGSN. I livelli superiori della mobile station usufruiscono dei servizi offerti tramite la SAP Identifier. In questo livello ogni mobile station è identificata tramite la TLLI ( Temporary Logical Link Identity ). L’insieme di questi fattori identifica il flusso di dati di un determinato utente. Come la RLC, questo livello ha dei compiti quali: o Il supporto per il trasferimento dei dati, con o senza ACK e secondo i criteri di QoS (Quality of Service) o La multiplazione dell’informazione diretta dall’SGSN a più mobile station
  • Descrivi l'architettura di rete dell'UMTS (si deve andare abbastanza nel dettaglio) [Aggiungi Immagine] L’architettura di rete UMTS è composta da tre componenti:
  1. User Equipment ( UE ): Il terminale mobile viene considerato tale, accompagnato dal Mobile Equipment , viene gestita la trasmissione radio e l’interfacciamento dell’utente ai servizi offerti. Con l’utilizzo del modulo UISM, ovvero un chip, vengono contenute informazioni relative al profilo dell’utente ed i codici di sicurezza N.B. → Si hanno reti sia a commutazione di circuito che di pacchetto
  2. UTRAN : È un entità che controlla l’accesso alla rete tramite la gestione delle onde radio, tale viene considerato il cuore del sistema UMTS. Si introduce la tecnica CDMA. L’UTRAN comunica con la UE tramite l’interfaccia radio Uu e con Core Network tramite l’interfaccia Iu (Circuit Switched ( CS ) se commutazione di circuito, Packet Switching (PS) se di pacchetto)

Quando il livello RLC opera in modalità trasparente la cifratura viene affidata al sottolivello inferiore MAC che ne garantisce la confidenzialità. RLC, infatti, cifra i dati insieme al livello MAC solo quando lavora in modalità trasparente. L’UTRAN invece si occupa di cifrare e decifrare i canali radio di UMTS.

  • Quale livello si occupa della qualità del servizio? (DUBBIO) Il livello MAC raccoglie misurazioni del traffico del livello fisico e sui canali logici e li trasmette al livello RRC del C-plane, il quale esegue il controllo della QoS richiesta, in modo da poter allocare a ciascun flusso informativo una quantità di risorse radio adeguata. Inoltre, la UTRAN si occupa della mobilità in UMTS ed introduce il soft handover che migliora di molto la QoS offerta
  • Che cos'è l'Initialization Vector Collision È una sequenza di 24 bit che viene concatenata alla chiave, in modo da ottenere una chiave differente per ogni pacchetto inviato. Questa sequenza viene inviata in chiaro al destinatario che ne deve essere a conoscenza per ricavare poi la chiave per decifrare il messaggio L’Initialization Vector Collision è una condizione che si verifica solitamente dopo cinque ore dove si arriva a concatenare un vettore già riutilizzato in passato.
  • Descrivere limiti del WEP Il WEP fornisce una protezione solo di tipo point to point a livello data link, non ha un efficiente autenticazione e risulta poco protetto in confidenzialità. Oltretutto l’integrità dei pacchetti è garantita ma in modo superficiale dato che si ha una checksum lineare. È molto debole agli attacchi DoS sia intenzionali che non intenzionali.
  • Come viene garantita la sicurezza negli standard IEEE 8 02.1X Viene utilizzato un framework di controllo di accesso basato su EAP che realizza la mutua autenticazione tra client e access point tramite un server Radius o Kerberos, si ha una generazione e distribuzione dinamica delle chiavi. L’RC4 viene sostituito con l’AES e viene introdotto il TKIP , Temporary Key Integrity Protocol , che risolve il problema di Initialization Collision, perché genera delle Temporal Key da 128 bit da aggiungere alla chiave.
  • Quali sono i tipi di switch – Quale tipo di switch garantisce stabilita? - Quale tipo di switch garantisce il minor delay? Che differenza c'è tra le diverse modalità di funzionamento degli switch? Gli switch sono dispositivi di relaying che interconnette LAN omogenee , ha tre diverse modalità di funzionamento:
    • Store and Forward → È lo switch più sicuro, legge l’intero frame , se contiene errori in tal caso lo scarta e lo ritrasmette. Nel caso contrario lo trasmette nella linea della porta di uscita libera.
    • Cut and Through → Lo switch legge solo l’header del frame e lo inoltra immediatamente. Tiene traccia degli errori ma senza scartare i frame, se viene superata una certa soglia si passa alla Store and Forward
    • Fragment Free → Lo switch legge solo i primi 64 byte del frame e li invia istantaneamente, senza controllo di errori. I frame di dimensione minore vengono scartati. Risulta il funzionamento con meno delay.
  • Descrivere il protocollo di spanning tree – Che cos'è lo spanning tree? Lo spanning tree è un protocollo utilizzato per tracciare il percorso del frame dal momento parte fino all’arrivo. Viene generato un albero di attraversamento , tramite lo scambio di pacchetti chiamati Bridge Protocol Data Unit ( BPDU ). Questa comunicazione avviene tramite con lo Spanning Tree Protocol. La BPDU assegna ad ogni bridge un insieme di 3 valori (C 1 , C 2 , C 3 ) Nella praticità ogni bridge viene identificato da un ID ed il proprio indirizzo MAC , nel raggruppamento il bridge con l’ID numericamente minore viene definito il Root-Bridge. Ogni bridge può assumere diverse funzioni quali:
    • Root (R) → Individua il percorso più breve da sé stesso al root-bridge
    • Designated (D) → Viene individuato il percorso più breve dal root-bridge alla LAN collegata ad una determinata porta
    • Blocked (B) → È un dispositivo che viene bloccato per la formazione di anelli
  • Che cos'è l'indirizzo IP – Qual è l'ente che si occupa di assegnare gli indirizzi IP? – Quali sono le classi degli indirizzi IP? – Quali sono i tipi di indirizzi IP? L’indirizzo IP è un indirizzo di rete da 32 bit (nella versione IPv4, 128 nella IPv6) decimale puntato che identifica un nodo nella rete. È composto da due porzioni: net-id , che identifica la rete e l’host-id che identificano l’host all’interno della rete. Esistono cinque classi di indirizzi: A, B, C, D, E La IANA ( Internet Assigned Numbers Authority ) è l’ente che si occupa di assegnare gli indirizzi IP. Tale assegnazione può essere statica e dinamica. Nel primo caso, tale non cambia nel tempo. Nel secondo caso, se il nodo non ha una connessione permanente ogni volta che si connette, esso riceve un qualunque indirizzo IP dalla ISP (Internet Service Provider). La scelta può cambiare di volta in volta Gli indirizzi possono essere pubblici o privati. Quelli pubblici devono essere assegnati in maniera univoca
  • Che cosa è l’ARP L’Address Resolution Protocol , ARP, permette proprio di conoscere l’indirizzo MAC corrispondente a un determinato indirizzo IP Un host A che conosce l’IP di un altro host B, e vuole saperne l’indirizzo MAC, invia in broadcast un messaggio di ARP request , che contiene l’indirizzo IP di B. Quando B riceve questo messaggio, vede che l’indirizzo IP in esso contenuto è il suo, quindi risponde in unicast ad A, inviando una ARP reply contenente il proprio indirizzo MAC.
  • Che cos'è e come funziona il DHCP Per l’assegnazione degli indirizzi dinamici viene impiegato il DHCP Server , ovvero Dynamic Host Configuration Protocol Server. Quando un host si connette alla rete invia una richiesta DHCP impostando il proprio indirizzo IP nella richiesta a 0.0.0.0, se nella rete si ha la presenza di questo server, tale risponde assegnando all’host uno degli indirizzi disponibili. N.B. → Può anche essere assegnato un indirizzo specifico
  • Gerarchico
  • Con tabella (ogni router mantiene una tabella che consulta per determinare come inoltrare i datagrammi): o Statico: la tabella rimane statica o Dinamico: la tabella viene aggiornata dinamicamente (si distinguono ulteriormente in Distance Vector e Link State )
  • Descrivere il RIP – OSPF - BGP Il RIP è un protocollo di routing di tipo distance vector che usa come metrica l’hop count , contando fino a 15 router nel percorso di un datagramma, rendendo il 16 simo irraggiungibile. Nella pratica ogni router esegue una propria routing update , comunicando lo stato della propria tabella agli altri router direttamente raggiungibili , solitamente ogni 30 secondi. Queste comunicazioni avvengono tramite messaggi scambiati con il protocollo di trasporto UDP , che possono contenere fino a 25 descrittori di percorso Ne esistono due versioni: 1 e 2. Tali si differiscono per semplice regole e campi di autenticazione , in quanto nella seconda versione è possibile autenticare i messaggi di routing. L'OSPF è un protocollo di routing link state , quindi ogni nodo conosce l’intera topologia di rete. Esso calcola il costo dei percorsi in base a una combinazione di metriche, e determina il percorso migliore usando l’algoritmo di Dijkstra. È più usato di RIP anche se ha maggiore complessità. Un AS viene suddiviso in aree e OSPF opera in modo indipendente in ciascuna di queste, questo rende il protocollo altamente scalabile. In base alla loro posizione, i router assumono tre ruoli diversi
  • internal router : hanno solo interfacce nella stessa area
  • area border router : hanno almeno un’interfaccia verso la backbone area (dove vengono messe in comunicazione aree diverse di uno stesso AS)
  • boundary router : sono al confine dell’intero AS Periodicamente, ciascun nodo invia annunci chiamati Link State Advertisement (LSA) (5 tipi) tramite degli appositi pacchetti chiamati Link State Packet (LSP), direttamente incapsulati nei pacchetti IP. ( tipi) Il BGP (Border Gateway Protocol). È usato tra router di frontiera di diversi AS per indicare la raggiungibilità di altri AS. È di tipo path vector, quindi i router si scambiano le tabelle che contengono, per ogni rete, la sequenza di AS da attraversare per arrivarci. Utilizza TCP. Quando un router di frontiera è disponibile allo scambio di tabelle, invia dei messaggi di open, e questa richiesta può essere accettata o rifiutata dagli altri router di frontiera.
  • Come si crea una Socket? Una socket è un’ interfaccia tra il livello di trasporto e il livello applicativo , per crearne una occorre che l’applicazione specifichi: o Il numero di porta e indirizzo IP del local host o Il numero di porta e l’indirizzo IP del host remoto o Il protocollo di trasporto
  • Che cos'è il TCP Il TCP è un protocollo di trasporto di tipo connection – oriented , si basa sull’ affidabilità utilizzando una comunicazione full-duplex garantendo di conseguenza la consegna , la ricezione ed infine il controllo di congestione e di flusso.
  • Descrivere il three-way handshake Il three-way handshake serve al TCP per il setup della connessione , così da poter ottenere il miglior scambio di dati, si sviluppa in tre fasi dove: 1. Il client manda al server il flag di sincronizzazione ( SYN ) insieme al sequence number ( SEQ-no ), dal quale il server dovrà iniziare a contare i byte inviati. 2. Il server risponde sempre con lo stesso flag SYN , aggiornando la SEQ-no (solitamente a x + 1 ) ed aggiungendo un altro flag che conferma la ricezione, ACK. All’interno del flag troviamo l’ACK-no che indica il numero al quale il server rimarrà in attesa. 3. Per confermare tutto il setup il client invia di nuovo il tutto, per garantire la ricezione del messaggio precedente, incrementando i due numeri.
  • Descrivere lo sliding window - Che cos’è lo Sliding Window Il meccanismo di sliding window indica il rate di trasmissione , ossia il numero di pacchetti che posso trasmettere uno di seguito all’altro senza attendere conferma. Questo rate di trasmissione viene definito come 𝑾 = 𝐦𝐢𝐧 (𝒂𝒘𝒏𝒅, 𝒄𝒘𝒏𝒅)
  • Che differenza c'è tra TCP Tahoe e TCP Reno Premessa: [come viene gestita la congestione?] La differenza tra i due algoritmi è basata sulla gestione delle congestioni di tempo rispetto a quelle date dalle ACK duplicate Nel caso della Tahoe , in entrambi i casi la soglia di slow start viene reimpostata a 𝒔𝒔𝒉𝒕𝒓𝒆𝒔𝒉 = 𝒄𝒘𝒏𝒅 𝟐 mentre la finestra di congestione reimpostata al minimo, quindi 𝒄𝒘𝒏𝒅 = 𝟏 Mentre nel caso della Reno :
    • In caso di ricezione di tre ACK duplicati la finestra di congestione riprende il valore attuale della soglia di slow start, quindi 𝒔𝒔𝒉𝒕𝒓𝒆𝒔𝒉 = 𝒄𝒘𝒏𝒅 𝟐 e 𝒄𝒘𝒏𝒅 = 𝒔𝒔𝒉𝒕𝒓𝒆𝒔𝒉
    • Se dovesse scadere la RTO , la gestione sarebbe identica alla TCP Tahoe
  • Descrivere il controllo di flusso? Una funzione eseguita dalla TCP è il controllo di flusso che stabilisce il rate di trasmissione in base alla capacità del buffer, al fine di non saturarlo. Quest’ultimo è conosciuto perché indicato nel campo di Advertisement Window dei segmenti ACK del server.
  • Cos'è la congestion window? La congestion window è un parametro utilizzato dalla TCP nel controllo di congestione per catturare in maniera vera e propria lo stato di congestione della rete. Insieme alla Advertisement Window va a calcolare l’ampiezza W della sliding window.

La comunicazione avviene tra client e il gruppo di questi server organizzati gerarchicamente, nel caso della risoluzione ricorsiva il client con il primo server, se quest’ultimo non ha informazioni necessario passa il mittente a quello gerarchicamente sotto di lui. Questo processo si ripete finché un server non distribuisce le informazioni corrette oppure non terminano i server “da visitare”. Nella risoluzione iterativa il client comunica direttamente con tutti i server senza creare una ricorsività nelle richieste e non creando questa situazione di passamano tra server.

  • Quali sono i protocolli per il funzionamento di una e-mail La posta elettronica è composta da quattro componenti: 1. Gli user agent, che sono gli applicativi usati dagli utenti per comporre, inviare e leggere messaggi. 1. I mail server, che contengono i messaggi in ingresso e uscita e gestiscono le mailbox degli utenti. 1. SMTP, il protocollo usato dai mail server per il trasferimento dei messaggi. o POP3 e IMAP, i protocolli per l’accesso alle mailbox.
  • Qual è il protocollo che utilizziamo nelle applicazioni realtime Nelle applicazioni realtime, viene utilizzato il protocollo RTP , usato per il trasporto di contenuti multimediali. In questa casistica specifica il protocollo utilizzato è l’ UDP per evitare più ritardi possibili. Tale protocollo si estende in un ramo di controllo sullo scambio delle informazioni tra client e server, chiamato RTPC.
  • Quante connessioni utilizza l’FTP e quali sono le caratteristiche L’ FTP è un protocollo che permette di scambiare file con filesystem remoti da macchine locali. Esso utilizza due connessioni TCP: una connessione di controllo ed una connessione dati , tali sono assegnati rispettivamente sui numeri di porta 20 e 21. Questo protocollo è in grado di gestire contemporaneamente solo un numero limitato di utenti, risultando non stateless.
  • Quali fattori influenzano la progettazione La progettazione di una rete di sensori è influenzata dai seguenti fattori: Fault Tollerance, Scalabilità, Costi di Produzione, Limiti Hardware, la Topologia della Rete, Ambiente Applicativo, Mezzo Trasmissivo e Consumo di Potenza.
  • Perché non è possibile utilizzare l’indirizzo IP nelle Sensor Network Perché vi sono migliaia di nodi e non si ha la completa disponibilità di tutti gli indirizzi, oltretutto i nodi hanno una potenza limitata e si hanno troppi cambiamenti topologici
  • Descrivi uno dei protocolli di routing nella WSN - Descrivere Direct Diffusion - Quali differenze ci sono tra Spin1 e Spin Per ovviare alle difficoltà create dagli algoritmi di routing tradizionali, le sensor network utilizzano altri tipi di protocolli che si suddividono in tre categorie: Data Centric, Gerarchici e Location Based. Noi ci siamo occupati di questi algoritmi:
    • Flooding → È il più semplice tra i protocolli elencati, nella praticità ogni dato ricevuto dal nodo viene inoltrato in broadcast a tutti i nodi vicini a lui. Purtroppo, questo protocollo porta a numerosi problemi, come il sovraccarico di informazioni che crea un overhead oppure la ripetizione di un invio di dati.
    • Gossiping → Il gossiping viene presentato come una variante del Flooding, a differenza di quest’ultimo, il dato ricevuto dal nodo viene inviato solo ad un vicino scelto casualmente. ✓ Il sovraccaricamento delle informazioni viene risolto ma non si ha una garanzia sull’arrivo dei dati nella sink lungo il percorso più breve, creando ritardi.
    • SPIN 1 e 2 → Con questo protocollo i sensori si scambiano informazioni sui dati in cui sono già in possesso e sui quelli che desiderano ricevere, evitando casualità e dati non richiesti. A livello pratica nello SPIN si utilizzano tre tipi di messaggi , secondo un protocollo chiamato 3 - stage handshake: 1. Quando un sensore riceve dei dati nuovi, invia in broadcast un pacchetto di advertisement per informare agli altri nodi il possesso dei dati. 2. I nodi interessati al dato inviano un pacchetto di Request per ottenerlo 3. Il sensore, una volta ricevuta la richiesta trasmette i dati con un pacchetto di tipo data Il problema di questa comunicazione è la poca durata di energia dei sensori , il continuo invio e ricezione dei pacchetti diminuisce a grandi misure le energie di questi strumenti. In questo caso entra in gioco una seconda versione dello SPIN che permette di analizzare lo stato di energia del sensore. Nella praticità se la batteria scende sotto una determinata soglia (stabilita dal comportamento dell’utente) esso passa in stato Dormant , evitando che si possano perdere dati durante la comunicazione.
    • Directed Diffusion → Rispetto allo SPIN, in questo algoritmo, la sink poteva dichiarare in broadcast l’interesse per i dati tramite un meccanismo di interest propagation. [Aggiungi Disegno Fasi]
    • LEACH ( Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy )→ Questo è un protocollo gerarchico basato sul clustering. L’idea principale è di raggruppare i sensori in cluster eleggendo casualmente alcuni sensori come cluster head , che iniziano a funzionare di router. Il protocollo funziona in due fasi: 1. Set-Up Phase → In questa fase, ad ogni sensore viene assegnata una certa probabilità , con un valore compreso da 0 a 1 , utilizzata per la scelta del cluster head. Se la probabilità assegnata è minore di una determinata soglia fissata nella progettazione, il sensore diventa un cluster head.