Guida al networking

1. Guida alle reti
Anno formativo 2007/08
Mail: ferretto.massimo@esip.it
Sype: ferretto.massimo65
Msn: massimoferretto@hotmail.com

2. Moduli
• Concetti fondamentali di una rete (M1)
• Switching (M2)
• Routing (M3)
• Reti wirless (M4)
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 2

3. Guida all’etichette
Etichetta Descrizione
Revisione di contenuti svolti
Ripasso
Descrizione degli aspetti teorici
Teoria dell’argomento in svolgimento
Descrizione di una procedura da seguire
Procedura
Esercitazione
Consegna
Formatore Massimo Ferretto 3 aggiornamento settembre 2007

4. Unità didattiche modulo M1
• Unità 1.1: Elementi di matematica
• Unità 1.2: Modello ISO/OSI
• Unità 1.3 : Il protocollo TCP/IP
• Unità 1.4 : Elementi costitutivi di una rete
• Unità 1.5 :Gli aspetti fisici di una rete
• Unità 1.6: Gli aspetti logici di una rete
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5. Argomenti unità 1.1
• Il sistema di numerazione binario
• Il sistema di numerazione esadecimale
• Elementi di logica booleana
• Unità di misura e conversione
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6. Teoria
Il sistema di numerazione binario
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7. Teoria
Il sistema di numerazione binario
• Vediamo il metodo di conversione da decimale a
binario.
– Supponiamo di voler trasformare il numero 145 in binario
• 128 sta nel 145 con l’avanzo di (145-128) 17
• 64 non sta nel 17
• 32 non sta nel 17
• 16 sta nel 17 con l’avanzo di (17-16) 1
• 8 non sta nell’ 1
• 4 non sta nell’ 1
• 2 non sta nell’ 1
• 1 sta nell’ 1 con l’avanzo di 0
– Risultato della conversione 10010001
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8. Teoria
Il sistema di numerazione binario
• Vediamo il metodo di conversione da binario a
decimale.
– Supponiamo di voler trasformare il numero 10101011 in
decimale
• 2^0 * 1 = 1 +
• 2^1 * 1 = 2 +
• 2^2 * 0 = 0 +
• 2^3 * 1 = 8 +
• 2^4 * 0 = 0 +
• 2^5 * 1 = 32 +
• 2^6 * 0 = 0 +
• 2^7 * 1 = 128
– Risultato della conversione 171
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9. Teoria
Il sistema di numerazione esadecimale
• L’utilizzo dei numeri esadecimali è comune dove si
dovrebbero utilizzare troppe cifre binarie per
esprimere un valore.
• Ad esempio nei router cisco il registro di
configurazione è espresso attraverso una
numerazione esadecimale.
• Ad esempio l’espressione binaria
0010000100000010 equivale a 2102 in esadecimale
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10. Teoria
Il sistema di numerazione esadecimale
• Quattro cifre in binario sono espresse
attraverso una sola cifra esadecimale che si
rappresenta attraverso numeri da 0 a 9 e
lettere da A a F
• Nella tabella seguente sono riportate le
possibili combinazioni di quattro cifre binarie
espresse in esadecimale.
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11. Teoria
Il sistema di numerazione esadecimale
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12. Teoria
Il sistema di numerazione esadecimale
• Per la conversione da esadecimale in binario, si
divide il numero binario in gruppi da quattro cifre e
attraverso la tabella precedente si effettua la
conversione.
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13. Teoria
Il sistema di numerazione esadecimale
• Ad esempio 10101110 lo si riduce a
1010 1110 che tradotto in esadecimale
diventa AE
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14. Teoria
Elementi di logica booleana
• L’uscita
dell’operatore
prodotto logico si
trova a valore alto se
tutti gli ingressi si
trovano a valore alto.
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15. Teoria
Elementi di logica booleana
• L’uscita dell’operatore
somma logica si trova
a valore alto se almeno
uno degli ingressi si
trova a valore alto.
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16. Teoria
Unità di misura e conversione
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17. Fine unità 1.1

18. Argomenti unità 1.2
• Dalle reti locali alle reti globali
• Architetture di rete stratificate e modello ISO/OSI
• Protocolli Internet e loro relazioni con i livelli
ISO/OSI
• Significato dei primi tre livelli ISO/OSI per le LAN
• Limiti del modello ISO/OSI e nuove tecnologie di
LAN
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19. Teoria
Dalle reti locali alle reti globali
• DAN – Desktop Area Network (1 m)
• PAN – Personal Area Network (10 m)
• OAN – Office Area Network (100 m)
• LAN – Local Area Network (1 km)
• CAN – Campus Area Network (10 km)
• MAN – Metro Area Network (100 km)
• WAN - Wide Area Network (1000 km)
• GAN - Global Area Network (10000 km)
N.B. --- I termini in rosso non sono degli standard
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20. Teoria
Architetture di reti a strati
• Livello superiore: un'applicazione mette a
disposizione dell'utente alcune funzionalita'
• Livello inferiore: un dispositivo fisico immette e/o
estrae un segnale in un conduttore fisico
• Distanza eccessiva per quot;appoggiarequot; il livello
superiore direttamente su quello inferiore
• Necessita' di inserire livelli intermedi per affrontare il
problema per gradi (passo-passo)
• Individuare concetti (astrazioni) quot;naturaliquot;
chiaramente identificabili e riconoscibili
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21. Teoria
Modello ISO/OSI
• ISO - International Standards Organization
• OSI - Open Systems Interconnection
• ISO 7498 - Basic Reference Model
• Obbiettivi
– fornire base comune per sviluppo di standard per l'interconnessione di sistemi
informatici
– fornire un modello di riferimento rispetto al quale confrontare architetture di
rete proprietarie e non
• Non-obbiettivi
– definire servizi o protocolli specifici e relativi standard
• Altri enti: ANSI, ETSI, IEEE, ITU-T (ex CCITT)
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22. Teoria
Modello ISO/OSI: principi
• Architettura di comunicazione a livelli (layer)
• Ogni entita' (entity) atta a comunicare e' univocamente
attribuita a un quot;suoquot; livello
• Le entita' di livello N si interfacciano solo con quelle del
livello N-1 o con quelle del livello N+1 tramite i Service
Access Point (SAP)
• Le entita' di livello N comunicano solo con quelle di
livello omologo (peer entities) come specificato da
opportuni protocolli, a tal fine interfacciandosi con
entita' di livello N-1
• Entita' di livello 1 comunicano direttamente usando i
canali trasmissivi che le connettono
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23. Teoria
Modello ISO/OSI: interfacciamento
Entita' di livello N Entita' di livello N
N-1 SAP N-1 SAP N-1 SAP
Interfaccia tra i livelli N e N-1
Entita' di livello N-1 Entita' di livello N-1
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 23

24. Teoria
Modello ISO/OSI: comunicazione tra sistemi
Interfaccia tra i livelli N+1 e N
Protocollo di livello N
Entita' di livello N Entita' di livello N
Interfaccia tra i livelli N e N-1
Protocollo di livello N-1
Entita' di livello N-1 Entita' di livello N-1
Interfaccia tra i livelli N-1 e N-2
SISTEMA A SISTEMA B
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25. Teoria
Modello ISO/OSI: i sette livelli
Applicazione
• Livello 7 - Applicazione Presentazione
• Livello 6 - Presentazione
• Livello 5 - Sessione Sessione
• Livello 4 - Trasporto Trasporto
• Livello 3 - Rete Rete
• Livello 2 - Dati
Dati
• Livello 1 - Fisico
Fisico
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26. Teoria
Livello fisico
• Compito: trasmettere sequenze
binarie sul canale trasmissivo Applicazione
• Mezzo trasmissivo Presentazione
– cavo: materiale (metallo, vetro), struttura
(rivestimento, schermatura, numero di
Sessione
conduttori), lunghezza, sezione, attenuazione,
impedenza, diafonia, apertura numerica,
connettori, raggi di curvatura, tecniche di posa, Trasporto
etc.
– etere: antenna (tipo, forma, guadagno), forma Rete
dei lobi, distanza da ostacoli, etc.
• Segnali Dati
– frequenza, tensione, potenza, codifica,
Fisico
modulazione (in banda base, di fase, di
frequenza, di ampiezza), etc.
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27. Teoria
Livello dati
• Compito: trasmettere trame
(frame) con quot;sufficientequot; Applicazione
affidabilita' tra due entita' Presentazione
direttamente connesse, rilevare
errori di trasmissione e (atipico in Sessione
LAN) eventualmente correggerli Trasporto
• Trama Rete
– delimitazione, ordinamento dei bit, suddivisione
in campi, indirizzi, etc.
Dati
• Rilevazione e correzione errori
– FCS (Frame Control Sequence), codici Fisico
autocorreggenti, ritrasmissione, etc.
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28. Teoria
Livello rete
• Compito: gestire l'instradamento di
trame attraverso sistemi intermedi, Applicazione
ed eventualmente trovare percorsi Presentazione
alternativi in caso di guasti
• Algoritmi di instradamento Sessione
– definizione e/o apprendimento (completo o parziale)
della topologia della rete, calcolo del percorso su base Trasporto
locale e/o globale, riconfigurazione in caso di guasti,
etc. Rete
• Non necessariamente garantisce Dati
– affidabilita' della trasmissione delle trame, non
duplicazione alla destinazione, rispetto alla
Fisico
destinazione del loro ordine di invio
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29. Teoria
Livello trasporto
• Compito: trasferire l'informazione
end-to-end affidabilmente e Applicazione
trasparentemente, ottimizzando Presentazione
l'uso delle risorse
• Affidabilita' Sessione
– tutte le trame arrivano a destinazione, in copia unica
e in ordine Trasporto
• Trasparenza
– quot;formaquot; dell'informazione qual'era alla sorgente Rete
conservata a destinazione
• Ottimizzazione Dati
– traffico riparito sui canali disponibili, prevenzione
della congestione della rete Fisico
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30. Teoria
Livello sessione
• Compito: gestire il dialogo end-to-
end tra due programmi applicativi Applicazione
che debbono comunicare Presentazione
• Dialogo Sessione
– garantire la mutua esclusione nell'utilizzo di risorse
condivise, intercalare domande e risposte garantendo Trasporto
la consequenzialita'
• Sincronizzazione Rete
– stabilire punti intermedi nella comunicazione rispetto Dati
ai quali entrambe le parti abbiano la garanzia che
quanto accaduto quot;primaquot; sia andato a buon fine Fisico
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31. Teoria
Livello presentazione
• Compito: gestire la sintassi
dell'informazione lungo l'intero Applicazione
percorso end-to-end, convertendo Presentazione
l'uno nell'altro i vari formati Sessione
• Sintassi astratta
– definizione formale dei dati scambiati dagli applicativi Trasporto
• Sintassi concreta locale Rete
– come i dati sono rappresentati sui singoli sistemi
• Sintassi concreta di trasferimento Dati
– come i dati sono rappresentati lungo il percorso
Fisico
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32. Teoria
Livello applicazione
• Compito: definire i servizi attraverso Applicazione
cui l'utente (non necessariamente
Presentazione
umano) utilizza la rete, con tutte le
relative interfacce di accesso Sessione
• Servizi di utente Trasporto
– terminale virtuale, trasferimento di file, posta
elettronica, servizi di directory, etc. Rete
• Servizi di sistema operativo Dati
– risoluzione di nomi, localizzazione di risorse,
sincronizzazione degli orologi tra sistemi diversi, Fisico
controllo di diritti di accesso, etc.
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33. Teoria
Protocolli internet e relazioni con il modello
ISO/OSI
Application
Presentation Application
Session
Transport Transport
Network Internetwork
Data Link
Network
Physical Link
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 33

34. Teoria
Protocolli internet e relazioni con il modello
ISO/OSI
Application
FTP, TELNET,
Presentation RSH, RCP
RLOGIN, etc.
Session
Transport TCP
Network IP
Data Link
Network
Physical Link
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 34

35. Teoria
Protocolli Internet: livello trasporto
• TCP (Transmission Control Protocol) Protocollo
connesso, affidabile; mette a disposizione flussi
bidirezionali di byte simili ai file e alle pipe di Unix
• UDP (Universal Datagram Protocol) Protocollo non
connesso, inaffidabile; mette a disposizione un
servizio di invio di datagram (una quot;promozionequot; a
livello trasporto dei pacchetti IP)
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36. Teoria
Significato dei primi tre livelli ISO/OSI nelle LAN
• Primi tre livelli: significato end-to-end limitato o
nullo nel modello ISO/OSI tradizionale
• Sistemi intermedi che operano ai soli primi tre livelli
sono quot;invisibiliquot; ai livelli superiori
• Possibilita' di segmentare ai livelli 1-3 le reti a
tecnologia omogenea
• Possibilita' di raccordare ai livelli 2-3 (e 7) le reti a
tecnologia eterogenea
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 36

37. Teoria
Comunicazione peer to peer: livello uno
Applicazione Applicazione
Presentazione Presentazione
Sessione Sessione
Trasporto Trasporto
Rete Rete
Dati Dati
Fisico Bits Fisico
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 37

38. Teoria
Comunicazione peer to peer: livello due
Applicazione Applicazione
Presentazione Presentazione
Sessione Sessione
Trasporto Trasporto
Rete Rete
Dati Frames Dati
Fisico Fisico Fisico Fisico
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 38

39. Teoria
Comunicazione peer to peer: livello tre
Applicazione Applicazione
Presentazione Presentazione
Sessione Sessione
Trasporto Trasporto
Rete Packets Rete
Dati Dati Dati Dati
Fisico Fisico Fisico Fisico
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 39

40. Teoria
Limiti del modello ISO/OSI
• Modello sviluppato quando i canali erano
relativamente lenti e inaffidabili: conveniente il
controllo/correzione errori per ogni tratta
• Oggi i canali sono veloci e affidabili: assai piu'
conveniente confinare quot;ai bordiquot; della rete il
controllo e la correzione degli errori
• Avviata da tempo la “rimozione” di tutto ciò che sta
sotto il Livello 3 (soprattutto WAN)
– P.es. IP-over-WDM, IP-over-SDH, IP-over-MLDS, etc.
formatore: Ferretto Massimo aggiornamento: settembre 2007 40

41. Fine unità 1.2