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Reti(già “Reti diCalcolatori”)
RenatoLoCigno eMicheleSegata
AA2016-2017
http://disi.unitn.it/locigno/teaching-duties/reti
2
Copyright
Quest’operaèprotettadallalicenza:
CreativeCommonsAttribuzione-Noncommerciale-Nonoperederivate2.5ItaliaLicense
Peridettagli,consultarehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione
Organizzazione• Teoria(dominante)• Esercizi(servonoacapirelateoria)equalchelaboratorio• Gliesercizisonopropostiinsiemeallateoria,espessolasoluzioneèsoloaccennata– Rivedeteliacasa– Secisonodubbi,chiedetelalezionedopo
• Sulsitodelcorsositrovaildettagliodellelezionisvolte– Lucidi– Giornidilezione/esercitazione– Informazionivarie,contatti,labachecadelcorso,ledatediesame,…
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 3
Organizzazione
• Introduzioneedefinizionigenerali• modelliarchitetturale(OSIeTCP/IP)eprospettivastorica• Livelloapplicativo(http,ftp,telnet,...)• Livelloditrasporto(UDP/TCP)• Livellorete(IP)• LivelloDataLink(Ethernet)• LivelloFisico(mezzitrasmissivietrasmissionedisegnalidigitalieanalogici)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 4
Modalitàd’esame
• Scritto,basatosuesercizicomequelliaccennatialezioneesudomande,ancheteoricheeancheinter-argomento,teseacapireillivellodiapprendimentodeiconcettifondamentaliedellebasi.Sonodisponibilituttigliscrittivecchi...senzasoluzioni.
• L’oraleintegraloscritto,inparticolarese:– Scrittovicinoallasufficienza– Cisonodubbisulloscritto– Perconfermarevotialti(>27)
• Salvocasi particolari loscritto conta 2/3el’orale 1/3delvotofinale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 5
Libriditesto
• J.Kurose,K.Ross,”ComputerNetworking:ATopDownApproach,” 7thedition,Addison-Wesley– Consiglio diusare laversione inglese,anche seil corso è initaliano
– Anche a6a ela5a edizioni possono anche snfsre bene
• Altri testi consigliati– A.Tanenbaum,“RetidiCalcolatori,”Pearson,Prentice Hall– D.Comer,“InternetworkingwithTCP/IP”vol.1
• Materiale supplementare è disponibile insul sito delcorso insieme alle slidesdelle lezioni
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Scopodelcorso
• Fornirelebasiconcettualietecnologicheperle“RetidiCalcolatori”e,ingenerale,perisistemidistribuitieleretiditelecomunicazione– ades.Local AreaNetwork,Internet, telefoni,WSN,…
• Cioccuperemodi:– protocollidicomunicazione– architetturedeidiversielementichecompongonounarete
• Approccio“top-down”– partiamodaconcettieprincipigenerali(conInternetcome
riferimento)– passiamoallivelloapplicativo
• trasmissionedimessaggi– poisemprepiù “dentro”laretefinoallivellofisico
• trasmissionedipacchetti,bit,segnali
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 7
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 8
Servizi efunzioninelle reti
ditelecomunicazione
ITUedIETF• LaInternationalTelecommunicationUnion(ITU)èunentedi
standardizzazionelegalmentericonosciuto(ONU)cheregolamentailfunzionamentodelleretiditelecomunicazione– MoltedelledefinizionidatesonoripresedastandardITU– GlistandardITUsichiamano“recommendation”
• LaInternetEngineeringTaskForce(IETF)èunentedistandardizzazionedifatto(nonlegalmentericonosciuto)chedefinisceilfunzionamentodeiprotocollicheregolanoilfunzionamentodiInternet– LamaggiorpartediquestocorsoèlegatoaglistandarddiInternet,
chiamatiRFC(RequestForComment)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 9
Definizioni
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 10
• Comunicazione:trasferimentodiinformazionisecondoconvenzioniprestabilite
• Telecomunicazione:qualsiasitrasmissioneericezionedisegnalicherappresentanosegni,scritturaimmaginiesuono,informazionidiqualsiasinatura,attraversocavi,radiooaltrisistemiotticieelettromagnetici
Esempio1
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 11
• Gliapparecchitelefonicisonoterminalidiutentecollegatiaunaretechefornisceserviziditelecomunicazione.Ilservizioèlatelefonia.
RETEDI
TLC
Esempio2:Internet• host=sistema terminale• applicazioni direte
• collegamenti– rame,fibra ottica,onde
elettromagnetiche,satellite
• router: instrada i pacchettiversolaloro destinazionefinale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 12
Rete domestica
Rete aziendale
Rete mobile
ISP nazionaleo internazionale
ISP distrettuale
PC
server
Portatile
Telefonocellulare
router
Collegam.cablato
Punti diaccesso
SERVIZI E APPLICAZIONI
Servizieapplicazioni
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 13
• ServizieapplicazionisonopraticamentesinonimiinInternet• Sonociòchevediamodellaretecomeutenti• Laretesupportailservizio
tramiteopportunefunzioni
Definizioni
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 14
• Servizioditelecomunicazione:ciòchevieneoffertodaungestorepubblicooprivatoaipropriclientialfinedisoddisfareunaspecificaesigenzaditelecomunicazione
• Funzioniinunareteditelecomunicazioni:operazionisvolteall’internodellaretealfinedioffrireiservizi
Funzioni:esempi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 15
• Sollevandoilmicrotelefono(oschiacciandoiltastoinvio/verdesulcellulare!!)siindicaallaretel’iniziodiunaproceduradichiamata
• “clikkando”suunlinkinunbrowsersiindicaallefunzionidiretedelpropriohost discaricareunapaginaweb(ounfilmatoo...)
Definizioni
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 16
• Trasmissione:iltrasferimentodisegnalidaunpuntoaunoopiùaltripunti
• Commutazione:ilprocessodiinterconnessionediunitàfunzionali,canaliditrasmissioneocircuitiditelecomunicazioneperiltemponecessarioperiltrasferimentodisegnali
• Segnalazione:loscambiodiinformazionicheriguardanol’apertura,ilcontrolloelachiusuradiconnessionielagestionediunareteditelecomunicazione
Servizi:classificazione
• Iservizioffertidaunaretepossonoessereclassificatiinbaseascelte“qualitative”– Orientatiallaconnessioneomeno– Diffusivi/interattivi– Conversazionaliomeno– Multimedialiomonomediali– Servizidibase/aggiuntivi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 17
SERVIZIDITELE-COMUNICAZIONE
ORIENTATIALLACONNESSIONE
INTERATTIVI
CONVERSAZIONALI
MONOMEDIALI
MULTIMEDIALI
NONCONVERSAZIONALI
MONOMEDIALI
MULTIMEDIALI
DIFFUSIVI
MONOMEDIALI
MULTIMEDIALI
NONORIENTATIALLACONNESSIONE
DIFFUSIVI
MULTIMEDIALI
MONOMEDIALI
INTERATTIVI
NONCONVERSAZIONALI
MULTIMEDIALI
MONOMEDIALI
CONVERSAZIONALI
MULTIMEDIALI
MONOMEDIALI
SERVIZIAGGIUNTIVI
TV
TELEFONO
RADIO
CHATWEB E-MAILSOCIAL
NETWORK
ALLARMI
TELELAVORO
TRASF.FILE
SEGRETERIA PECALLEGATI
Tassonomia dei servizi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 18
Servizi:caratteristiche
• Iservizipossonoancheesserecaratterizzatiinbaseacriteripiù“quantitativi”– Ritardodiconsegna– Perditadiinformazione– Quantitàdiinformazionedatrasmettere– Sincronizzazionetrasorgenteedestinazione– Dimensionedelleunitàdati– ...
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 19
Banda,capacità,velocità(1)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 20
• Teoriadeisegnali:o Banda=ampiezzaspettralediunsegnaleodiuncanaletrasmissivo
• Retiditelecomunicazione:o Banda=quantitàdidati(bit)perunitàditempo(secondi)
• Capacitàdiuncanale:massimavelocitàtrasmissiva(bit/s)delcanaleo dipendedallatecnologiaconcuisonorealizzatitrasmettitoreericevitoreedal“mezzo”trasmissivo
Banda,capacità,velocità(2)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 21
• Traffico offerto: quantità di dati per unità di tempo che una sorgente cerca di inviare in rete
• Traffico smaltito (Throughput): porzione di traffico offerto che riesce ad essere consegnata correttamente alla destinazione
• Relazioni:o Throughput ≤ capacità del canale o Throughput ≤ traffico offerto
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 22
CanaliModalità dicomunicazione
Topologie
Reteditelecomunicazione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 23
• Definizione:o Rete: uninsiemedinodiecanalichefornisceuncollegamentotradueopiùpuntiperpermetterelatelecomunicazionetraessià GRAFI
• Sichiamanodo unpuntoincuiavvienelacommutazione(unrouterinInternet)
• Sichiamacanale unmezzoditrasmissioneoppureuncollegamentologico,realizzatotramitediversimezziditrasmissione(es.ilcollegamentoaInternetdacasa,unafibraottica,ilcollegamentotrasmartphone estazioneradiobaseLTE)
Tipidicanale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 24
CanalePunto-Punto• Duesolinodicollegatiagliestremidelcanale
A B
Tipidicanale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 25
CanaleMulti-Punto• Piùnodicollegatiadununicocanale:unnodomasterenumerosislave
Slave
Master
Tipidicanale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 26
CanaleBroadcast• Ununicocanaledicomunicazione,condivisodatuttiinodi
• L’informazioneinviatadaunnodoèricevutadatuttiglialtri
• Idatitrasmessidevonocontenerel'indirizzodelnododestinazione
AP
Topologie delle reti
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 27
• Ladisposizionedinodiecanalidefiniscelatopologiadellareteditelecomunicazione
• UnatopologiadireteèdefinitadaungrafoG=(V,A)
o V=insiemedeivertici(raffiguratidacerchi- nodi)
o A=insiemedegliarchi(raffiguratidasegmenti- canali)
Topologie delle reti
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 28
• Gliarchipossonoessere:o diretti(segmentiorientati- canaliunidirezionali)
o nondiretti(segmentinonorientati- canalibidirezionali)
• Definiamo:o N=|V|o C=|A|
Topologie amaglia completa
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 29
• C=N(N-1)/2• Vantaggio:tolleranzaaiguasti(moltipercorsi
traduenodi) • Svantaggio:elevatonumerodicanali• Esistonomoltipercorsialternativi,maunsolo
percorsodiretto(1solocanale) • Esisteunasceltaovviadipercorsoaminima
distanza• Èusatasoloquandoinodisonopochioppure
nelleretilogichedoveil“canale”nonimplical’usodirisorsefisiche(es.P2P)
A
E B
CD
Topologia adalbero
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 30
• C=N-1• Svantaggio:vulnerabilitàaiguasti(soloun
percorsotraduenodi) • Vantaggio:bassonumerodicanali• Èusataperridurreicostiesemplificarela
stesuradeicanali• Esisteunasolasceltadipercorsotraogni
coppiadinodi
A
E B
CD
Topologia astella
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 31
• C=N(centrostellanonènodo) • Svantaggio:vulnerabilitàaiguastidel
centrostella• Vantaggio:bassonumerodicanali• E’usataperridurreicostiesemplificarela
stesuradeicanali• Ogninodohaun’unicasceltadipercorso
possibile• Tuttalacomplessitànellasceltadei
percorsièdemandataalcentrostella• Usatanelleretilocali,nelleretivia
satellite,nelleretiradiocellulari
A
E B
CD
Topologia amaglia (mesh)
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 32
• N-1<C<N(N-1)/2• Svantaggio:topologianonregolare• Vantaggio:tolleranzaaiguastienumero
dicanaliselezionabileapiacere• Instradamentocomplesso:esisteun
elevatonumerodipercorsialternativi• Èlapiùusata(Internet,telefonia)
A
E B
CD
Topologia adanello
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 33
• Puòessereunidirezionaleobidirezionale
Topologia adanello
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 34
• C=N/2 perl’anellounidirezionale• C=N perl’anellobidirezionale• Èmoltousatainretilocaliemetropolitaneepercostruire
topologiemagliate realizzatecomeanelligiustapposti• Esistonounooduepercorsipossibiliperognicoppiadinodi
Topologia adanello
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 35
• Incasodiguastol’anellobidirezionaleassicuralasopravvivenzadellarete(acapacitàdimezzata):l’anellobidirezionaleèlapiùsemplicetopologiacheconsenteuninstradamentoalternativoincasodiguasto.
Topologia abus
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 36
• C=N-1perilbusattivo(casoparticolaredialbero)
• C=1perilbuspassivo• Esisteunasolasceltapossibiledi
percorsotraognicoppiadinodi• Usata (unavolta,ormaisempremeno)
inretilocali
A
E B
CD
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 37
Internet:unapanoramicacontestualizzata
Che cos’è Internet?• host=sistema terminale• applicazioni direte
• collegamenti– rame,fibra ottica,onde
elettromagnetiche,satellite
• router: instrada i pacchettiversolaloro destinazionefinale
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 38
Rete domestica
Rete aziendale
Rete mobile
ISP nazionaleo internazionale
ISP distrettuale
PC
server
Portatile
Telefonocellulare
router
Collegam.cablato
Punti diaccesso
OggiInternetèanche...
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 39
Il web server più piccolo del mondohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Cornice IPhttp://www.ceiva.com/
Tostapane Web +previsioni del tempo
Telefonia Internet
Checos’èInternet
• Un insieme diprotocolli: definisce il formato el’ordine dei messaggiscambiati fra dueopiù entità incomunicazione– es.:TCP,IP,HTTP,Skype,Ethernet
• Internet:“retedelle reti”– struttura gerarchica– Internetpubblica eintranetprivate
• StandardInternet– RFC:Requestforcomments– IETF:InternetEngineeringTaskForce
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 40
Rete domestica
Rete aziendale
Rete mobile
ISP nazionaleo internazionale
ISP distrettuale
Che cos’è Internet
• Infrastruttura dicomunicazioneperapplicazioni distribuite:– Web,VoIP,e-mail,giochi,e-commerce,condivisione difile
• Servizi forniti alle applicazioni:– servizio affidabile dallasorgente alla destinazione
– Servizio “besteffort”(nonaffidabile)senza connessione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 41
Aiconfinidellarete
• sistemi terminali (host):– fanno girare programmi applicativi– es.:Web,e-mail– situati all’estremità diInternet
• architettura client/server– L’host clientrichiede ericeve un
servizio daunprogramma serverinesecuzione su unaltro terminale
– es.:browser/serverWeb;client/servere-mail
• architettura peertopeer– uso limitato (oinesistente)diserver
dedicati– es.:Skype,BitTorrent
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 42
client/server
peer to peer
Lastrutturadella rete• Nella periferia della rete:
– applicazioni esistemi terminali– reti,dispositivi fisici– collegamenti cablati ewireless
• Alcentro (core)della rete:– routerinterconnessi– laretedelle reti
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 43
Cos’èunprotocollo?
Protocolliumani:• “Cheoresono?”• “Hounadomanda”• Presentazioni
…inviodispecificimessaggi…quandoilmessaggioèricevuto,
vengonointrapresespecificheazioni,osiverificanoaltrieventi
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 44
Protocollidirete:• Dispositivihardwaree
software,nonumani• Tuttal’attivitàdicomunicazione
inInternetègovernatadaiprotocolli
Unprotocollodefinisceilformatoel’ordinedeimessaggiscambiatitradueopiùentitàincomunicazione,cosìcomeleazioniintrapreseinfaseditrasmissionee/oricezionediunmessaggioodiun
altroevento
Cos’èunprotocollo?
Protocolloumanoeprotocollodirete
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 45
Ciao
Ciao
Sai l’ora?
2:00
Richiesta di connessione TCP
Risposta diconnessione TCP
Get http://www.awl.com/kurose-ross
<file>tempo
Componentidiunprotocollo
• Sintassi– Insiemedeiformati(intestazioni,tag,...)checonsentonoilriconoscimentodiunmessaggio
– Alivellofisicositrattadisegnali,correnti,tensioni,...– Alivellipiù alti dinumero dibit/byte,segnificato dicampi,tag(es.html)
• Semantica– Algoritmichedefinisconoilfunzionamentodiunprotocollo,es.seunpacchettovienepersoallorabisognaritrasmetterlo
• Temporizzazione– Logicatemporaledifunzionamentodiunprotocollo,timeout(es.perritrasmettereunpacchettoinmancanzadiACK),eventi,...
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 46
Cos’èunprotocollo
• Unmododicomunicaretradueentitàastratte,tipicamentedueprocessisuuncalcolatore
• Unprotocollovienedefinitotradueentità“pari”(opeer ininglese)inquantoentitàche“parlanolastessalingua”
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 47
Entità A Entità BPROTOCOLLO
FLUSSODIINFORMAZIONI
Internetèunprotocollo?
• NO,Internetèl’insiemedelleretiedeiservizibasatisull’architetturaprotocollarechiamataTCP/IP
• ArchitetturaProtocollare(opila,ostack):insiemedeiprotocolliedellelorointer-relazionichedefinisconounaarchitetturalogicaefisicadicomunicazione
Reti- RenatoLoCigno- Introduzione 48
Entità A3 Entità B3PROTOCOLLO3
Entità A2 Entità B2PROTOCOLLO2
Entità A1 Entità B1PROTOCOLLO1
FLUSSODIINFORMAZIONI
stack