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Architetture di protocolli

Pag. 1


ARCHITETTURE DI PROTOCOLLI - 1

Gruppo Reti TLC [email protected]

http://www.telematica.polito.it/

Architetture e protocolli• Definizione CCITT

– Comunicazione: trasferimento di informazioni secondo convenzioni prestabilite

• La comunicazione richiede cooperazione• Una descrizione astratta delle modalità di


Una descrizione astratta delle modalità di comunicazione tra due o più utenti richiede la definizione di un– modello di riferimento

• Al massimo livello di astrazione il modello di riferimento specifica una– architettura di rete

Architetture di protocolli• Un’architettura di rete definisce gli oggetti usati

per descrivere – il processo di comunicazione– le relazioni tra tali oggetti– le funzioni necessarie per la comunicazione


le funzioni necessarie per la comunicazione– le modalità organizzative delle funzioni

• Si usano architetture stratificate– semplicità di progetto– facilità di gestione– semplicità di standardizzazione– separazione di funzioni

host 4

subnet 1

subnet 2

Separazione di funzioni: Internet


router 1

router 2 router 3

host 1

host 2

host 3

subnet 4 subnet 3trasferimento

pacchetti

instradamento

controlloerrori

applicativi

Applicazione

Presentazione

7

6

5

Open System Interconnection OSI


Sessione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

5

4

3

2

1

Architetture stratificate

Application

Presentation

User

Netw. Appl. Application

TransactionService

PresentationService

Data


OSI

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

DECNET

Session

End to End

Routing

Data Link

Physical

ARPA

Service

Internetwork

Network

SNA

DataFlow

Trans.Control

Manag.Service

Virtual RouteExplicit RouteTransm. Group

Data Link

Physical

pathcontrol

halfsession


Pag. 2

Internet Protocol Suite

OSI ed Internet

Applicazione

Presentazione

OSI

NFS

XDR

Telnet

FTP

SMTP


Sessione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

RPCSNMP

TCP e UDP

IP

Non specificati

ARP e RARPICMP Protocolli

di routing

Piano di gestione

Piano di controllo Piano di utente

B - ISDN


Livelli alti

AAL

ATM

Fisico

Livelli alti

Protocolli• Definizione CCITT

– descrizione formale delle procedure adottate per assicurare la comunicazione tra due o più oggetti dello stesso livello gerarchico

• Definizione di protocolli:


Definizione di protocolli:– semantica

• insieme di comandi e risposte– sintassi

• struttura di comandi e risposte– temporizzazione

• sequenze temporali di comandi e risposte

Protocolli• I protocolli sono insiemi di regole:

–semantiche• algoritmi

sintassi


–sintassi• formati

–temporizzazione

Modello di riferimento ISO/OSI• (Open System Interconnection) è recepito

nei seguenti standard– ISO IS 7498– CCITT X.200


• I principi fondamentali definiti dal modello di riferimento OSI sono oggi universalmente accettati

• Ciò non significa che tutte le architetture di protocolli siano conformi al modello OSI

mezzi

Sistema 1Sistema 2

Modello OSI


Sistema j

mezzi trasmissivi

Sistema n

Sistema 3


Pag. 3

Sistema A Sistema B Sistema C Sistema D

Modello OSI


processi applicativi

mezzi trasmissivi

SistemaA

SistemaB

strato piùelevato

tt i t(N 1) t t

Strati o livelli


sottosistema(N+1) - strato(N) - strato

(N-1) - strato

strato inferiore mezzi trasmissivi

SistemaA

SistemaB

Entità– elementi attivi di un sottosistema– svolgono le funzioni di strato– interagiscono all’interno di uno strato


(N) - strato(N) - entità

mezzi trasmissivi

Stratificazione• Ogni strato (o livello)

– fornisce servizi allo strato superiore– usando

• i servizi dello strato inferiore


• le proprie funzioni

• Identificabili:– fornitori di servizio– utenti del servizio – punti di accesso al servizio: SAP (Service

Access Point)

Servizi• Gli utenti dello strato N, le (N+1) - entità,

cooperano e comunicano usando lo (N) - servizio fornito dallo (N) - fornitore di servizio


(N+1) - strato

(N) - strato(N) - servizio

usa

fornisce

Servizi

• Un servizio può essere:– connection-oriented (CO): si stabilisce un accordo

preliminare (connessione) tra rete e interlocutori, poi si trasferiscono i dati e infine si rilascia la connessione


– connectionless (CL): i dati vengono immessi in rete senza un accordo preliminare e sono trattati in modo indipendente


Pag. 4

(N) - servizio

N+1

N

N+1

N(N) - fornitore

Servizi


di servizio

Black-Box per le(N+1) - entità

N

N-1

N

N-1

(N-1) - servizio

(N-1) - fornitore

Servizi


di servizio

Black-Box per le(N) - entità

(N) - entità(N-1) - SAP

(N) - strato

SAP• Ad ogni (N-1)-SAP può essere associata al

più una (N)-entità


(N-1) - entità

(N 1) SAP

(N-1) - strato

(N-1) - entità

Sistema A Sistema B

(N+1) - protocollo(N+1) - entità (N+1) - entità

Protocolli


(N) - servizio

(N) - protocollo(N) - strato (N) - entità

(N) - SAP

(N) - entità

(N) - entità(N) - strato

(N) - titolo

Indirizzi


(N-1) - entità

(N-1) - strato

(N-1) - SAP

(N-1) - indirizzo

Funzioni di identificazione• (N) directory


(N) - entità (N-1) - indirizzo

(N) - titolo


Pag. 5

(N) - indirizzo

Funzioni di identificazione• (N) - mapping


(N) - entità

(N) - SAP

(N-1) - SAP (N-1) - indirizzo

K L MF G H J

Tipologie di mapping


(N) - strato K K L MEDDC

EDCBA

one-to-one hierarchical tabular

(N) - entitàC

(N) - entitàB

(N) - entitàA

(N) - strato(N-1) - SAP

Connessioni


(N-1) - strato

(N-1) - connessioni

(N) - entitàC

(N) - entitàB

(N) - entitàA

(N) - strato(N-1) - SAP

Connessioni


(N-1) - strato

connessionipunto - punto

connessionepunto - multipunto

(N) - entitàA

(N) - entitàB

(N) - entitàC

(N) strato

Connessioni


(N) - strato

(N-1) - strato

(N-1) - CEP

(N-1) - SAP

(N) - entitàA

(N) - entitàB

(N) - entitàC

(N) strato (N-1) - CEP

Connessioni


(N) - strato

(N-1) - strato

(N-1) - CEP.id

(N-1) - SAP(N 1) CEP

CEP= Connection End Pointid=identifier


Pag. 6

Accordo tra tre parti

Le tre parti

Accordo


(N+1) - entità (N+1) - entità

(N) - fornitore di servizio

LeLe due partiparti

Accordo• Nel caso di trasferimento di informazioni

senza connessione è sufficiente un accordo tra due parti


Le Le due partiparti

(N + 1) - entità




Le due parti

Le due parti

Accordo• Nel caso di trasferimento di informazioni con

connessione è necessario un accordo tra le tre parti

Le tre parti


Le tre parti




(N+1) strato (N) - CEP

Connessioni• multiplazione di (N) - connessioni su una

(N-1) - connessione


(N+1) - strato

(N) - strato

(N) - SAP(N) CEP

(N) - CEP

Connessioni• suddivisione di una (N) - connessione su più

(N-1) - connessioni


(N) - strato

(N) - SAP

(N) - strato (N-1) - SDUSAP

(N) - PDU

Creazione PDU


interfaccia

(N-1) - strato(N-1) - PCI (N-1) - SDU

(N-1) - PDU


Pag. 7

Creazione PDU• Sulle unità dati esiste la possibilità di

– segmentazione – concatenazione

• La segmentazione può avvenire sia


g pcostruendo più (N) - PDU da una (N) - SDU, sia generando più (N-1) - SDU da una (N) -PDU

• Analogamente per la concatenazione

Sistema A Sistema B Sistema C Sistema D

Trasferimento informazioni


mezzi trasmissivi

percorso delle informazioni

ApplicazioneP t i

RicevitoreTrasmettitore

ApplicazioneP t i

dati APCI ASDU

Trasferimento informazioni


PresentazioneSessioneTrasporto

ReteCollegamento

Fisico


ReteCollegamento

Fisico

APCI ASDUPPCI PSDU

SPCI SSDUTPCI TSDU

NPCI NSDUDLPCI DLSDU

bit o simboli

utente(N) - servizio

utente(N) - servizio

ESTA

ERM

A

ZIO

NE

OST

A

(N+1) - strato

Primitive


(N) - entità(N) - entità

(N) - SAP (N) - SAP

(N) - protocollo

RIC

HIE

CO

NFE

IND

ICAZ

RIS

PO

( )

(N) - strato

fornitore dell’(N) - servizio

Primitive• Insieme di interazioni su una interfaccia che

avvengono in tempi diversi e che permettono di offrire un servizio

• Esempio: servizio di trasferimento di una lettera nel sistema postale


lettera nel sistema postale– Deposito della lettera nella buca delle lettere da

parte del mittente– Consegna da parte del portalettere della lettera

nella buca delle lettere del destinatario• Simile a procedura

Fornitore del servizio

Utentedel servizio

Utentedel servizio

P i iti P i iti

Servizio confermato

Uso di primitive


del servizioPrimitiva di richiesta

Primitiva di conferma

Primitivadi indicazione

Primitivadi risposta


Pag. 8


Utentedel servizio

Utentedel servizio

Servizio non confermato

Primitiva

Uso di primitive


del servizioPrimitiva di richiesta Primitiva

di indicazione


Utentedel servizio

Utentedel servizio

Servizio iniziato dal fornitore

Uso di primitive


del servizioPrimitiva

di indicazionePrimitiva

di indicazione

Apertura di connessione



(N) - CONNECT

Uso di primitive


( )

(N) - CONNECT

(N) - CONNECTREQUEST

CONFIRM

INDICATION

RESPONSE

(N) - SAP (N) - SAP

(N) - CONNECT

Trasferimento dati

(N) - fornitoredi servizio


(N) - DATA

Uso di primitive


(N) DATA(N) - DATAREQUEST

INDICATION

(N) - SAP (N) - SAP

Chiusura di connessioneiniziata dall’utente



(N) - DISCONNECT

Uso di primitive


( )

(N) - DISCONNECTREQUEST

INDICATION

(N) - SAP (N) - SAP

applicazione

presentazione

i

Protocollo di applicazione

Protocollo di presentazione

Protocollo di sessione

applicazione

presentazione

i

Setti strati OSI


sessione

trasporto

rete

collegamento

fisico

mezzi trasmissivi

Protocollo di trasporto

Protocollo di rete

Protocollo di collegamento

Protocollo di strato fisico

sessione

trasporto

rete

collegamento

fisico


Pag. 9

ApplicazionePresentazione

ApplicazionePresentazione

•• sistemi terminalisistemi terminali•• sistemi di rilegamento (relay)sistemi di rilegamento (relay)

SISTEMA A RELAY SYSTEM SISTEMA B

Sistemi



ReteCollegamento

Fisico


ReteCollegamento

Fisico

Rete

mezzi trasmissivi

Colleg.Fisico

strati ditrasferimento


strati diutilizzazione

protocolli di utilizzazione


Reti pubbliche


apparecchioterminale

nodo diaccesso

nodo ditransito

sezione di accesso sezione di rete interna

protocolli diaccesso

protocolli direte

Strato 1: fisico• Physical layer:

– fornisce i mezzi meccanici, fisici, funzionali e procedurali per attivare, mantenere e disattivare le connessioni fisicheh il it di ff tt il t f i t d ll


– ha il compito di effettuare il trasferimento delle cifre binarie scambiate dalle entità di strato di collegamento

– le unità dati sono bit o simboli– definizione di codifiche di linea, connettori, livelli

di tensione

Strato 2: collegamento• Data link layer

– fornisce i mezzi funzionali e procedurali per il trasferimento delle unità dati tra entità di strato rete e per fronteggiare malfunzionamenti dello strato fisico


strato fisico– funzioni fondamentali:

• rivelazione e recupero degli errori di trasmissione• controllo di flusso• delimitazione delle unità dati

Strato 3: rete• Network layer

– fornisce i mezzi per instaurare, mantenere e abbattere le connessioni di rete tra entità di strato trasportof i i i f i li d li l


– fornisce i mezzi funzionali e procedurali per lo scambio di informazioni tra entità di strato trasporto

– funzioni fondamentali:• instradamento• controllo di flusso e congestione• tariffazione

Strato 4: trasporto• Transport layer

– fornisce alle entità di strato sessione le connessioni di strato trasporto

– colma le deficienze della qualità di servizio delle i i di t t t


connessioni di strato rete– ottimizza l’uso del servizio di strato rete– funzioni fondamentali:

• controllo d’errore • controllo di sequenza• controllo di flusso


Pag. 10

Strato 4: trasporto – è lo strato più basso con significato da estremo a

estremo– esegue la multiplazione e la suddivisione di

connessionipermette la frammentazione di messaggi in


– permette la frammentazione di messaggi in pacchetti e la loro ricomposizione

Strato 5: sessione• Session layer

– assicura alle entità di presentazione una connessione di sessione

– organizza il colloquio tra le entità di t i


presentazione– struttura e sincronizza lo scambio di dati in modo

da poterlo sospendere, riprendere e terminare ordinatamente

– maschera le interruzioni del servizio trasporto

Strato 6: presentazione• Presentation layer

– risolve i problemi di compatibilità per quanto riguarda la rappresentazione dei dati da trasferirei l i bl i l ti i ll t f i


– risolve i problemi relativi alla trasformazione della sintassi dei dati

– può fornire servizi di cifratura delle informazioni

Strato 7: applicazione• Application layer

– fornisce ai processi applicativi i mezzi per accedere all’ambiente OSI


• Esempi di servizio– trasferimento di file - FTAM– terminale virtuale - VT– posta elettronica - X.400

Esempio• Rete semplicissima


U 1 N 1 U 2

Esempio• Supponiamo che una (4) - entità debba

comunicare con una (4) - entità remota e seguiamo passo - passo– primitive


– SDU– PDU


Pag. 11

Esempio

123

123

12344


• servizio di strato 3 con connessione• servizio di strato 2 senza connessione• servizio di strato 1 senza connessione

U 1U 1 N 1N 1 U 2U 2

1 1 1

A HX X’

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

A, HX, X’Esempio

Z

Direttorio


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-CONNECT.request(H, A, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

AA HHXX X’X’

N-PDU(H, A, VCid’, call request, ...)

Esempio

Z


BB

CC

II

JJ

DD

EE

FF

GG

A HX X’

A, ZA, HEsempio

Z

Instradamento


B

C

I

J

D

E

F

G


Pag. 12

A HX X’

B, DA, ZEsempio

Z

Mapping


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-DATA.request(D, B, DL-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-PDU(D, B, DL-SDU, DL-PCI)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

C, EB, DEsempio

Z

Mapping


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

PH-DATA.request(E, C, simbolo)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

01100111


Pag. 13

A HX X’

PH-DATA.indication(E, C, simbolo)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-PDU(D, B, DL-SDU, DL-PCI)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-DATA.indication(D, B, DL-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

N-PDU(H, A, VCid’, call request, ...)

A HX X’

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

Z, HA, HEsempio

Z

Instradamento


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

F, IZ, HEsempio

Z

Mapping


B

C

I

J

D

E

F

G


Pag. 14

A HX X’

N-PDU(H, A, VCid’’, incoming call, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-DATA.request(I, F, DL-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-PDU(I, F, DL-SDU, DL-PCI)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

G, JF, IEsempio

Z

Mapping


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

PH-DATA.request(J, G, simbolo)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

01100111


Pag. 15

A HX X’

PH-DATA.indication(J, G, simbolo)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-PDU(I, F, DL-SDU, DL-PCI)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

DL-DATA.indication(I, F, DL-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-PDU(H, A, VCid’’, incoming call, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-CONNECT.indication(H, A, CEP.id’, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-CONNECT.response(CEP.id’, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G


Pag. 16

A HX X’

N-PDU(A, H, VCid’’, call accepted, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-PDU(A, H, VCid’’, call accepted, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-PDU(A, H, VCid’, call connected, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-PDU(A, H, VCid’, call connected, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-CONNECT.confirm(A, H, CEP.id’’, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

T-PDU(T-PCI, T-SDU)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G


Pag. 17

A HX X’

N-DATA.request(CEP.id’’, N-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-DATA.indication(CEP.id’, N-SDU, ...)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

T-PDU(T-PCI, T-SDU)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-DISCONNECT.request(CEP.id’)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

A HX X’

N-DISCONNECT.indication(CEP.id’’)

Esempio

Z


B

C

I

J

D

E

F

G

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