Gerarchia di protocolli e servizi. Il modello ISO/OSI. Il protocollo TCP/IP

1. Gerarchia di protocolli e servizi. Il modello ISO/OSI. Il protocollo TCP/IP Corso di Informatica ITC – Salesiani Vomero Prof. Luigi Ilardi

2. Inquadramento • Prerequisiti: terminologia fondamentale inerente hardware e software dei calcolatori, conoscenze dell’architettura e apparati di rete • Obiettivi: conoscenza del concetto di protocollo, capacità di saper associare a diversi servizi i rispettivi protocolli • Materia: Informatica 2

3. Argomenti della lezione • Premessa • Che cos'è un Protocollo • Introduzione al modello ISO/OSI • Introduzione Protocollo TCP/IP • Confronto ISO/OSI eTCP/IP

4. Reti di calcolatori • Insieme di calcolatori collegati tra loro, in grado di scambiarsi informazioni • Il collegamento può utilizzare tecnologie varie (fili elettrici, onde radio, fibre ottiche) • L’insieme dei calcolatori è in genere eterogeneo (sia per architettura hardware, che sistema operativo) 1010 1010000101 4

5. Comunicazione Umanistica 5

6. Comunicazione schematica tra computer 6

7. Protocolli e standard • Per consentire un qualsiasi tipo di comunicazione occorre stabilire delle convenzioni tra le macchine (i nodi) che intendono “colloquiare” su una rete . • Con il termine protocollo di retesi indica l’insieme di regole di comunicazione che devono essere seguite da due o più interlocutori affinché siano in grado di capirsi. 7

8. Protocolli e standard • Per scambiarsi dati due entità devono accordarsi su un protocollo • Il protocollo definisce le regole da seguire per il trasferimento dei dati • Sintassi - formato dei dati (campi del pacchetto) • Semantica - significato (uso dei campi del pacchetto) • Sincronizzazione – modalità di invio dei dati quando mittente e destinatario elaborano i dati a velocità diverse • Gli standard forniscono le linee guida per assicurare il l’interconnessione tra reti eterogenee. 8

9. Modello ISO/OSI: obiettivi • ISO - International Standards Organization • OSI - Open Systems Interconnection • E’ un modello di riferimento a livelli NON un architettura di rete • definisce i livelli e dice COSA devono fare • Per ogni livello sono stati definiti degli standard • definiscono COME deve funzionare 9

10. Perché usare i livelli • Esempio comunicazione telefonica Utente Chiamante Utente Ricevente Composizione numero Squillo del telefono Attivazione del collegamento Attivazione del collegamento Generazione del segnale da trasmettere Riconoscimeto del segnale di chiamata Trasmissione del Segnale elettrico Ricezione del segnale elettrico Rete Telefonica 10

11. Il modello ISO/OSI La figura seguente, che in seguito sarà ampiamente commentata, illustra tali livelli organizzati gerarchicamente in una pila verticale: • Livello 7 • Livello 6 • Livello 5 • Livello 4 • Livello 3 • Livello 2 • Livello 1 11

12. I livelli • La rete è organizzata come una serie di strati (livelli) • Ogni livello fornisce una serie di servizi al livello superiore mascherando come questi sono implementati • Ogni livello passa dati e informazioni al livello sottostante sino a raggiungere il livello fisico che effettua la trasmissione • Ogni livello di un host comunica con il livello corrispondente di un altro host utilizzando un opportuno protocollo From Host A Messaggio010101010101010101010010 To Host A Network XY 12

13. Dati L7 H6 Dati L7 H6 Dati L6 H5 Dati L6 H5 Dati L5 H4 Dati L5 H4 Dati L4 H3 Dati L4 H3 Dati L4 H2 Dati L4 H2 Scambio dati Host2 Host1 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Dati L7 Dati L7 Header 01010100000100010010010010010 01010100000100010010010010010

14. Livello 7: Applicazione Applicazione • Permette all’utente di utilizzare la rete tramite interfacce • Supporta servizi di rete • e-mail, trasferimento di file remoti, condivisione di database, ecc.. Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 14

15. Livello 6: Presentazione Applicazione • Trasforma i dati forniti dalle applicazioni in un formato standardizzato • Offre servizi di comunicazione comuni come: • la crittografia la compressione del testo e la riformattazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 15

16. Livello 5: Sessione • Controlla la comunicazione tra applicazioni • Qui vengono definite le regole con cui si contatta un calcolatore remoto, si negozia un servizio, si gestisce la connessione e la si chiude • Gestisce la sintassi dell’informazione da trasferire Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 16

17. Livello 4: Trasporto Applicazione • Permettere un trasferimento di dati trasparente e affidabile tra due host • Crea i pachetti, apre e chiude la connessione tra server e client Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 17

18. Livello 3: Rete Applicazione • Definisce la struttura degli indirizzi di rete e le regole con cui ogni singolo nodo smista i pacchetti • Si occupa dell’instradamento dei messaggi (routing) Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 18

19. Livello 2: Data Link • Permettere il trasferimento affidabile di dati (pacchetto) attraverso il livello fisico. • Offre una comunicazione affidabile ed efficiente a due macchine adiacenti, cioè connesse fisicamente da un canale di comunicazione Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 19

20. Trasmettere i singoli bit sul mezzo trasmissivo(un canale di comunicazione) Si occupa della forma e del voltaggio del segnale e delle caratteristiche del mezzo fisico; delle caratteristiche meccaniche, elettriche delle interfacce di rete e di tutti i componenti coinvolti Livello 1: Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Dati Fisico 20

21. HUB Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Dati Dati Fisico Fisico Fisico 21

22. BRIDGE (E SWITCH) Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Dati Dati Dati Fisico Fisico Fisico Fisico 22

23. ROUTER (E LAYER-3 SWITCH) Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Rete Dati Dati Dati Dati Fisico Fisico Fisico Fisico 23

24. GATEWAY Applicazione Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Trasporto Trasporto Rete Rete Rete Rete Dati Dati Dati Dati Fisico Fisico Fisico Fisico 24

25. Esercizio per casa • Immaginiamo che due manager di due aziende distinte devono scambiarsi una lettera. Tale lettera seguirà un percorso ben preciso(segretaria, autista,furgone posta) per raggiungere la sua destinazione. Descrivere tali fasi seguendo il modello a livelli e specificare a quale livello della pila ISO/OSI farà riferimento ciascuna fase individuata.

26. I protocolli • Esistono molti diversi protocolli • I protocolli operano a vari livelli • Alcuni protocolli lavorano “in gruppo” • Verso la fine degli anni ‘70 si completa la realizzazione dell’ Internet Protocol Suite, che comprende i due principali protocolli : • TCP • IP 26

27. TCP/IP • TCP - Transmission Control Protocol • IP - Internet Protocol • Protocollo non proprietario standard utilizzato per la comunicazione tra computer in Internet • Architettura di rete ideata per collegare reti di natura diverse 27

28. Modello TCP/IP • I due protocolli che compongono il TCP/IP si occupano di aspetti diversi delle reti di computer. • TCP/IP insieme (suite) di protocolli organizzati a pila(stack): • TCP garantisce la consegna dei messaggi senza errori di trasmissione • IP gestisce l’indirizzamento dei computer nelle reti 28

29. Applicazione Trasporto Rete Network Access Architettura di protocolli TCP/IP • I protocolli TCP/IP corrispondono ad un modello teorico a quattro livelli: • APPLICAZIONE • TRASPORTO • INTERNET • INTERFACCIA DI RETE • Ciascuno dei livelli corrisponde a uno o più dei sette livelli del modello OSI. 5 4 3 1/2

30. 7 Applicazione Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione Trasporto 4 Trasporto Rete 3 Rete Network Access 2 Data Link 1 Fisico TCP/IP e ISO/OSI: confronto TCP/IP ISO/OSI 30

31. Applicazione Trasporto Rete Network Access Livello Applicazione • Il livello di applicazione fornisce alle applicazioni la possibilità di accedere ai servizi degli altri livelli e definisce i protocolli che verranno utilizzati dalle applicazioni per lo scambio dei dati. • I protocolli più comunemente usati sono: • HTTP (HyperText Transfer Protocol) usato per il trasferimento dei file che compongono le pagine dei siti Web; • FTP (File Transfer Protocol) utilizzato per il trasferimento interattivo di file; • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) utilizzato per il trasferimento dei messaggi di posta elettronica e di eventuali allegati; • Telnet, protocollo di emulazione di terminale utilizzato per l’accesso in remoto a Host di rete

32. Applicazione Trasporto Rete Network Access Livello Trasporto • Il livello di trasporto fornisce servizi di comunicazione per sessioni e datagrammi al livello applicazione. • I principali protocolli sono: • TCP che fornisce un servizio di comunicazione affidabile, orientato alla connessione. Il protocollo TCP consente di stabilire una connessione la sequenza dei pacchetti inviati e di tenerne traccia e ripristinare i pacchetti persi durante la trasmissione; • UDP che fornisce un servizioper comunicazioni non affidabili senza connessione

33. Applicazione Trasporto Rete Network Access Livello Internet • Coincide con iI livello rete del modello ISO/OSI ed il principale protocollo implementato in questo livello è il protocollo IP (Internet Protocol). • Scambia cioè solo pacchetti non numerati e non effettua alcun tipo di controllo né sul flusso né sul contenuto; il suo scopo principale è quello di gestire l’instradamento dei pacchetti stessi

34. Applicazione Trasporto Rete Network Access Livello Interfaccia di rete • I livelli 1 e 2 non vengono specificati: in quanto TCP/IP doveva essere in grado di appoggiarsi non solo su qualsiasi supporto fisico, ma anche su qualsiasi rete. • L’unico compito è quello di fornire il pacchetto del corretto indirizzo di livello 2 del nodo della struttura (LAN, MAN o WAN) con cui collegarsi.

35. TCP/IP • Livello di TRASPORTO • TCP • UDP (User Datagram Protocol) • Livello di RETE • IP (Internet Protocol) 35

36. Confronto tra OSI e TCP/IP • Somiglianze: • Basati entrambi sul concetto di pila di protocolli indipendenti • Funzionalità simili in entrambi per i vari livelli • Differenze: • OSI nasce come modello di riferimento ed è molto generale: i protocolli vengono definiti successivamente • TCP/IP nasce con i protocolli 36