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Reti di comunicazione: Commutazione di pacchetto e di circuito, Appunti di Elementi di Informatica

capitolo 1

Tipologia: Appunti

2010/2011

Caricato il 08/11/2011

marica1987
marica1987 🇮🇹

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INFORMATICA CAPITOLO 1:
INTERNET E RETI DI CALCOLATORI
CHE COSè INTERNET?
GLI INGRANAGGI DI INTERNET
Internet è una rete di calcolatori che interconnette milioni di dispositivi di calcolo in tutto il mondo. Non molto tempo fa,
questi dispositivi di elaborazione erano principalmente PC tradizionali o WORKSTATION LINUX o SERVER. Al giorno
d’oggi invece vengono sempre più spesso connessi a internet sistemi terminali non tradizionali quali PDA (Personal
Digital Assistant), TELVISORI, CALCOLATORI PORTATILI, CELLULARI, AUTOMOBILI, ETC. In gergo tutti questi
dispositivi sono detti HOST (ospiti) o SISTEMI TERMINALI (end system). I sistemi terminali sono connessi tra loro
tramite una rete di collegamenti e commutatori di pacchetti (PACKET SWITC). Questi possono essere di molti tipi,
costituiti da varie tipologie di mezzi fisici, tra cui cavi coassiali, fili di rame, fibre ottiche e onde elettromagnetiche.
Collegamenti diversi possono trasmettere dati a frequenza differente e tale FREQUENZA DI TRASMISSIONE viene
misurata in bit/sec (bps). Quando un sistema terminale vuole inviare dati ad un altro sistema terminale, segmenta i dati
e aggiunge un’intestazione a ciascun segmento: insieme delle informazioni risultanti viene chiamato PACCHETTO. I
pacchetti sono inviati attraverso la rete al sistema terminale di destinazione, dove vengono riassemblati nei dati
originari. Esistono commutatori di pacchetti di varia forma e natura ma i due principali della odierna internet sono i
ROUTER e i LINK-LAYER SWITC. La sequenza di collegamenti di comunicazione e di commutatori di pacchetti
attraversata dal singolo pacchetto è nota come percorso attraverso la rete. Le reti di commutazione di pacchetto sono
molto simili alle reti stradali e autostradali (es. CAMION). I sistemi terminali accedono a internet tramiti i cosiddetti
INTERNET SERVICE PROVIDER (ISP), che comprendono IPS residenziali, ISP aziendali, ISP universitari etc. Un
provider è un insieme di commutatori di pacchetto e di collegamenti di comunicazione. Gli ISP forniscono ai sistemi
terminali svariati tipi di accesso alla rete, tra cui DIAL-UP via modem, quello residenziale a larga banda, quello in rete
locale ad alta velocità, e quello WIRE-LESS. Per consentire la comunicazione tra utenti e l’accesso ai contenuti internet,
i provider di basso livello sono interconnessi a quelli nazionali e internazionali di livello più alto. Un ISP di livello
superiore è costituito da router ad alta velocità interconnessi tramite fibra ottica. I sistemi terminali, i commutatori di
pacchetto ed altre parti di internet, fanno uso di protocolli che controllano l’invio e la ricezione di informazioni all’interno
di internet. Due dei più importanti protocolli internet sono il TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL (TCP) e
l’INTERNET PROTOCOL (IP). Quest’ultimo specifica il formato dei pacchetti che vengono scambiati tra router e sistemi
terminali. I principali protocolli internet sono noti con il nome di TCP/IP. L’internet pubblica è l’internet per autonomasia.
Esistono però anche molte reti private appartenenti a industrie e PA, i cui HOST non possono scambiare messaggi al di
fuori della rete privata.
DESCRIZIONE DEI SERVIZI
Internet è anche vista come un infrastruttura che fornisce servizi alle applicazioni. Tale applicazioni includono: POSTA
ELETTRONICA, NAVIGAZIONE, MEGGISTICA ISTANTANEA, TELEFONIA SU INTERNET, RADIO, VIDEO
STREAMNIG, GIOCHI, CONDIVISIONE DI DATI PEER-TO-PEER, TELEVISIONE ETC. Le applicazioni, che sono
eseguite su sistemi terminali, dovranno essere scritte su moduli software in JAVA, C o C++ per trasformare un idea in
un applicazione internet reale. Lo scambio di dati tra i moduli software hanno bisogno di un insieme di regole da
seguire: API INTERNET.
CHE COS’è UN PROTOCOLLO
Lo scambio si appoggia a due o più entità che comunicano utilizzando lo stesso protocollo al fine di realizzare un certo
compito. Un protocollo di rete è simile ad un protocollo umano (CONVERSAZIONE) ad eccezione del fatto che le entità
che si scambiano messaggi sono componenti HARDWARE o SOFTWARE di qualche dispositivo. Qualsiasi attività in
internet che coinvolge due o più entità remote in comunicazione viene governata da un protocollo. Un protocollo
definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati tra due o più entità in comunicazione, così come le azioni
intraprese in fase di trasmissione e/o ricezione di un altro evento.
AI CONFINI DELLA RETE
I sistemi terminali vengono anche detti HOST in quanto ospitano programmi applicativi quali BROWSER e SERVER
WEB o software di lettura e gestione della posta elettronica. Talvolta gli HOST vengono suddivisi in due categorie
CLIENT E SERVER. I CLIENT tendono ad essere PC, PDA e via dicendo, mentre i SERVER sono macchine più potenti
che memorizzano e distribuiscono pagine web e stream-video, ritrasmettono la posta elettronica e così via.
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INFORMATICA CAPITOLO 1:

INTERNET E RETI DI CALCOLATORI

CHE COSè INTERNET?

GLI INGRANAGGI DI INTERNET

Internet è una rete di calcolatori che interconnette milioni di dispositivi di calcolo in tutto il mondo. Non molto tempo fa, questi dispositivi di elaborazione erano principalmente PC tradizionali o WORKSTATION LINUX o SERVER. Al giorno d’oggi invece vengono sempre più spesso connessi a internet sistemi terminali non tradizionali quali PDA (Personal Digital Assistant), TELVISORI, CALCOLATORI PORTATILI, CELLULARI, AUTOMOBILI, ETC. In gergo tutti questi dispositivi sono detti HOST (ospiti) o SISTEMI TERMINALI (end system). I sistemi terminali sono connessi tra loro tramite una rete di collegamenti e commutatori di pacchetti (PACKET SWITC). Questi possono essere di molti tipi, costituiti da varie tipologie di mezzi fisici, tra cui cavi coassiali, fili di rame, fibre ottiche e onde elettromagnetiche. Collegamenti diversi possono trasmettere dati a frequenza differente e tale FREQUENZA DI TRASMISSIONE viene misurata in bit/sec (bps). Quando un sistema terminale vuole inviare dati ad un altro sistema terminale, segmenta i dati e aggiunge un’intestazione a ciascun segmento: insieme delle informazioni risultanti viene chiamato PACCHETTO. I pacchetti sono inviati attraverso la rete al sistema terminale di destinazione, dove vengono riassemblati nei dati originari. Esistono commutatori di pacchetti di varia forma e natura ma i due principali della odierna internet sono i ROUTER e i LINK-LAYER SWITC. La sequenza di collegamenti di comunicazione e di commutatori di pacchetti attraversata dal singolo pacchetto è nota come percorso attraverso la rete. Le reti di commutazione di pacchetto sono molto simili alle reti stradali e autostradali (es. CAMION). I sistemi terminali accedono a internet tramiti i cosiddetti INTERNET SERVICE PROVIDER (ISP), che comprendono IPS residenziali, ISP aziendali, ISP universitari etc. Un provider è un insieme di commutatori di pacchetto e di collegamenti di comunicazione. Gli ISP forniscono ai sistemi terminali svariati tipi di accesso alla rete, tra cui DIAL-UP via modem, quello residenziale a larga banda, quello in rete locale ad alta velocità, e quello WIRE-LESS. Per consentire la comunicazione tra utenti e l’accesso ai contenuti internet, i provider di basso livello sono interconnessi a quelli nazionali e internazionali di livello più alto. Un ISP di livello superiore è costituito da router ad alta velocità interconnessi tramite fibra ottica. I sistemi terminali, i commutatori di pacchetto ed altre parti di internet, fanno uso di protocolli che controllano l’invio e la ricezione di informazioni all’interno di internet. Due dei più importanti protocolli internet sono il TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL (TCP) e l’INTERNET PROTOCOL (IP). Quest’ultimo specifica il formato dei pacchetti che vengono scambiati tra router e sistemi terminali. I principali protocolli internet sono noti con il nome di TCP/IP. L’internet pubblica è l’internet per autonomasia. Esistono però anche molte reti private appartenenti a industrie e PA, i cui HOST non possono scambiare messaggi al di fuori della rete privata.

DESCRIZIONE DEI SERVIZI

Internet è anche vista come un infrastruttura che fornisce servizi alle applicazioni. Tale applicazioni includono: POSTA ELETTRONICA, NAVIGAZIONE, MEGGISTICA ISTANTANEA, TELEFONIA SU INTERNET, RADIO, VIDEO STREAMNIG, GIOCHI, CONDIVISIONE DI DATI PEER-TO-PEER, TELEVISIONE ETC. Le applicazioni, che sono eseguite su sistemi terminali, dovranno essere scritte su moduli software in JAVA, C o C++ per trasformare un idea in un applicazione internet reale. Lo scambio di dati tra i moduli software hanno bisogno di un insieme di regole da seguire: API INTERNET.

CHE COS’è UN PROTOCOLLO

Lo scambio si appoggia a due o più entità che comunicano utilizzando lo stesso protocollo al fine di realizzare un certo compito. Un protocollo di rete è simile ad un protocollo umano (CONVERSAZIONE) ad eccezione del fatto che le entità che si scambiano messaggi sono componenti HARDWARE o SOFTWARE di qualche dispositivo. Qualsiasi attività in internet che coinvolge due o più entità remote in comunicazione viene governata da un protocollo. Un protocollo definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati tra due o più entità in comunicazione, così come le azioni intraprese in fase di trasmissione e/o ricezione di un altro evento.

AI CONFINI DELLA RETE

I sistemi terminali vengono anche detti HOST in quanto ospitano programmi applicativi quali BROWSER e SERVER WEB o software di lettura e gestione della posta elettronica. Talvolta gli HOST vengono suddivisi in due categorie CLIENT E SERVER. I CLIENT tendono ad essere PC, PDA e via dicendo, mentre i SERVER sono macchine più potenti che memorizzano e distribuiscono pagine web e stream-video, ritrasmettono la posta elettronica e così via.

PROGRAMMI CLIENT E SERVER

Un programma CLIENT è un programma eseguito da un sistema terminale che richiede e riceve un servizio da un programma server in esecuzione su un altro sistema terminale. Il web, la posta elettronica, il trasferimento di file e molte altre applicazioni adottano tale modello. Il programma CLIENT e il prog. SERVER interagiscono inviandosi messaggi su internet. Sempre più frequenti sono le applicazioni peer-to-peer nelle quali i sistemi terminali interagiscono ed eseguono programmi che svolgono funzioni sia CLIENT sia SERVER. Nel peer-to-peer il programma in esecuzione nel sistema terminale agisce come CLIENT in download, invece come SERVER in upload.

LE RETI DI ACCESSO

Sono il collegamento o i collegamenti fisici che connettono un sistema al proprio EDGE ROUTER, che è il primo router sul percorso dal sistema d’origine a un qualsiasi altro sistema di destinazione. Le reti di accesso possono classificarsi in tre categorie: ACCESSO RESIDENZIALE, che connette la rete ai sistemi terminali domestici; ACCESSO AZIENDALE, che connette alla rete i sistemi terminali di uffici; ACCESSO WIRELESS che connette alla rete sistemi terminali spesso in movimento. Queste categorie non sono rigide.

ACCESSO RESIDENZIALE

Si riferisce alla connessione di sistemi terminali domestici a un EDGE ROUTER. Un tipo di accesso residenziale è il modem DIAL-UP su su ordinaria linea telefonica analogica e tramite un ISP residenziale. Il modem di casa converte l’uscita digitale del PC in formato analogico per trasmetterla sulla linea telefonica. Quest’ultima è costituita da un doppino in rame ed è la stessa linea utilizzata per effettuare le chiamate telefoniche. All’altro capo della linea telefonica analogica, un modem dell’ISP riconverte il segnale analogico in segnale digitale di conseguenza, la rete di accesso è costituita solo da una coppia di modem e da una linea telefonica punto-punto. Le odierne velocità dei modem consento accesso DIAL-UP con frequenza che raggiunge i 56kbps. Molti utenti trovano questo tipo di accesso lento; inoltre l’accesso tramite modem DIAL-UP occupa la linea telefonica. Le nuove modalità d’accesso a larga banda consentono agli utenti residenziali frequenza di trasmissione più alte. Esistono due tipo di accesso a larga banda DLS e HFC. L’accesso DSL viene di solito fornito da una compagnia telefonica. Simile ai modem DIAL-UP, DSL rappresenta una nuova tecnologia basata su modem che sfrutta le linee a doppino telefonico. Ma diminuendo la istanza tra utente e modem dell’ISP, la DSL, può trasmettere e ricevere dati frequenze molto superiori. Le frequenze di trasmissione sono in genere diverse nelle due direzioni: con una maggiore frequenza dal router dell’ISP verso l’utente. Mentre i modem DSL e DIAL-UP utilizzando linee telefoniche ordinarie , le linee ad accesso HFC sono estensioni delle attuali reti per la televisione via cavo. In questi sistemi, il segnale raggiunge le abitazioni attraverso una rete di distribuzione di cavi coassiali e di amplificatori. Le fibre ottiche connettono la terminazione del cavo a giunzioni a livello di quartiere, dalle quali viene usato il tradizionale cavo coassiale per raggiungere le singole case. Anche HFC richiede modem particolari detti MODEM VIA CAVO. Tali modem dividono la rete HFC in due canali: uno downstream e uno upstream. Dove né HFC né DSL sono disponibili, si può usare un collegamento satellitare.

ACCESSO AZIENDALE

Nelle aziende e nelle università si utilizza normalmente una rete locale (LAN) per collegare sistemi terminali all’EDGE ROUTER. Esistono molti tipi di LAN, ma la tecnologia ETHERNET è attualmente la più utilizzata. Questa oggi opera a 100Mbps o 1Gbps utilizza un doppino intrecciato di rame o un cavo coassiale per collegare numerosi sistemi terminali tra loro e connetterli a un EDGE ROUTER. Recentemente la tecnologia ethernet a condivisione ha subito una migrazione verso la tecnologia ethernet a commutazione; quest’ultima utilizza una topologia a stella con gli HOST collegati direttamente a uno SWITC, consentendo a ciascun HOST di inviare e ricevere contemporaneamente alla totale velocità trasmissiva della LAN.

ACCESSO SENZA FILI

Attualmente esistono due grandi categorie di accesso a internet senza fili. In una LAN SENZA FILI, gli utenti trasmettono e ricevono pacchetti da e verso una stazione base, detta anche punto di acceso senza fili entro un raggio di poche decine di metri. Nelle reti di ACCESSO WIRLESS GEOGRAFICHE i pacchetti vengono trasmessi sulla stessa infrastruttura senza fili usata dalla telefonia cellulare, con la stazione base che viene gestita da un provider di

COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

Gli host sono tutti direttamente connessi a uno dei commutatori. Quando due host desiderano comunicare, la rete stabilisce una grande connessione end-to-end (dal punto finale al punto finale) dedicata a loro. Sono anche possibili, ovviamente, chiamate in conferenza tra più di due dispositivi. Quindi, affinchè A invii messaggi a B, la rete deve prima riservare un circuito su ciascuno dei due collegamenti. Poiché ogni collegamento presenta “ n” circuiti, per ogni collegamento utilizzato dalla connessione punto-punto, la connessione ottiene 1/n della larghezza di banda del collegamento per la durata della connessione.

MULTIPLEXING NELLE RETI A COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

I circuiti dei collegamenti sono implementari tramite MULTIPLEXING A DIVISIONE DI FREQUENZA (FDM), o MULTIPLEXING A DIVISIONE DI TEMPO (TDM). Con FDM il collegamento dedica una banda di frequenza a ciascuna connessione per la durata della connessione stessa. Nelle reti telefoniche questa banda di frequenza ha normalmente un’ampiezza di 4kHz. La larghezza della banda viene detta AMPIEZZA DI BANDA. Per un collegamento TDM, il tempo viene suddiviso in FRAME (intervalli) di durata fissa che sono a loro volta ripartiti in un numero fisso di SLOT (porzioni) temporali. Quando la rete stabilisce una connessione attraverso un collegamento, le dedica uno SLOT di tempo in ogni FRAME. Questi slot sono dedicati unicamente in quella connessione. Nel caso di TDM, la frequenza di trasmissione di un circuito è uguale alla frequenza di frame moltiplicata per il numero di bit per uno slot. I sostenitori della commutazione di pacchetto hanno sempre ritenuto che la commutazione di circuito è dispendiosa, dato che i circuiti dedicati sono inattivi durante i grandi periodi di silenzio.

Consideriamo l’invio di un file di 640.000 bit dall’host A al B su una rete a commutazione di circuito. Si supponga che tutti i collegamenti nella rete utilizzano TDM con 24 slot e presentino un bit rate (tasso trasmissivo) di 1,536Mbps. Si ipotizzi poi di impiegare 500ms per stabilire un circuito end-to-end prima che A possa iniziare a trasmettere i file. Quanto tempo richiede l’invio del file?? 1,536Mbps/24 = 64Kbps e pertanto la trasmissione richiede 640. bit/64Kbps=10secondi. A questo tempo sommiamo il tempo per stabilire il circuito. TOT = 10,5 sec.

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Nelle moderne reti di calcolatori, l’origine suddivide i messaggi lunghi in parti più piccole note come PACCHETTI. Tra l’origine e la destinazione questi pacchetti viaggiano attraverso collegamenti e commutatori di pacchetto (di cui esistono due tipi principali:i router e i commutatori a livello di link). I pacchetti vengono trasmessi su ciascun collegamento di comunicazione a una frequenza pari alla frequenza totale di trasmissione del collegamento. La maggor parte dei commutatori di pacchetto utilizza la TRASMISSIONE STORE-AND-FORWARD (immagazzinamento e rilancio). Ciò significa che il commutatore deve ricevere l’intero pacchetto prima di poter cominciare a trasmettere sul collegamento in uscita il primo bit del pacchetto. Di conseguenza, questi commutatori di pacchetto, introducono un ritardo detto di store- and-forward all’ingresso di ciascun collegamento lungo il percorso del pacchetto.

CONSIDERIAMO: pacchetto da L bit, Q collegamenti tra due host, ciascuno alla frequenza di R bps.

L/R secondi = trasmissione sul primo collegamento in uscita da A. Il pacchetto deve essere poi ritrasmesso su ciascuno dei Q – 1 restanti collegamenti; quindi il pacchetto deve essere memorizzato e inoltrato Q – 1 volte con un ritardo di L/R secondi. IL RITARDO TOTALE è QL/R.

Ogni commutatore di pacchetto connette più collegamenti. Per ciascuno di questi il commutatore mantiene un BUFFER DI OUTPUT (coda di output) per conservare i pacchetti che il router stà per inviare su quel collegamento. I buffer di output rivestono un ruolo chiave nella commutazione di pacchetto. Se un pacchetto in arrivo richiede l’invio attraverso un collegamento, ma lo trova occupato dalla trasmissione di un altro, quello in arrivo deve attendere nella coda di output. Di conseguenza, in aggiunta ai ritardi store-and-forward, i pacchetti subiscono anche ritardi di coda dovuti al buffer di output. Tale ritardi sono variabili e dipendono dal livello di traffico nella rete. Dato che la dimensione di buffer è finita, un pacchetto è in arrivo può trovare il buffer completamente riempito da altri pacchetti che attendono la trasmissione. In questo caso, si verificherà una perdita di pacchetto: verrà cioè eliminato o il pacchetto in arrivo o uno di quelli che si trovano in coda.

CONFRONTO TRA COMMUTAZIONE DI PACCHETTO E COMMUTAZIONE DI CIRCUITO: MULTIPLEXING

STATISTICO

La commutazione di circuito pre-alloca l’uso del collegamento trasmissivo indipendentemente dalla richiesta, con collegamenti garantiti. La commutazione di pacchetto d’altro canto, alloca l’uso di collegamenti su richiesta. Pacchetto dopo pacchetto, la capacità trasmissiva dei collegamenti sarà condivisa solo tra gli utenti che devono trasmettere sul collegamento. Tale condivisione di risorse su richiesta in contrasto con la pre-allocazione viene detta MULTIPLEXING STATISTICO DELLE RISORSE. Sebbene le comunicazioni di pacchetto e di circuito siano entrambe presenti negli

odierni sistemi di telecomunicazioni, la tendenza è certamente in direzione della commutazione di pacchetto dato che questa offre una migliore condivisione della larghezza di banda rispetto alla commutazione di circuito, ma è anche più semplice, più efficiente e meno costosa da implementare.

COME I PACCHETTI TROVANO IL CAMMINO IN UNA RETE A COMMTAZIONE DI PACCHETTO

Ogni pacchetto che percorre la rete contiene nella propria intestazione l’indirizzo della sua destinazione che , come gli indirizzi postali, presenta una struttura gerarchica. Quando un pacchetto giunge a un router nella rete, quest’ultimo esamina una parte dell’indirizzo di destinazione, e lo inoltra a un router adiacente. Ogni router ha una tabella di inoltro che mette in relazione gli indirizzi di destinazione con i collegamenti uscenti. Quando un pacchetto giunge a un router, questo esamina l’indirizzo e consulta la propria tabella per determinare il collegamento uscente appropriato. Il router quindi dirige il pacchetto verso quel collegamento d’uscita. Come vengono impostate le tabelle di inoltro?? Internet ha parecchi protocolli di istradamento speciali che usa per impostare automaticamente le tabelle di inoltro. Un protocollo di istradamento può, es. determinare il cammino più corto da ciascun router verso ciascuna destinazione e usare questo risultato per configurare la tabella di inoltro nei router.

ISP E DORSALI INTERNET

Nell’internet pubblica, le reti di accesso situate alle estremità, sono connesse al resto della rete tramite una gerarchia a livelli di ISP. I provider di accesso si trovano all’estremo inferiore della gerarchia. All’altro capo si posiziona un piccolo numero di cosiddetti ISP DI LIVELLO 1. Sotto molti aspetti, un ISP di livello 1 non è altro che una qualsiasi rete: essa ha collegamenti e router ed è connesso ad altre reti. Sotto altri punti di vista, tali ISP sono particolari: le loro velocità di collegamento sono spesso di 622mbps o superiori, i loro router devono essere in grado di inoltrare pacchetti a frequenze estremamente elevate. Gli ISP di livello 1 sono caratterizzati da:

  • essere direttamente connessi a ciascuno degli altri ISP di livello 1;
  • essere connessi a un gran numero di ISP di livello 2 e ad altre reti cliente;
  • avere copertura internazionale.

Gli ISP di livello 1 sono anche noti come RETI DORSALI DI INTERNET.

Un ISP di livello 2 di solito presenta copertura distrettuale o nazionale e si può connettere solo ad alcuni ISP di livello 1. Un ISP di livello 2 viene detto CLIENTE DELL’ISP DI LIVELLO 1 cui si connette, mentre quest’ultimo è detto FORNITORE DEL PRIMO. Una rete di livello 2 può anche decidere di collegarsi direttamente ad altre reti di pari livello, caso in cui il traffico può fluire tra due reti di livello 2 senza dover passare attraverso una rete di livello 1. Al di sotto del livello 2 troviamo altri ISP che si collegano a internet attraverso uno o più ISP di livello 2. Al gradino più basso della gerarchia si trovano gli ISP di accesso. Quando due ISP sono direttamente interconnessi vengono detti DI PARI GRADO. Il punto in cui un ISP si collega ad altri è noto come punto di presenza (POP). La topologia di internet è complessa, è consiste di decine di ISP di livello 1 e 2 e centinai di ISP di livello inferiore. Gli ISP si distinguono per la copertura geografica: alcuni di essi si estendono per continenti e oceani mentre altri si limitano a ristrette regioni. Gli ISP di livello più basso si collegano a quelli di livello superiore e questi ultimi si interconnettono tra loro.

RITARDI, PERDITE E THROUGHPUT NELLE RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Le reti di calcolatori necessariamente vincolano il throughput, cioè la quantità di dati al secondo che può essere trasferita tra due sistemi terminali, introducono ritardi tra questi ultimi e posso perdere pacchetti.

PANORAMICA SUI RITARDI

Ricordiamo che un pacchetto parte da un host, passa attraverso una serie di router, e conclude il viaggio in un altro host. A ogni tappa il pacchetto subisce vari tipi di ritardo a ciascun nodo del tragitto. Di tali ritardi, i più importanti sono:

RITARDO DI ELABORAZIONE: il tempo richiesto per esaminare l’intestazione del pacchetto è per determinare dove dirigerlo. Dopo l’elaborazione il router dirige il pacchetto verso la coda che precede il collegamento a router B.

RITARDO DI ACCODAMENTO: una volta in coda, il pacchetto subisce un ritardo di accodamento mentre attende la trasmissione sul collegamento. La lunghezza di tale ritardo per uno specifico pacchetto dipenderà dal numero di pacchetti precedentemente arrivati, accodati e in attesa di trasmissione sul collegamento.

RITARDO DI TRASMISSIONE: assumendo che i pacchetti siano trasmessi secondo la politica FIRST-COME-FIRST- SERVED (il primo che arriva è il primo ad essere servito), il nostro pacchetto può essere trasmesso solo dopo la trasmissione di tutti quelli che lo hanno preceduto nell’arrivo. Sia L la lunghezza del pacchetto in bit, e Rbps la

LIVELLI DI PROTOCOLLO E LORO MODELLI DI SERVIZIO

ARCHITETTURA A LIVELLI: STRATIFICAZIONE DI PROTOCOLLI

Per dare struttura alla progettazione di protocolli, i progettisti gli organizzano in livelli. Ciascun protocollo appartiene a uno dei livelli. Ogni livello fornisce il suo servizio effettuando determinate azioni all’interno del livello e utilizzando i servizi del livello inferiore. Un livello di protocollo può essere implementato via software, hardware o in modo combinato. I protocolli software quali http e SMTP sono quasi sempre implementari nei sistemi terminali.

Un eventuale svantaggio legato alla stratificazione è la possibilità che un livello duplichi le funzionalità di quello inferiore. Per es. molte pile di protocolli forniscono recupero dell’errore sia basandosi sul collegamento sia su iniziativa locale. Un secondo potenziale svantaggio è che la funzionalità a un livello possa richiedere informazioni presenti solo in un altro livello; ciò viola lo scopo della separazione dei livelli. Considerati assieme, i protocolli dei vari livelli sono detti pila di protocolli. La pila di protocolli internet consiste in 5 livelli: FISICO, COLLEGAMENTO (link), RETE, TRASPORTO e APPLICAZIONE.

LIVELLO DI APPLICAZIONE

Il livello di applicazione è la sede delle applicazione di rete e dei relativi protocolli. Per quanto riguarda internet tale strato include molti protocolli quali HTTP che consente la richiesta dei documenti web, SMTP che consente il trasferimento dei messaggi di posta elettronica, e FTP che consente il trasferimento di file tra due sistemi remoti. Un protocollo di livello applicativo è distribuito su più sistemi terminali: le applicazioni in un sistema terminale, tramite il protocollo, scambiano pacchetti di informazioni con applicazioni di un altro sistema terminale. Questi pacchetti informazione sono detti messaggi.

LIVELLO DI TRASPORTO

Trasferisce i messaggi del livello di applicazione tra il modulo CLIENT e SERVER di un’applicazione. In internet troviamo due prot. di trasp. TCP e UDP. TCP fornisce alle app un servizio orientato alla connessione, che include la consegna garantita dei messaggi, inoltre fraziona i messaggi lunghi in segmenti più brevi e fornisce un meccanismo di controllo della congestione. Il prot UDP fornisce alle proprie app un servizio senza connessione che è un servizio senza affidabilità né controllo di flusso e della congestione. Chiameremo segmenti i pacchetti a livello di trasporto.

LIVELLO DI RETE

Si occupa di trasferire i pacchetti a livello di rete, detti DATAGRAMMI, da un host a un altro. Il protocollo internet a livello di trasposrto (TCP o UDP) in un host origine passa a livello sottostante un segmento e un indirizzo di destinazione come la consegna di una lettere all’uffico postale. Il livello di rete poi mette a disposizione il servizio di consegna del segmento allo strato di trasporto nell’host destinazione. Il livello di rete comprende il famoso protocollo IP che definisce i campi del datagramma e come i sistemi terminali router agiscano su tali campi. Esiste un solo protocollo IP e tutti i componenti internet che presentano un livello di rete lo devono supportare. Il livello di rete internet contiene inoltre protocolli di instradamento che determinano i percorsi che i datagrammi devono seguire.

LIVELLO DI COLLEGAMENTO

Instrada un datagramma attraverso una serie di router tra l’origine e la destinazione. Per trasferire un pacchetto da un nodo a quello successivo sul percorso lo strato di rete si affida ai servizi del livello di collegamento. A ogni nodo il livello di rete passa il datagramma a livello sottostante che lo trasporta a nodo successivo. In questo nodo il livello di collegamento passa il datagramma al superiore livello di rete. Esempi di livello di collegamento sono ETHERNET, WI-Fii e il protocollo punto-punto. Chiameremo frame i pacchetti a livello di collegamento.

LIVELLO FISICO

Mentre il compito del livello di collegamento è spostare interi frame da un elemento della rete a quello adiacente, il ruolo dello strato fisico è trasferire i singoli bit del frame da un nodo a quello successivo.

MODELLO OSI

Negli anni ’70 l’ISO propose che le reti di calcolatori fossero organizzate in sette livelli chiamati OSI. I sette livelli sono: applicazione, presentazione, sessione, trasporto, rete, collegamento e fisico.

Le funzionalità di 5 dei 7 livelli sono le stesse degli omonimi della controparte internet perciò analizzeremo gli altri due aggiuntivi: Il livello di presentazione e quello di sessione. Il livello di presentazione fornisce servizi che consentono alle applicazioni in comunicazione di interpretare il significato dei dati scambiati, questi servizi comprendono la compressione, la cifratura, la descrizione dei dati. Il livello di sessione fornisce la delimitazione e la sincronizzazione dello scambio di dati, compresi i mezzi per costruire uno schema di controllo e di recupero degli stessi.

RETI SOTTO ATTACCO

MALWARE ISTALLATI SUGLI HOST TRAMITE INTERNET

Colleghiamo i dispositivi a internet perché vogliamo ricevere/inviare dati tramite la rete. Sfortunatamente assieme a questi arrivano anche i dati cattivi noti come malware che posso penetrare nei nostri dispositivi ed infettarli. Questi possono procedere ed effettuare le azioni più tremende come cancellare file, installare spyware che raccolgono le info private. Molti dei malware presenti oggi sono auto replicanti cioè una volta infettato un host cercano riferimenti ad altri host per infettarli a loro volta. Possono diffondersi sotto forma di VIRUS, WORM o CAVALLI DI TROIA. I virus sono malware che richiedono una qualche forma di interazione con l’utente per infettarne il dispositivo. I worm sono malware che posso entrare in un dispositivo senza alcuna interazione con l’utente mentre i cavalli di troia sono malware celati all’interno di un altro software.