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Le Reti
Con il termine rete di computer si identifica un insieme di dispositivi connessi tra loro mediante un sistema di comunicazione con lo scopo di condividere e rendere disponibili informazioni e risorse. (1° è arpanet per scopi militari) Ogni dispositivo è un nodo. Un elemento che viene condiviso è una risorsa. .
Architettura
Il canale, o mezzo trasmissivo, può essere con cavo cablato (fisico) oppure wireless (satellite, luce infrarossa, onde radio).
Esistono 2 modelli per offrire all’utente un servizio:
Client-Server: due parti collaborano, Client= è il dispositivo o software che richiede un servizio, Server= è il dispositivo o programma che fornisce il servizio richiesto. E’ usato per applicazioni come siti web, email e database. Peer-To-Peer:i nodi (dispositivi) sono uguali e possono agire sia come client sia come server. Ogni nodo può condividere risorse direttamente con altri nodi senza un server. . Requisiti per una rete affidabile
- Tolleranza ai guasti: devono essere disponibili dei percorsi alternativi, crea ridondanza
- Scalabilità: può variare il n di dispositivi connessi senza alterare il funzionamento di altri
- Qualità del servizio(qos): velocità di trasmissione e gestione del traffico, i servizi migliori possono dare priorità a certi servizi, tenendone in coda altri
- Sicurezza: uso di password o di firewall per limitare gli accessi ai non autorizzati . Tipologie di reti (area network=AN)
PAN (Personal) Permette di collegare dispositivi in un raggio di pochi metri(stanza)
LAN (Local) Limitata a dimensioni di un edificio(1km), sono affidabili e veloci
MAN (Metropolitan) Collega più LAN vicine
WAN (Wide) Copre lunghe distanze (continenti)
..^ Internet è la rete delle reti, è un insieme di tutte interconnesse tra loro Dispositivi di rete
SWITCH E’ un dispositivo multiporta che veicola i dati in modo bidirezionale, collega dispositivi di una rete Lan.
MODEM Funge da convertitore (modulatore) di segnali, in fase di trasmissione e di ricezione. Connette la rete locale a internet
ROUTER Si occupa di instradare i pacchetti di dati lungo il percorso corretto, è bidirezionale e multiporta. Spesso è integrato nel modem
ACCESS POINT Permette di collegarsi a una rete senza fili. Viene collegato a una rete cablato attraverso uno switch. Non amplifica il segnale wireless
FIREWALL E’ un dispositivo di sicurezza tra un router e uno switch, controlla il traffico dei messaggi, permette di bloccare certe comunicazioni
Comunicazione in rete Livello logico : definite le regole e i linguaggi della comunicazione Livello fisico : disposizione dei dispositivi nello spazio, come sono collegati, quali mezzi trasmissivi e come devono essere trattati i segnali Varie topologie di livelli fisici (la + utilizzata è maglia non completamente connessa)
Protocolli di rete
Sono delle regole per la comunicazione e la sicurezza di rete, l’instradamento corretto dei dati e la ricerca di un servizio. Agiscono ognuno a un livello diverso, se uno non funzionasse non potremmo usare la rete. Questa significa che la rete internet usa una suite di protocolli interconnessi. -
Standard per le reti
Sono delle linee guida che bisogna rispettare quando si realizzano componenti hardware, software o protocolli 1)Standard de facto: non sono approvati da una organizzazione ufficiale, ma vengono adottati per la loro grande diffusione 2)Standard de iure: approvati da una organizzazione ufficiale (in questo caso ISO, non viene utilizzato a causa dell’apocalisse dei due elefanti, è stato sviluppato troppo) . standard de iure standard de facto
MODELLO TCP-IP
Quando un server invia qualcosa, ognuno dei 4 livelli del server deve aggiungere un’informazione (header) per essere gestito correttamente. Processo=Incapsulamento La struttura che il mess assume ad ogni livello è il PDU (ha un nome specifico ad ogni livello) Applicazione: aggiunge al messaggio o contenuto o payload, un’intestazione ‘DATI’ Trasporto: aggiunge il Tcp ‘SEGMENTO’ Internet: aggiunge l’Ip ‘PACCHETTO’ Accesso alla rete: aggiunge l’Ethernet ‘FRAME’ Il contenuto viene poi trasmesso lungo il canale, tutte le info sono codificate in bit. Arrivato a destinazione c’è il processo contrario, decapsulamento, sequenza a ritroso.
Protocollo di posta elettronica
Il sistema di posta elettronica è costituito da: -Client, cioè mittente o destinatario, possiedono un indirizzo (nome@dominio) -Server, memorizza e smista i messaggi ricevuti, trasmettono le mail tra domini SMTP: utilizzato per inviare un messaggio, questo deve avere un’intestazione che contiene informazioni per riuscire a inviarla al giusto server che la invia a sua volta al destinatario
POP 3 : utilizzato in ricezione per scaricare le mail dal server sul client. La posta viene poi
eliminata dal server, quindi solo un dispositivo può leggere il messaggio. IMAP4: utilizzato in ricezione, ma il messaggio non viene eliminato dal server, quindi può venire scaricato da più dispositivi.
Livello Trasporto
Questo livello si occupa di assicurare la comunicazione gestendo il flusso di dati tra mittente e destinatario. Vengono gestite tre operazioni:
- Monitoraggio delle comunicazioni e multiplexing= tenere traccia di ogni singola comunicazione, ogni dispositivo può effettuare può comunicazioni contemporaneamente
- Segmentazione= nella commutazione a pacchetto, quando il messaggio è troppo grande viene suddiviso in segmenti, quando tutti sono giunti a destinatario ricompone il messaggio
- Inserimento dell’header di trasporto= ha tutte le informazione dell’applicazione, il n di segmenti lo stato di comunicazione ,
Porte= numero identificativo per far capire in che scheda aprire la pagina corretta (rappresentati con 16 bit) da 0 a 2^16=65535. Anche il destinatario deve avere una porta La richiesta viene quindi identificata da una porta sorgente e una destinataria (identifica il tipo di servizio richiesto) il socket è la coppia tra Ip e Sorgente (99.99.9.9:80)(es)
Porte note (well-known) 0-1023: sono numeri riservati per un servizio preciso
Porte assegnate (registered) -49151: porte assegnate a specifiche applicazioni
Porte effimere (dynamic) -65535: generate dal sistema operativo del client
Protocollo TCP
Ha il compito di garantire che la consegna sia stata effettuata dal livello applicazione, e deve ritrasmettere i segmenti non arrivati. Per questo ha bisogno di registrare info aggiuntive, attraverso l’header, il payload è l'unione di header e segmento di applicazione
8 bit=1 byte
SN: il numero di sequenza è fondamentale per la segmentazione, ogni segmento ha un valore differente, e attraverso la numerazione si ricostruisce l’ordine ACKN: utilizzato per confermare la ricezione del segmento, serve per far partire i seguenti
Length: o data offset, indica la lunghezza dell’header Control Bit: o flags, sonoACK (se 1 significa che ACKN ha un valore specifico, rafforza il concetto di ricezione),SYN (se 1 significa che il dispositivo vuole iniziare la connessione), FIN (se 1 significa che il dispositivo vuole terminare la connessione) Window size: numero di byte che il mittente è in grado di ricevere Checksum: valore calcolato sul payload, calcola eventuali errori . La comunicazione TCP avviene in 3 fasi -Instaurazione della connessione: 3-way handshake -Scambio di segmenti: sliding window -Rilascio della connessione: 4-way handshake.
1° FASE 3-way handshake
- client invia segmento con SN (x) e il SYN impostato a 1 (vuole iniziare connessione)
- server risponde con un segmento con SN(y), ACKN pari a x+1 (per indicare che sono stati ricevuti x byte, cioè il SN1)=>ACK=1, il SYN=1 conferma la ricezione della prima fase 3)client risponde con un terzo segmento con SN(x+1), ACKN(y+1) (perché sono stati ricevuti y byte, cioè il SN2)=>ACK=1. poi la connessione si apre
2° FASE sliding window viene usato per mantenere il controllo e non perdere tutto, sai dove si trova l’errore, viene richiesto solo un segmento. Funzionamento: la window size dice su quanti segmenti lavora senza avere bisogno di ACK, poi appena viene ricevuto l’ack1 la finestra scorre e invia ack4, poi riceve ack2 si sposta e invia ack5 (es con window size=3) ACK serve a confermare l’avvenuta ricezione.
3° FASE 4-way handshake
- Il client effettua un segmento con FIN=1 (vuole terminare la connessione)
- Server risponde con un segmento con ACK=1, per avvenuta ricezione, poi termina le procedure di trasmissione e informa i processi applicativi che si è avviata la conclusione
- Il server invia un nuovo segmento con FIN=
- Il client conferma ricezione con ACK=1 poi la connessione si chiude il procedimento può anche avvenire al contrario, il server inizia con il FIN
Protocollo UDP
E’ meno affidabile, ma più veloce e semplice. Esegue il controllo di errori, ma non richiede che i segmenti (o datagramma per questo protocollo) persi vengano ritrasmessi, la perdita non compromette il messaggio Nel payload mancano tutti i dati per tenere traccia della connessione (ci sono le porte, checksum e length)
Livello Internet
Questo livello identifica ogni dispositivo con un indirizzo IP univoco, aggiunge un header (IP) che sarà usato dai dispositivi di rete (router) per instradare il pacchetto nel modo più
corretto ed efficiente
Quando un pacchetto arriva al gateway, il router esegue le seguenti modifiche:
- cambia l'indirizzo IP privato mittente in indirizzo pubblico usando il NAT
- cambia la porta privata in porta pubblica usando la tecnica PAT
- salva le corrispondenze in una tabella in oltre il messaggio
Quando il web server risponderà alle richieste invierà pacchetti con le socket mittente e destinatario invertite
Indirizzi IP Speciali
L'indirizzo di rete ha tutti i bit della parte host uguali a 0.
L'indirizzo di broadcast ha tutti i bit della parte host uguali a 1.
L'indirizzo 255.255.255.255 è un indirizzo di broadcast limitato alla rete locale.
L'indirizzo 0.0.0.0 viene utilizzato dai dispositivi durante le procedure di avvio quando non possiedono ancora un indirizzo IP.
L'indirizzo con Net ID nullo (tutti i bit di rete a 0) è utilizzato per inviare pacchetti a host della stessa rete.
L'indirizzo 127.0.0.1 (Loopback) permette di effettuare test all'interno della stessa macchina.
Assegnazione Manuale e Dinamica degli Indirizzi IP
● Gli indirizzi IP possono essere assegnati manualmente dall'amministratore di rete o in modo dinamico tramite il protocollo DHCP. ● L'assegnazione dinamica tramite DHCP è molto comoda per dispositivi mobili come tablet e smartphone che si connettono alla rete.
Routing
Funzione che permette il corretto instradamento dei pacchetti, avviene attraverso specifiche tabelle, che analizzano tutte le possibili ‘strade’. Può essere:
Statico= non adattivo. La strada è deciso in anticipo dall’ amministratore, non è il migliore Dinamico=adattivo. La strada è decisa analizzando le tabelle di routing. Un protocollo è il link state (a intervalli regolari invia un pacchetto per aggiornare tab
Livello Collegamento Dati collegamento dati+fisico (ISO-OSI) corrisponde a accesso alla rete (TCP-IP) Svolge la gestione degli errori e l’indirizzamento fisico. Il MAC è l’indirizzo fisico per identificare fisicamente un nodo, è costituito da 48 bit, 6 byte, in notazione esadecimale(0-9,a-f). identificano: produttore | scheda di rete
Il frame (messaggio) ha un MAC di destinazione e uno di sorgente, questi identificano un nodo/router, quindi nel percorso cambiano a seconda di quanti router passano. L’IP non varia mai Il protocollo ARP serve ad associare l’indirizzo IP con l’indirizzo MAC. Funziona nelle LAN Funzionamento: l’host invia una richiesta in broadcast, il destinatario risponde e si forma collegamento. Tutti gli accoppiamenti vengono salvati in una tab
Accesso al canale
Se due dispositivi accedono contemporaneamente può avvenire collisione, sovrapposizione del segnale con distorsione dell’informazione, per la gestione ci sono 2 metodi
- CSMA/CD (collision detection):
Le reti ethernet trasmettono i segnali in modalità full duplex che definisce 2 percorsi differenti per invio e ricezioni, non ci sono collisioni
- CSMA/CA (collision avoidance): previene le collisioni, vengono scelti random dei ritardi per inviare il frame che decrementano quando il canale è inattivo. diminuisce la possibilità non la azzera
Gestione errori
Bit di parità: mittente e destinatario aggiungono un bit per far si che il n° 1 sia pari, se
avviene un errore viene riconosciuto, problema: non funziona con più di 1 errore
Frame Check Sequence (FCS) : individua e corregge i bit corrotti, le tecniche per correggere sono dette a ridondanza perché aggiungono informazioni. Viene aggiunto un valore dal mittente che poi viene ricalcolato dal destinatario, questo valore è il CRC (sfrutta rappr. dei bit sotto forma di polinomi). Funziona bene con gli errori burst o grappolo calcoli per CRC
Livello Fisico (iso-osi)
Si occupa dell’accesso alla rete e trasmissione fisica dei dati. Velocità di trasmissione è misurata in bit/s. La banda è la capacità di un canale, cioè quantità di dati che possono essere trasmessi. La capacità effettiva è il throughput.
Trasmissione cablata= implica utilizzo di cavi (passa corrente elettrica) (rame)
Doppino: è costituito da fili attorcigliati, per ridurre interferenze(diafonia), ne esistono + tipi
UTP FTP STP
Il doppino termina con connettore RJ45 (cavo di rete)
Cavo coassiale: utilizzato per trasmettere su lunghe distanze, costituito da un filo in cx con schermata in plastica (dielettrico) e mantello in metallo
Fibra ottica: cavo di materiale vetroso con guaine plastiche, pro: più veloce, immune a interferenze elettromagnetiche esterne, maggior sicurezza, contro: costi e fragilità. Funziona per il fenomeno della riflessione, cavo è il core, mantello è il cladding
