Appunti dell'intero corso di Reti di calcolatori

● COMMUTATORI DI LIVELLO COLLEGAMENTO

○ Servono per avere reti locali più veloci, più affidabili, meno costose

○ Il centro stella può essere:

■ hub: è un apparato multiporta per l’interconnessione di LAN

Ethernet che opera al livello 1

● modello a centro stella passivo

○ rigenera su tutte le porte d’uscita quello che ha

ricevuto all’entrata

● non riconosce le trame

● non separa domini di collisione

■ switch: è un apparato multiporta per l’interconnessione di LAN

Ethernet che opera al livello 2

● è un nodo store-and-forward

○ riconosce ma non modifica le trame

○ possibile perdita di pacchetti per overflow delle

memorie

● modello a centro stella attivo

○ ritrasmette in modo selettivo su una o più porte

d'uscita le trame ricevute all’entrata, secondo le

regole del protocollo MAC

○ instradamento semplice

● bit rate dedicato per porta

● trasparente all'utente ( è autoconfigurabile)

● prestazioni potenzialmente superiori agli hub

● lo switch elimina le collisioni e con esse la necessità del

CSMA/CD

● ogni switch ha un suo indirizzo e un identificativo per ogni

porta

● La tecnica di switching più diffusa prevede che le stazioni

non modifichino il loro comportamento a causa degli

switch (trasparenza)

● Transparent switching:

○ address learning:

■ acquisizione di indirizzi e creazione tabella

contenente coppie (indirizzo mac

destinazione, port_id dello switch)

■ gli indirizzi non sono inseriti in modo statico

ma gestiti in modo dinamico per ogni trama

ricevuta

■ Per ogni trama ricevuta lo switch:

● legge indirizzo MAC sorgente S e lo

associa alla porta X da cui riceve

trama

● aggiorna timer associato alla entry

■ Timer necessario per riadattarsi

autonomamente a variazione topologiche e

ridurre dimensione tabelle

○ frame forwarding:

■ Quando riceve una trama corretta con

indirizzo MAC unicast con destinazione D

da porta X:

● si cerca nel database a quale porta è

collegato D

● se associato a porta X, si scarta

trama

● se associato a porta Y inoltra trama

su Y

● se non presente in tabella, inoltra

trama su tutte le porte attive tranne X

■ Se ricevo da porta X trama MAC multicast

e/o broadcast:

● inoltro su tutte le porte attive tranne

X

○ Algoritmo spanning Tree:

■ Crea un albero logico tra switch per

eliminare anelli abilitando solo poche porte

○ L’obiettivo di questi commutatori è quello di aumentare:

■ estensione geografica della rete

■ numero di utenti collegabili

■ sicurezza

● WIFI:

○ IEEE 802.11 è il nome di una famiglia di standard che copre la

tecnologia delle reti locali wireless e definisce

■ strato fisico ( comunicazione via radio )

■ strato mac ( basato su CSMA-CA )

■ interconnessione tra dispositivi

■ sicurezza

○ “WiFi” è una certificazione di interoperabilità e aderenza allo standard,

rilasciata da una associazione di produttori chiamata wi-fi Alliance

○ Architettura:

■ Con infrastruttura:

● i terminali comunicano solo tramite un Access Point (AP)

anche se sono vicini

● L’AP può fornire anche accesso verso internet

● Un AP è funzionalmente identico ad uno switch a livello

MAC

■ Senza infrastruttura:

● comunicazione diretta tra terminali

● tecnologia wi-fi direct

○ Bande di frequenza: 802.11 lavora su bande di frequenza non

licenziate ( no tasse dallo stato, libere ) a:

■ 2.4 GHz condivide la banda con Bluetooth, baby monitor, forni a

microonde

■ 5GHz, solo wifi

In 802.11 con infrastruttura la banda e il relativo canale sono imposti

dall’AP

■ 2.4 GHz, 14 canali ma solo 3 non sovrapposti

■ 5GHz, 23 canali disgiunti

○ Velocità di trasmissione:

■ dipende dalla versione, e dalla qualità del canale tra AP e

stazione

● IEEE 802.11 DCF:

○ Si una il CSMA-CA

○ Le stazioni sono half duplex, o trasmettono o ricevono, il ricevitore

deve confermare la ricezione con ACK per permettere di riconoscere

collisioni

○ Terminale nascosto:

■ Si verifica quando due o più stazioni:

● sono a portata dell’AP

● non sono a portata radio reciproca

■ A trasmette una trama all’AP

■ B non sente A e pensa di avere il canale libero causando una

collisione

■ Soluzione:

● Trasmettitore invia una microtrama RTS al ricevitore

prima della trama dati, la microtrama contiene la durata

dello scambio

● Ricevitore risponde dopo SIFS con microtrama CTS, che

contiene durata rimanente dello scambio

● Potenziali terminali nascosti sentono CTS e rimandano

accesso

○ Anomalie nelle velocità:

■ Stazioni connesse allo stesso AP hanno velocità diverse:

● throughput di tutti si uniforma alla stazione più lenta

● Bluetooth

○ Standard definito nel 1994

○ Trasmissione radio a corto raggio

■ collegamento di periferiche

■ collegamenti audio

■ reti dati domestiche

○ Architettura:

■ Piconet:

● rete composta da nodo master e fino a 7 nodi slave nel

raggio di 10 m

● i nodi slave possono parlare solo con i master e non tra

loro

● fino a 255 nodi slave sospesi che possono essere attivati

su richiesta

■ Scatternet:

● Collegamento tra più piconet

● Nodo bridge permette il collegamento

■ Fisico:

● tramite onde radio

■ Link Control Baseband

● Definizione trame e accesso

■ Link manager

● gestione canali logici, energia, pairing, cifratura

■ Bluetooth SIG specifica esplicitamente alcune famiglie di

applicazioni da supportare tramite profili, serve in pratica a

definire la priorità tra i dispositivi connessi

○ Livello radio:

■ Banda ISM 2.45 Ghz

■ Modulazione:

● 79 frequenze disponibili, canali da 1 Mhz

● i dispositivi saltano da una all’altra secondo una

sequenza pseudocasuale fissata dal master

● Divisione del tempo in slot, la frequenza viene cambiata

ogni 1,3,5 slot, Master trasmette in trame dispari, slave in

quelle pari

○ Trama Bluetooth:

■ Due tipi di canali:

● SCO, garantiti usati per la voce, protetti da FEC, mai

trasmessi

● ACL, usati per i dati, possono essere ritrasmessi

Strato 3: Instradamento

Instradamento (routing):

● effettuato consultando tabelle di instradamento

● le tabelle di instradamento contengono informazioni tipo:

○ per ogni destinazione next-hop (prossimo router)

● tre elementi:

○ protocolli di instradamento:

■ definizione delle modalità di scambio di informazioni sullo stato

della rete al fine di costruire tabelle di instradamento

○ algoritmi di instradamento:

■ operazioni necessarie per scegliere il percorso verso la

destinazione date le informazioni sullo stato della rete

■ hanno come obiettivo:

● determinare un buon percorso nella rete da un nodo

sorgente ad uno destinazione

■ si trasforma la topologia in un grafo

■ si assegnano costi agli archi

■ si trova un percorso a costo minimo

■ esempi vari algoritmi:

● Random: scelgo a caso una porta d’uscita

● Flooding: instrado verso tutte le porte disponibili

● Deflessione: se sono su topologie regolare instrada verso

la porta corretta se libera altrimenti verso un’altra porta

libera

■ classificazioni vari algoritmi:

● calcolo del percorso:

○ centralizzato:

■ un nodo si occupa di raccogliere

l’informazione da tutti gli altri nodi

■ calcola tutti i percorsi

■ ridistribuisce il risultato a tutti gli altri nodi

■ Vantaggi:

● possibile usare percorso, algoritmi e

metriche complesse

● tutti i nodi utilizzano un piano di

instradamento coerente

■ Svantaggi:

● sensibile al guasto del nodo centrale

● lo scambio di informazione da/verso

il nodo centrale genera congestione

○ distribuito:

■ tutti nodi scambiano informazioni tra loro

■ calcolano i percorsi

■ vantaggi:

● Robusto ai guasti

● Scambio informazione uniforme su

tutta la rete

■ Svantaggi:

● richiede intelligenza nei nodi

● Scambio informazione parziale/errata

porta a incongruenze

nell’instradamento

● Algoritmi distribuiti - informazione:

○ Globale:

■ Tutti i nodi conoscono la topologia

completa, compresi i costi dei canali

■ Scambio informazione tra tutti i nodi

■ Algoritmi Link State

○ Parziale:

■ I nodi conoscono i nodi cui sono fisicamente

collegati ed i costi dei canali cui sono

collegati

■ Scambio di informazione solo con i nodi

adiacenti

■ Algoritmi Distance Vector

○ procedura di forwarding:

■ operazioni necessarie per instradare i singoli pacchetti verso la

corretta porta d’uscita

Livello rete

Problemi con il livello collegamento:

● Gestione inefficiente della ridondanza dei collegamenti

○ protocollo Spanning Tree

○ Nel livello 2 gestendo le ridondanze vengono disattivati virtualmente

alcuni collegamenti, nelle reti di grandi dimensioni non conviene ( si

pensi ai collegamenti di fibra inutilizzati )

● saturazione della tabella dello switch in reti di grandi dimensioni

● propagazione del traffico broadcast

○ si deve capire come deve essere limitato

Livello di rete

● trasporto di segmenti tra due host

● i protocolli di livello rete sono in ogni host e router

● il router esamina campi di intestazione in tutti i datagram IP che lo

attraversano

Parole chiave al livello di rete:

● forwarding: sposta i pacchetti dall'input del router all’output del router

appropriato

● routing: determina il percorso che i pacchetti devono seguire (algoritmi di

routing)

Connection, connectionless service

● La rete datagram fornisce un servizio connectionless

○ Caratteristiche:

■ più semplice

■ meno qualità: un nodo si può intasare e i pacchetti bloccarsi o

essere scartati

● La rete a circuito virtuale fornisce un servizio connection oriented

○ Caratteristiche:

■ più complesso

■ più qualità perchè ho un allocazioni di risorse esclusive

Formato del IP datagram:

● versione del protocollo

● lunghezza intestazione

● tipo di dati

● tempo di vita (numero massimo di hops rimanenti)

● indirizzo IP sorgente

● indirizzo IP destinazione

● campo dati

Indirizzamento IP:

● Introduzione:

○ identificatore a 32 bit per ogni host e interfacce router

○ l’interfaccia è la connessione tra host e router