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Tecnologie dell'Informazione
e della Comunicazione
I protocolli di reteINTERNETWORKING
Prof. Mauro Gaspari
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La comunicazione in rete è basata sul concetto di Standard
MessaggioClient PC Server
Messaggio Messaggio
Tipicamente gli standard si focalizzano su i diversi aspetti della comunicazione sia hardware che software:•Standard di trasmissione sui collegamenti hardware: ad esempio ethernet, Token-ring, DQDB.•Protocolli software: ad esempio TCP/IP.
Definizione: uno standard di rete è costituito da un insieme di regole e convenzioni che specificano come avviene la comunicazione tra due o più elementi hardware o processi software eseguiti su macchine diverse.
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Perché sono necessari gli standard?
Molti venditori e fornitori componenti di reti.
Importante raggiungere un accordo.
La definizione di standard permette la comunicazione tra calcolatori progettati con criteri diversi.
Incrementa il mercato dei prodotti che aderiscono ad un certo standard.
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Diverse tipologie di Standard
Standard de facto: si sono imposti senza nessun tipo di pianificazione, per motivi tecnici.
UNIX
TCP/IP
Standard de jure: standard imposti da autorità internazionali e progettati da organizzazioni per promuovere la standardizzazione:
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
ISO (International Standard Organization)
ANSI (American National Standards Institute)
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Punto importante:La comunicazione è basata su diversi
livelli
Messaggio
Client PC Server
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Il concetto di Protocollo
I vari livelli vengono descritti da protocolli.
Un protocollo di rete specifica: Formato dei messaggi che vengono scambiati
(struttura e sintassi); Sequenze di messaggi, ovvero regole precise che
indicano le modalità di interazione – ad esempio una risposta segue sempre una richiesta;
Semantica dei messaggi: Il significato dei valori nei diversi campi.
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Esempio di organizzazione a livelli
The philosophertranslatorsecretary architecture.
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Relazione tra protocolloe servizio
• In un' architettura a livelli un protocollo fornisce servizi al livello superiore e utilizza servizi del livello inferiore.
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Organizzazione a livellidei Protocolli di rete
Livelli, protocolli e interfacce.
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Un esempio Comunicazione di messaggi in TCP/IP
livelloapplicazione HTTP Msg livello
applicazione
Livellotrasporto TCP Msg Livello
trasporto
Livellointernet
Pacchetto IP Livellointernet
Livellointernet
Client PC ServerEthernet Switch Router
LivelloData-link
EthernetFrame
LivelloData-link
LivelloData-link
LivelloData-link
Livellofisico
Livellofisico
Livellofisico
Livellofisico
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Un esempio Comunicazione di messaggi in TCP/IP: Livello applicazione
livelloapplicazione HTTP Msg livello
applicazione
Client PC ServerEthernet Switch Router
Browser ProgrammaApplicativo
Su webserver
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Scopo del livello applicazione
Lo scopo del livello applicazione è quello che permette di far comunicare tra loro due programmi applicativi eseguiti su host diversi.
Quando un browser manda una richiesta a un webserver, lo standard per la comunicazione è un protocollo denominato Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Per questo motivo gli URL dei siti cominciano con HTTP://.
Altri tipi di applicazioni utilizzano standard diversi basati su altri tipi di protocolli a livello applicazione.
Vedremo nel dettaglio alcuni tipi di applicazioni.
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Livellotrasporto TCP Msg Livello
trasporto
Riguarda la comunicazione tra host Host-to-HostHTTP funziona se viene usato TCP
Al livello di trasporto
Client PC ServerEthernet Switch Router
Scambio di messaggi con TCP/IP Livello trasporto
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Scopo del livello di trasporto
Lo scopo del livello di trasporto è quello di permettere la comunicazione tra due host anche se si tratta di calcolatori di tipo diverso, ad esempio PC o un workstation server.
Se si utilizza HTTP al livello applicazione, è necessario utilizzare un Transmission Control Protocol (TCP) al livello di trasporto.
Altre applicazioni possono richiedere standard diversi a livello di trasporto.
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Trasmissione ai livelli fisico data link e internet
Rete X
Rete Z rete Y
Switches
Routers
Switches
Routerete Y
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Comunicazione TCP/IP:il livello IP
Livellointernet
Pacchetto IP Livellointernet
Livellointernet
Comunicazione Hop-by-Hop attraverso internetHost-Router-Router-…Router-Host
Client PC ServerEthernet Switch Router
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Il livello internet
Lo scopo di questo livello è quello di instradare i pacchetti dal host sorgente all’host destinazione attraverso diverse sottoreti connesse da router.
TCP necessita dell’utilizzo di Internet Protocol (IP) al livello internet.
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Scambio di messaggi con TCP/IPIl livello Data LINK
LivelloData Link
EthFrame
LivelloData Link
LivelloData Link
LivelloData Link
Livello Fisico
Livello Fisico
LivelloFisico
LivelloFisico
Trasmissione di tipo Hop-by-Hop attraverso una reteStation-Switch-Switch-…-Switch-Station
Propagazione attraverso un singolo cavo, Fibra ottica, o connessione radio
Client PC ServerEthernet Switch Router
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Trasmissione ai livelli fisico data link e internet
rete X
rete Z rete Y
Switches
Routers
Switches
Data Link
NB: Ci sono 3 Data Links. Uno per ciascuna rete attraversata
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Il livello Data Link
Lo scopo del livello data link layer è di gestire il movimento dei messaggi da un host sorgente a un host destinazione oppure a un router attraverso un unica rete che contiene switches.
Ad esempio se un host è situato in una LAN di tipo Ethernet viene utilizzato uno standard di livello data link di tipo Ethernet.
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Trasmissione ai livelli fisico data link e internet
Rete X
Rete Z Rete Y
Switches
Routers
Switches
Link fisici
NB: Nell’esempio ci sono 7 Links fisici
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Scopo del livello fisico
Lo scopo del livello fisico è quello di controllare la trasmissione di bit utilizzando cavi, onde radio o altre connessioni tra un host e uno switch, oppure tra coppie di switch, oppure tra uno svitch e un router.
Ad esempio, se un host è in una LAN di tipo Ethernet, si utilizza uno standard di trasmissione legato al livello fisico di Ethernet.
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Scopo del livello fisico
Mezzi ditrasmissione
Connettori
Diversi livelli di voltaggioPer rappresentare 0 e 1
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Diversi protocolli usati in due esempi
HTTP POP
Fisico
Livelli
Data Link
Internet
Trasporto
Applicazione
TCP
IP
Ethernet
Ethernet
Esempio 1: Accesso a Internet da una LAN
Modem (V.92)
PPP (Point-to-Point Protocol)
IP
TCP
Esempio 2: ScaricareE-Mail su internet da linea Telefonica con un modem
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Confronto tra I livelli fisico, data link, internet
Livello
Formatomessaggi
Fisico Data Link Internet
Nessuno trasmissione: Bit-by-Bit Frame Pacchetti
Switch RouterRepeater (Hub)DispositiviDi connessione
2 31Livello deiDispositivi*
*I dispositivi si possono caratterizzare con il livello massimo a cui operano, possono operate anche ai livelli più bassi.
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Confronto tra I livelli fisico, data link, internet
Data Link InternetFisicoLivello
Convenzionesul formato Nessuna
Gli Switches convertono il formatotra diverse connessioni alivello fisicosu porte diverse
UTP Fibra Ottica
SwitchClient PC Server
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Confronto tra I livelli fisico, data link, internet
Data Link InternetFisicoLivello
Convenzionisul formato Nessuna
I router convertonoI dati quando si passa tra reti diverse—Caratterizzate dadiversi data link ediversi livelli fisici
ReteEthernet
ReteATM
Router
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Regola: tutti gli switch di una rete e tutti i router in una internet devono seguire lo stesso standard
Rete 1 (Ethernet)
Rete 3 (ATM)
Client PC Ethernet Switch
Ethernet Switch Ethernet Switch
Router (IP)
Router (IP)
ATM SwitchATM SwitchServer
Rete 2
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Architetture: TCP/IP, OSI, e ibride TCP/IP-OSI
Presentazione
TCP/IP OSI Hybrid TCP/IP-OSI
Applicazione Applicazione
Applicazione
Sessione
Trasporto
Internet
Trasporto
Rete
Transport
Internet
Data Link
Fisico
Data Link
FisicoUtiulizzo di StandardsOSI
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Architetture: TCP/IP, OSI, e ibride TCP/IP-OSI
L’architettura ibrida TCP/IPOSI è utilizzata su internet e sulla maggior parte delle reti aziendali.
Le agenzie che hanno curato lo standard OSI sono la ISO e la ITUT (International Telecommunication Union – Telecommunication Standard Sector).
L’agenzia di standards che ha curato TCP/IP è la IETF (Internet Engineering Task Force). La maggior parte dei documenti IETF sono chiamati RFC (Requests For Comments).
Alcune tra le RFC—ma non tutte—sono dei protocolli standard di Internet.
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NB
La configurazione più comune per gli standard di rete è quella di utilizzare gli standard OSI a livello fisico e data link e lo standard TCP/IP ai livelli internet, trasporto, e applicazione.
È molto importante tenere presente che questa architettura ibrida basata su TCP/IP –OSI è quella di internet.
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Livello sessione di OSI
Livello di Trasporto
Client PC
Rete o Internet
Server
App 1 App 2 App 3 App 4Il livello sessione (Livello 5)Gestisce serie di transazioni
Tra applicazioniSu una connessione di trasporto
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Analisi del livello sessione OSI
OSI Molto utile per applicazioni che necessitano di
gestire scambi di messaggi intensivi e frequenti. Comunque solo popche applicazioni necessitano
di questa caratteristica. TCP/IP
Le applicazioni devono farsi carico di gestire lo scambio dei messaggi.
L’architettura non fornisce un supporto generale per le sessioni.
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Livello presentazione di OSI
Livello presentazione(Sintassi di trasferimento C)App 2
Sintassi Interna AApp 3
Sintassi Interna B
Il livello di presentazione gestiscela sintassi dei messaggi
Gli Host possono utilizzare diverse rappresentazioni per I dati, etc.Il livello presentazione permette di comunicare accordandosi
Su una sintassi comune per il trasferimento
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Analisi del livello presentazione di OSI
OSI Molto utile perché tratta formati dei dati differenti tra
loro. Libera le applicazioni dal compito di trattare differenze di formattazione dei dati
TCP/IP Ogni applicazione deve gestirsi le differenze in
rappresentazione da sola.
Alcuni standard per codificare messaggi come MIME aiutano il ricevente a scoprire il tipo di file o dato contenuto in un messaggio.
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Altre Architetture Standard
IPX/SPX Novell NetWare file servers
NetBEUI LAN piccole con vecchi server Microsoft
SNA Mainframe computers
AppleTalk AppleTalk
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Utilizzare pacchetti di architetture diverse
Tutte le architetture dei protocolli hanno pacchetti che possono essere trasportati su frame. I Frame non sanno che tipo di pacchetti contengono e quindi diverse architetture di protocolli si possono mescolare in una singola rete.
IP Packet IPX Packet
Un Ethernet Frame in una rete Ethernet
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Architettura altri Standard
TCP/IP IPX/SPX NetBEUI
Applicazione NetBIOSvariNCP
Trasporto
Internet
Usa gliStandards OSI
SPX
IPX
Usa gliStandards OSI
Usa gliStandards OSI
Manca il liv. Internet
NetBEUI
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Architettura di altri standard
OSI SNA AppleTalk
Applicazione Manca il livelloapplicazione**
Utilizza livelli OSI ma propietari
Per i protocolliai livelli sopra quello fisicoe data link
ServiziNetwork
AddressableUnit (NAU)***
Presentazione
Sessione Controllo Data Flow
Trasporto Controllo ditrasmissione
Rete Controllo di cammini
Usa gliStandards OSI
Usa gliStandards OSI
Data Link
Fisico
TCP/IP
Applicazione
Trasporto
Internet
Usa gliStandards OSI
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NB
Anche se il corso si focalizza sullo standard OSI per I bassi livelli del protocollo e su TCP/IP per I livelli più alti perché si tratta della soluzione più comune, molte organizzazioni utilizzano standard diversi ai livelli più alti (TCP/IP, IPX/SPX, SNA, AppleTalk, Net BEUI, etc).
Livello fisico e Data Link: OSIPraticamente sempre
Livelli alti: TCP/IPIl più frequente ma non l’unico
oppureIPX/SPX
oppure:SNA
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Alcuni Dettagli sulla Comunicazione verticale tra i livelli in un host
ed internetworking
Livello InternetLivello Data Link
Livello Fisico
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Comunicazione verticale nell’host che spedisce il messaggio
IP Packetgestore
livello Data Link
Host A
gestoreLivello Internet
gestoreLivello Fisico
Pacchetto IP
DL-T DL-HPacchetto IP
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Comunicazione verticale nell’host che spedisce il messaggio
Azioni al livello internet Si crea un pacchetto IP Si passa il pacchetto al livello data link
Azioni al livello data link Si crea un nuovo frame Incapsula il pacchetto IP nel campo dati del frame
aggiungendo un header e in alcuni casi un trailer Passa il frame al livello fisico
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Incapsulamento
L’incapsulamento si ottiene quando si mette un pacchetto nel campo dati di un frame.
TrailerA livello
Data LinkPacchetto IP nel
Campo dati del frame
Frame
HeaderA livello
Data Link
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Struttura pacchetti IP (IPv4)
Versione(4 bits)
Lunghezzaheader
(4 bits) Diff-Serv
(8 bits)Lunghezza totale
(16 bits)
Identificazione (16 bits) Flags (3 bits)
Fragment Offset(13 bits)
Protocollo (8 bits)1=ICMP, 6=TCP,
17=UDPTime to Live
(8 bits) Header Checksum (16 bits)
Bit 0 Bit 31La figura mostra l’organizzazione dei 32 Bit di ciascuna linea
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Struttura pacchetti IP(IPv4)
Indirizzo IP di chi spedisce il pacchetto (32 bits)
Data Field (dozens, hundreds, or thousands of bits)
Indirizzo IP del destinatario (32 bits)
PaddingOpzioni (if any)
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Pacchetti IPv6
IP Version 6 Packet
Source IP Address (128 bits)
Bit 0 Bit 31
Hop Limit(8 bits)
Next Header(8 bits)
Payload Length(16 bits)
VersionValueis 6
(0110)
Diff-Serv(8 bits)
Flow Label (20 bits)Marks a packet as part of a specific flow
Destination IP Address (128 bits)
Next Header or Payload (Data Field)
The IETF has defined a new version of IP.This is Internet Protocol Version 6 (IPv6).
The Version field value is 6 (0110).
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Pacchetti IPv6
Versione: ha valore 6 (0110)
Hop Limit: Come TTL in IPv4
Next Header Come Protocol in v4 ma identifica anche option headers
Campi indirizzo Ciascuno di 128 bits Permette di includere un numero quasi infinito di indirizzi IP Una delle maggiori motivazioni alla base di IPv6
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Comunicazione verticale sull' host a cui è destinato il messaggio
(Host B)
IP Packet
Pacchetto IP
DL-T IP Packet DL-H
gestoneLivello Internet
gestorelivello Data Link
gestoreLivello Fisico
Host B
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Comunicazione verticale sul host a cui è destinato il messaggio
(Host B)
Azioni del processo a livello fisico Converte segnali in bit di un Frame Passa il Frame al processo che gestisce il data
link
Azioni del processo a livello Data Link Controlla l’ header e il trailer (se esiste) del
Frame Estrae il pacchetto IP dal Frame Passa il pacchetto al livello internet
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Comunicazione verticale su uno Switch X1
Host A Switch X2
A B
Frame Frame
Switch X1
Porta 1Fisico
Porta 2Fisico
Porta 3Fisico
Porta 4Fisico
Processo a livello data link
1 2 3 4
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Comunicazione verticale su un Router R1
Porta 1 DL
Fisico
Livello internet
Porta 2DL
Porta 3DL
Porta 4DL
Fisico Fisico Fisico
Router R1
Switch X2
Il router R1 riceve frame dallo Switch X2 nella Porta 1.Porta 1 al livello DL si estrae il pacchetto.Porta 1 il pacchetto DL viene passato al livello internet.
IP Packet
Pacchetto IP
DL-T Pacchetto IP DL-H
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Comunicazione verticale su un Router R1
Fisico
Porta4 DL
Porta 1DL
Fisico
Livello internet
Porta 2DL
Porta 3DL
Fisico Fisico
Router R1
Router 2
Il livello Internet manda pacchetti in out sulla Porta 4.Il livello DL sulla Porta 4 incapsula i pacchetti in un frame.Il livello DL passa il frame sulla Porta 4 al livello fisicoIl livello fisico spedisce I bit come segnali al Router 2
IP Packet
Pacchetto IP
DL-T Pacchetto IP DL-H
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Dettagli dell'attivita' sui Frame in un Router
IPPacket
PPPT
PPPH
Programma a livello internet(Decisioni di instradamento)
ProgrammaA liv. Data Link
ProgrammaA liv. Data Link
1.
2.
Serial PortModem
TelephoneLinePPPUser PC
Interfaccia 1(ingresso)
Livellofisico
Interfaccia 2(uscita)Livellofisico
PrimoRouter
SecondoRouter
Standard fisiciE Data Link
Non conosciuti
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Un Frame che arriva a un Router
IPPacket
IPPacket
PPPT
PPPH
Programma a livello internet(Decisioni di instradamento)
ProgrammaA liv. Data Link
ProgrammaA liv. Data Link
1.
2.
3.
Serial PortModem
TelephoneLinePPPUser PC
Interfaccia 1(ingresso)
Livellofisico
Interfaccia 2(uscita)LivellofisicoPrimo
RouterSecondoRouter
Standard fisiciE Data Link
Non conosciuti
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Frame Relay Network
Decisioni di Routing (instradamento)
Tabella diRouting
Router ERouter G
Router H
Router F
TelephoneConnection
Incoming Packet
Token-RingLAN
Ethernet LAN
Router I
Destination HostUn pacchetto arriva su una porta
Su quale porta deve rispedire il pacchetto il router?
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Frame Relay Network
Una decisione di routing
Tabella diRouting
Router ERouter G
Router H
Router F
Token-RingLAN
Ethernet LAN
Router I
Destination HostL’host destinazione puo’ essere in una delle reti collegate al router. Il Router spedisce il pacchetto in quella rete
TelephoneSystem
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Una decisione di routing
Tabella diRouting
Router ERouter G
Router H
Router F
Frame Relay Network
Token-RingLAN
Ethernet LAN
Router I
??
?
?
Se l’host destinazione non e’ in una sottorete, il router deve selezionare il migliore next-hop router (NHR)
TelephoneSystem
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Frame Relay Network
Una decisione di routing
Tabella diRouting
Router ERouter G
Router H
Router F
TelephoneSystem
Token-RingLAN
Ethernet LAN
Router I
Destination HostNell’esempio, il router seleziona il NHR G sulla rete Frame Relay come MIGLIORE NHR, e spedisce il pacchetto al Router G.
![Page 60: Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione I protocolli di rete …gaspari/www/teaching/tic17.pdf · 2009-03-25 · Trasmissione ai livelli fisico data link e internet rete](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022022800/5c6a3dc009d3f20f298c48e5/html5/thumbnails/60.jpg)
Frame Relay Network
Una decisione di routing
Tabella diRouting
Router ERouter G
Router H
Router F
Token-RingLAN
Ethernet LAN
Router I
Una sottorete puo’ avere piu’ NHR
Non e’ abbastanza specificare una porta di una sottorete; bisogna anche specificare il NHR
TelephoneSystem
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Inviare il Frame back-out
Programma a livello internet(Decisioni di instradamento
ProgrammaA liv. Data Link
ProgrammaA liv. Data Link
SerialPort
ModemTelephoneLine PPPUser PC
Porta 1(Incoming)Physical
Layer
Porta 2(Outgoing)Physical
LayerFirst
Router
Next-HopRouter
IPPacket
IPPacket
DLT
DLH
5.
4.
6.
![Page 62: Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione I protocolli di rete …gaspari/www/teaching/tic17.pdf · 2009-03-25 · Trasmissione ai livelli fisico data link e internet rete](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022022800/5c6a3dc009d3f20f298c48e5/html5/thumbnails/62.jpg)
Conversione di formati
ProgrammaA liv. Data Link
ProgrammaA liv. Data Link
SerialPort
ModemTelephoneLine PPPUser PC
FirstRouter Second
Router
UnknownPhysical
andData LinkStandards
IPPacket
DLT
DLH
IPPacket
PPPT
PPPH
Programma a livello internet(Decisioni di instradamento
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Indirizzamento basato su indirizzi IP gerarchici
Network Part (non sempre 16 bits)Subnet Part (non sempre 8 bits)Host Part (non sempre 8 bits)Il Totale e’ sempre 32 bits.
128.171.17.13
Host 13126.171.17.13
CBA Subnet (17)
UH Network (128.171)The Internet
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Standards per I livelli di applicazione
NB: Gli standard a livello applicativo permettono dieseguire le tipiche applicazioni di rete utilizzandoregole condivise da tutti.
Ad esempio: la posta elettronica, il Web.Si analizzeranno nelle prossime lezioni alcuni di questi protocolli applicativi.
Livello applicazioneApp 1 App 2 App 3 App 4
Client PC
Rete o Internet
Server
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Livello applicazione
5 ApplicationUser Applications
HTTP SMTP ManyOthers DNS Routing
ProtocolsMany
Others
Supervisory Applications
TCP UDP4 Transport
IP3 Internet ICMP ARP
None: Use OSI Standards2 Data Link
None: Use OSI Standards1 Physical
A livello applicazione ci sonoapplicazioni utente e applicazioni di supervisione.
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Standards per I livelli di trasporto
NB: Gli standard a livello di trasporto possono connettere computer di tipo diverso;In genere gli standard a livello di trasporto sono affidabilie correggono eventuali errori.
Livelli di trasporto
App 1 App 2 App 3 App 4
Client PC
Rete o internet
Server
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Livello di trasporto
5 ApplicationUser Applications
HTTP SMTP ManyOthers DNS Routing
ProtocolsMany
Others
Supervisory Applications
TCP UDP4 Transport
IP3 Internet ICMP ARP
None: Use OSI Standards2 Data Link
None: Use OSI Standards1 PhysicalL'Internetworking riguarda i livelli
internet e di trasporto.Ci sono solo pochi standards a questi livelli.
![Page 68: Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione I protocolli di rete …gaspari/www/teaching/tic17.pdf · 2009-03-25 · Trasmissione ai livelli fisico data link e internet rete](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022022800/5c6a3dc009d3f20f298c48e5/html5/thumbnails/68.jpg)
Tipologie di Servizi di trasporto
Con connessione – garanzie TCP Senza connessione – velocità UDP
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TCP e UDP
Layer Protocol Connection-Oriented?
Reliable?
4 (Transport) TCP Yes Yes
4 (Transport) UDP No No
3 (Internet) IP No No
Lightweight orHeavyweight?
Heavyweight
Lightweight
Lightweight
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Esempio di primitive a livello di trasporto
• Cinque primitive standard per realizzare servizi con connessione.
![Page 71: Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione I protocolli di rete …gaspari/www/teaching/tic17.pdf · 2009-03-25 · Trasmissione ai livelli fisico data link e internet rete](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022022800/5c6a3dc009d3f20f298c48e5/html5/thumbnails/71.jpg)
Esempi di primitive a livello di trasporto
• Pacchetti spediti in una semplice interazione cliente servente a livello di trasporto in una rete orientata alle connessioni.
![Page 72: Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione I protocolli di rete …gaspari/www/teaching/tic17.pdf · 2009-03-25 · Trasmissione ai livelli fisico data link e internet rete](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022022800/5c6a3dc009d3f20f298c48e5/html5/thumbnails/72.jpg)
Spezzettamento dei messaggi a livello di trasporto
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Segmento TCP
Source Port Number (16 bits) Destination Port Number (16 bits)
Sequence Number (32 bits)First octet in data field
Acknowledgment Number (32 bits)Last octet plus one in data field of TCP segment being acknowledged
Window Size(16 bits)
Header Length(4 bits)
Reserved(6 bits)
Flag Fields(6 bits)
Options (if any)
TCP Checksum (16 bits) Urgent Pointer (16 bits)
Padding
Data Field
Bit 0 Bit 31
Flag fields are one-bit fields. They include SYN, ACK, FIN and RST.
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Transmission Control Protocol (TCP)
PCTransport Process
WebserverTransport Process
1. SYN (Open)
2. SYN, ACK (1) (Acknowledgement of 1)
3. ACK (2)
Open
3-Way OpenTCP e’ un protocollo basato su connessioni
(Connection-Oriented Protocol)
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Transmission Control Protocol (TCP)
PCTransport Process
WebserverTransport Process
1. SYN (Open)
2. SYN, ACK (1) (Acknowledgement of 1)
3. ACK (2)
4. Data = HTTP Request
5. ACK (4)
6. Data = HTTP Response
7. ACK (6)
Open(3)
CarryHTTPReq &Resp
(4)
I dati vengono trasferiti solo dopo aver stabilito la connessione
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Transmission Control Protocol (TCP)
Acknowledgements Viene segnalata la ricezione di ciascun segmento
TCP inviato (ack acknowledged), ad eccezione dei messaggi spediti per scopi di acknowledgement e reset (later)
Il processo che spedisce deve ascoltare per verificare che tutti i segmenti TCP sono stati ricevuti (acknowledged)
Se un certo segmento non e’ acknowledged in un tempo ragionevole, il mittente lo rispedisce
TCP e’ affidabile (reliable protocol)
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TCP e’ Reliable
E’ meglio fare la correzione degli errori una sola volta alla sorgente e alla destinazione piuttosto che ad ogni passo.
X X
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Transmission Control Protocol (TCP)
PCTransport Process
WebserverTransport Process
12. FIN (Close)
13. ACK (12)
14. FIN
15. ACK (14)
Close(4)
4-Way CloseNormale operazione di chiusura
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Transmission Control Protocol (TCP)
PCTransport Process
WebserverTransport Process
12. RST (Close)
Close(4)
ResetChiusura brusca
Senza AcknowledgementDi solito quando si verifica una condizione di errore
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers
Servers use wellknown port numbers for their major applications. Port 80 = HTTP Ports 20, 21 = FTP
Port 21 for supervisory information Port 20 for file transfers
Port 23 = Telnet Port 25 = SMTP (Email)
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers, Continued
Clients Use Ephemeral Port Numbers.
By IETF rules, Ports 49153 to 65535. Windows follows the rules.
Unix programs usually do not.
The client chooses a random ephemeral port number for each new connection.
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers, Continued
Registered Port Numbers Ports 1024 through 49151.
For nonmajor applications.
Unix does not follow the rules for port number ranges.
Unix uses some registered port numbers as ephemeral port numbers.
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers, Continued
Socket A socket is an IP address, a colon, and a port
number. Example: 128.171.17.13:80
For servers, specifies a specific application on a specific server.
For clients, specifies a specific connection on a specific client.
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers,
ContinuedClient 60.171.18.22
Webserver1.33.17.13
Port 80
From: 60.171.18.22:50047To: 1.33.17.13:80
SMTP Server123.30.17.120
Port 25
A connection has botha source and destination socket.
Socket is based on the packet IP addressesand the TCP or UDP port number fields
Ephemeral Source Port Number (50047)
Well-Known DestinationPort Number (80)
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers,
ContinuedClient 60.171.18.22
Webserver1.33.17.13
Port 80
From: 60.171.18.22:50047To: 1.33.17.13:80
From: 1.33.17.13:80To: 60.171.18.22:50047
SMTP Server123.30.17.120
Port 25
In two-way communication,the sockets are reversed
for transmissions inthe opposite direction.
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Use of TCP (and UDP) Port Numbers, Continued
Client 60.171.18.22
Webserver1.33.17.13
Port 80
From: 60.171.18.22:50047To: 1.33.17.13:80
From: 60.171.18.22:60003To: 123.30.17.120:25
SMTP Server123.30.17.120
Port 25
If a client connects to two servers,it will select different ephemeral port numbers(50047 and 60003) for the two connections
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Segmenti TCP e Datagram UDP
Sequence Port Number (16 bits) Destination Port Number (16 bits)
UDP Length (16 bits) UDP Checksum (16 bits)
Data Field
Bit 0 Bit 31UDP Datagram
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UDP Datagram
PCTransport Process
WebserverTransport Process
UDP Datagram
Close(4) Connectionless and Unreliable
Carica meno la rete rispetto a TCP
E’ utile quando la perdita occasionaleDi un messaggio di un applicazione non e’ un problema serio
Come per i messaggi regolari sullo stato della rete
Oppure quando non c’e’ tempo per ritrasmettere,Come per la trasmissione della voce
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TCP Versus UDP
TCP UDP
Layer
Message name
Processing powerrequired
Reliability
Connections?
Transport Transport
TCP segment UDP datagram
Reliable Unreliable
Connection-oriented Connectionless
Heavyweight Lightweight
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Layer 3 Switches and Routers in Site Internets
ToOtherSites
BorderRouter
Layer 3Switch
Layer 3Switch
L3
L3
EthernetWorkgroup
Switch
EthernetWorkgroup
Switch
Layer 3 switches are routers.
However, they are faster thantraditional software-basedrouters because they doprocessing in hardware.
Switches are faster than routers,so marketers invented “Layer 3 switch.
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Layer 3 Switches and Routers in Site Internets, Continued
ToOtherSites
BorderRouter Layer 3
Switch
Layer 3Switch
L3
L3
EthernetWorkgroup
Switch
EthernetWorkgroup
Switch
Layer 3 switches are routers.
However, hardware limitations meanthat they are limited routers.
They are not full multiprotocol routers.They only support TCP/IPand, sometimes, IPX/SPX.
This limits their usefulness.
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Layer 3 Switches and Routers in Site Internets, Continued
ToOtherSites
BorderRouter
Layer 3Switch
Layer 3Switch
L3
L3
EthernetWorkgroup
Switch
EthernetWorkgroup
Switch
Layer 3 switches are routers.
However, hardware limitations meanthat they are limited routers.
They usually cannot connect toWANs because they usually only implement
Ethernet at the data link layer.
A router is normally used at the border.
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Layer 3 Switches and Routers in Site Internets, Continued
ToOtherSites
Router Layer 3Switch
Layer 3Switch
L3
L3
EthernetWorkgroup
Switch
EthernetWorkgroup
Switch
Like traditional routers, L3 switchesrequire considerable management labor.
Therefore, they usually do notreplace workgroups switchesat the bottom of the hierarchy.
User
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Internet Control Message Protocol (ICMP) for Supervisory
Messages
Host UnreachableError Message
Router
EchoReply
Echo Request(Ping)IP was created to deliver packets.
ICMP was created to supportsupervisory messages at the internet layer.
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Internet Control Message Protocol (ICMP) for Supervisory Messages,
Continued
Host UnreachableError Message
Router
ICMPMessage
IPHeader
EchoResponse
Echo Request(Ping)
ICMP messages arecarried in the data fields
of IP packets.
There are no transportor application layer messages.
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Internet Control Message Protocol (ICMP) for Supervisory Messages,
Continued
Host UnreachableError Message
Router
ICMPMessage
IPHeader
EchoReply
Echo Request(Ping)ICMP error messages
advise senders of delivery problems.
This is not reliability;there is no automatic error correction.
This is only error advisement.
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Internet Control Message Protocol (ICMP) for Supervisory Messages,
Continued
Host UnreachableError Message
Router
ICMPMessage
IPHeader
EchoReply
Echo (Ping)
Echo messages can be used to “ping”IP addresses or host names.
Pinged hosts reply with echo reply messages.This response indicates that the host is active.
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Internet Control Message Protocol (ICMP) for Supervisory Messages
“Host Unreachable”
Error Message
Router
“Echo”“EchoReply”
ICMP Message IP Header