Reti Di Calcolatori

RETI DI CALCOLATORI

Internet è un insieme di calcolatori che

trasmettono e ricevono a seconda che svolgano

funzione di Server oppure di Client.

Il procedimento client-server avviene nel

seguente modo:

- Un server invia un determinato dato in

rete, specificamente ad un router

all’interno della nuvola internet.

- Nella nuvola internet, ci sono più router e

più collegamenti tra router

- I vari collegamenti tra host mittente e

destinatario vengono denominati nodi

della rete.

- Da un nodo all’altro, il dato giungerà infine al destinatario.

TOPOLOGIA DI RETI

Esistono varie topologie di rete tra cui le più importanti:

- TOPOLOGIA IN BUS: Una topologia in bus è l'organizzazione di rete più semplice. In effetti, in una

topologia in bus tutti i computer sono collegati ad una stessa linea di trasmissione tramite un cavo,

generalmente coassiale. La parola « bus » designa la linea fisica che collega i terminali di rete.

- TOPOLOGIA A STELLA: In una topologia a stella, i computer della rete sono collegati ad un sistema

hardware centrale detto Hub. Si tratta di una scatola che comprende un certo numero di

collegamenti nei quali è possibile inserire i cavi di rete dei computer. Quest'ultimo ha come ruolo di

assicurare la comunicazione tra i diversi collegamenti.

- TOPOLOGIA AD ANELLO: In una rete con una topologia ad anello, i computer sono posti su un

cerchio e comunicano ciascuno al loro turno.

- TOPOLOGIA A STELLA ESTESA: vengono aggiunti più server cosicché le comunicazioni non subiscano

ritardi e code.

- TOPOLOGIA GERARCHICA: In una rete a topologia gerarchica i nodi sono collegati tra loro con una

struttura ad albero nella quale padre e figlio comunicano direttamente; due nodi paritetici

comunicano attraverso il padre di entrambi.

VANTAGGI SVANTAGGI VARIE TOPOLOGIE DI RETE

Topologia a bus: Topologia ad anello

Topologia a stella

PROTOCOLLO

Per capire al meglio il concetto di protocollo facciamo un esempio. Quando due persone si parlano, la

conversazione sarà composta da domande e risposte per capire meglio il senso della conversazione e

inoltre dovrà seguire certe regole quali il saluto.

Un Protocollo di rete è la stessa cosa degli umani, però trasferita nei calcolatori.

PROTOCOLLO DI RETE: indica il formato e l’ordine dei

messaggi scambiati tra due o più entità in comunicazione.

Inoltre stabilisce le azioni intraprese in fase di tarsmissione

e di ricezione di un messaggio o di un altro evento.

MODELLO ISO/OSI

Modello per descrivere le

connessioni internet

composto da 7 livelli. Le

più importanti

caratteristiche di questo

livello sono:

I livelli sono

- caratterizzati

da una

struttura

gerarchica

tale, per cui

ognuno di essi

è in grado di

comunicare

soltanto con

quello

immediatamente superiore e con quello immediatamente inferiore, attraverso

"meccanismi" predeterminati detti interfacce.

La comunicazione non è diretta, ma ha luogo passando attraverso i livelli inferiori

- della propria macchina, che aggiungono informazioni di vario tipo al messaggio

che si invia all' altro computer.

Il messaggio, attraverso i vari livelli, raggiunge il mezzo fisico di trasmissione e

viene inviato alla seconda macchina, in corrispondenza della quale risale la

gerarchia dei livelli fino ad arrivare a destinazione.

Ogni livello di rete delle singole macchine comunica con i livelli corrispondenti

- delle altre, attraverso predefinite "regole di conversazione" che prendono il

nome di protocolli.

VIAGGIO DEL MESSAGGIO NEGLI STRATI

- Il messaggio parte dal livello di applicazione.

- Ad ogni livello inferiore a cui passa, gli vengono inserite nuove

informazioni, incapsulate in protocolli che servono per far tradurre dal

livello uguale del destinatario quello che il messaggio contiene. (es. il

livello di trasporto aggiunge dei dati al messaggio proveniente da

quello di applicazione, per far comprendere al livello di trasporto del

destinatario quello che c’è scritto).

- Tramite le interfacce il messaggio passa da un livello a quello adiacente

(applicazione-trasporto-rete-datalink-fisico) prendendo in ogni livello

un nome diverso(pacchetto-segmento-datagramma-frame-frame

ancora).

- Quando il messaggio arriva a destinazione, i vari livelli, grazie ai

protocolli innestati nel messaggio dal mittente, riescono a tradurre le

modalità di elaborazione del pacchetto e le fanno arrivare fino al livello

di applicazione del destinatario dove il pacchetto avrà finito il suo

viaggio.

RETI DI CALCOLATORI(1)

INTERNET

Internet può essere definite come una interconnessione tra più computer che permette l’accesso alle

informazioni, la condivisione di risorse e la facilitazione delle comunicazioni tra utenti che ne fanno

parte.

INTERNET CLOUD

Internet è costituito da elementi fondamentali:

Host(sistemi terminali ) •Prima erano considerati solo i calcolatori, ora sono compresi tutti gli apparecchi dotati

di cella internet(cellulari, elettrodomestici, automobili,ecc...)

Differenza host e sistemi terminali: un HOST è un

calcolatore "completo", che comprende scheda •Si suddividono in: CLIENT(quelli che richiedono informazioni o servizi provenienti da

madre, cpu, gpu,ecc.. invece un SISTEMA internet) e SERVER(offrono e erogano servizi)

TERMINALE è un qualsiasi dispositivo I/O

collegabile alla rete. •doppino di rame

Collegamenti •fibra ottica

•cavo coassiale

•onde elettro-magnetiche

ISP(Internet •comprendono tutti i commutatori di pacchetto, che comprendono DIAL UP A 56 Kbs

oppure router.

Service Provider) •Costituisce formato e ordine dei messaggi scambiati da due o più entità nella rete e

Protocolli azioni compiute in fase di ricezione/trasmissione. E' un modello di scambio messaggi

e comunicazione nella rete.

Frequenza di •Collegamenti diversi possono trasmettere dati a frequenze differenti. Queste

frequenze vengono chiamate frequenze di trasmissione e si misurano in bit per

trasmissione secondo (bs)

RETI DI ACCESSO

Le reti di accesso sono i collegamenti fisici che connettono un sistema al proprio Edge Router(il

primo router che incontra un client o un server nel suo viaggio nella rete). Esistono 3 tipi di reti

di accesso: Reti ad accesso aziendale o Reti ad accesso senza

Reti ad accesso residenziale universitario fili(wireless)

Connette in rete i terminali domestici di una residenza. Viene anche chiamata Lan(Local Area Network). Esistono due tipi di reti ad accesso wireless:

Per collegarsi all'edge router utilizza una tecnologa Ethernet

con velocità o 100Mbs o 1Gbs. Questa tecnologia Ethernet

Ne esistono due tipi: comprende un doppino di rame o un cavo coassiale per

collegare vari dispositivi all'edge router.

LAN WIRELESS: gli utenti trasmettono e ricevono

MODEM DIAL UP A 56 pacchetti ad un commutatore di pacchetto nel

KBS: WAN WIRELESS: gli utenti

raggio di decine di metri.

- Velocità lenta trasmettono e ricevono pacchetti ad

a causa della un commutatore nel raggio di

scars qualità kilometri. Questo commutatore

di alcune viene gestito direttamente dal

linee provider di telecomunicazioni.

- Rappresentat L’esempio più lampante è quello

a dalla rete

telefonica della connessione dati dei dispositivi

ACCESSO A LARGA BANDA:

tradizionale portatili (3G, HSDPA, ecc…).

Puo essere suddiviso a sua volta in:

- DSL: o Solitamente fornito da

compagnia telefonica

o Sfrutta il doppino di rame

o Divide il collegamento tra

abitazione e ISP in 3 bande di

frequenze:

 Canale downstream

ad alta velocità

 Canale telefonico

ordinario a 2 vie

 Canale upstream a

media velocità

o Richiede un cable modem per

connettersi alla rete collegato

tramite cavo ethernet

- HFC(Hybrid Coaxial Cable):

o Richiede anch’esso un cable

modem

o È un estensione delle reti per TV

via cavo(cavi coassiali collegati

alla terminazione principale

della fibra ottica.)

MEZZI TRASMISSIVI(MEZZI FISICI)

I mezzi trasmissivi sono la parte fisica del collegamento e trasmettono continuamente bit sotto forma di

onda elettromagnetica oppure di impulso ottico nel caso della fibra ottica. Esistono essenzialmente due

tipi di mezzi trasmissivi: Mezzi guidati(dove i bit viaggiano in un determinato spazio recluso, come ad

esempio nel doppino di rame o cavo coassiale), Mezzi a onda libera(dove i bit viaggiano direttamente

nello spazio circostante come ad esempio nelle reti wireless).

Elenco mezzi trasmissivi:

Nome Uso e costi Struttura Velocità raggiunte

DOPPINO DI RAME - Il più usato e Costituito da due fili di 10 Mbps-1Gbps

meno costoso rame disposti a spirale.

- Usato Molte volte più doppini

soprattutto per vengono collegati tra

le LAN loro per creare uno

residenziali. schermo protettivo e

formare un cavo

CAVO COASSIALE Comune nei sistemi Due fili di rame non a 1 Mbps o superiori

televisivi via cavo e spirale come il

quindi nelle HFC. doppino, ma

concentrici.

FIBRA OTTICA Immune a interferenza Mezzo sottile e 51 Mbps-40Gbps

elettromagnetica, flessibile che conduce

subisce interferenza impulsi di luce. Ogni

solo con distanze impulso rappresenta

superiori alle centinaia un BIT.

di km. Usato

prevalentemente per

connessioni al lungo

raggio intercontinentali

CANALI RADIO Non richiede cavi né

TERRESTRI mezzi fisici, ma

propagazione tramite

onde

elettromagnetiche.

CANALI RADIO

SATELLITARI

COMMUTAZIONE DI CIRCUITO E COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Due tipi fondamentali per spostare pacchetti in rete:

- COMMUTAZIONE DI CIRCUITO: le risorse richieste su un determinato percorso sono riservate e

quindi sempre disponibili senza fare richieste durante tutta la sessione di comunicazione

- COMMUTAZIONE DI PACCHETTO: diversamente da quelle di circuito, per avere un determinato

pacchetto bisogna esporre una richiesta e di conseguenza gli utenti potrebbero dover attendere

la coda di utenti.

Esempio ristorante a prenotazione e non a prenotazione.

COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

FUNZIONAMENTO:

- Fase di call setup/handshake dove

vengono allocate le risorse VANTAGGI SVANTAGGI

- Queste risorse rimangono DIVISIONE FREQUENZA E DIVISIONE Performance Richiede una fase

inattive(idle), fino a quando un elevata di allocazione dei

TEMPO:

utente non ne ha bisogno files (handshake)

questo tipo di commutazione supporta

- Quando l’utente richiede una Vengono Siccome vengono

connessioni simultanee di vari utenti. Per

risorsa la rete stabilisce una supportate n supportate n

questo la larghezza della banda viene connessioni connessioni

connessione end-to- divisa per ogni connessione attiva. simultaneamente simultaneamente,

end(connessione dedicata allo viene limitata la

Esistono due tipi di divisione di banda:

scambio di informazioni privata, per connessione d

DIVISIONE PER

due utenti). In alcuni casi gli utenti ottenendo la

FREQUENZA(FDM): la larghezza connessione di

nella end-to-end possono essere più della banda originaria divisa in 1

ogni utente a

di due(conference call).

tante ampiezze di banda a della banda

seconda delle connessione originaria

SILENT PERIOD:

attive(utenti in connessione). quando una

ampiezza di

frequenza o uno

slot non sono

utilizzati da una

connessione,

rimangono

inattivi(non

possono essere

DIVISIONE PER TEMPO(TDM): usati da altre

o Tempo suddiviso in connessioni).

Frame, a loro volta INEFFICACE.

suddivisi in slot.

o Quando la rete

stabilisce una

connessione, dedica

ad ogni connessione

un solo slot di ogni

frame. Quindi l’utente

potrà accedere ad ogni

suo slot di ogni frame

della banda completa.

DIFFERENZE FDM E TDM: in fdm la banda

di connessione, viene divisa tra tutti gli

utenti collegati alla rete, invece in tdm

ogni utente usufruisce della totale

larghezza di banda, ma solo per alcuni

istanti di tempo(SLOT).

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Al posto che inviare un intero dato ad un utente e dividere la connessione in frame o ampiezze di

frequenza, la commutazione a pacchetto adotta la divisione del pacchetto in tante parti(pacchetti) che

ricomponendosi arriveranno intere all’utente interessato. VANTAGGI SVANTAGGI

PROCEDIMENTO: RITARDO DI Ogni pacchetto utilizza Ritardo di

- Ogni flusso dati diviso in pacchetti STORE&FORWARDING

- Nella connessione avremo più nodi tra la banda al massimo Store&Forwarding

- Pacchetto di L bit

l’utente mittente e quello destinatario della sua velocità e ritardo di Coda.

- Quando un nodo riceve un pacchetto, deve - Q collegamenti tra I Non è necessaria un Packet

attendere di ricevere l’intero flusso di due host allocazione(handshake) loss(Perdita di

pacchetti, poi lo ridivide in pacchetti e lo - Ciascuno alla come nella pacchetti).

manda al nodo successivo(fase di

Store&Forwarding). Questo provoca il frequenza R commutazione a

cosiddetto ritardo di Store&Forwarding, circuito

cioè l’attesa del pacchetto completo ad

ogni nodo.

- Ogni nodo connette più collegamenti

quindi può capitare che un Ritardo di S&F= QL/R

commutatore(nodo) stia inviando un

determinato pacchetto, e gli arriva un altro

pacchetto diverso e lo deve inviare

- Questo formerà una coda in

uscita(Esempio uscita caselli autostradali)

e il commutatore mantiene tutti i pacchetti

da inviare in coda(buffer di output). Ogni

pacchetto dovrà quindi aspettare l’invio

del pacchetto davanti a lui in coda per

essere inviato.

- Questo ritardo è chiamato ritardo di coda

appunto dovuto al buffer di output.

- In più, siccome la dimensione del buffer è

finita, se la coda è composta da troppi

pacchetti accadrà che alcuni pacchetti (o

l’ultimo in coda, o qualche pacchetto in

posizione casuale nella coda) verrà

eliminato in un procedimento chiamato

packet loss(perdita di pacchetti).

ISP E DORSALI INTERNET

COME VIENE INDIRIZZATO PACCHETTO IN RETE

Un pacchetto quando entra in rete viene indirizzato verso il secondo host(destinatario) grazie ad un

indirizzo gerarchico, che il primo host(mittente) pone sopra il pacchetto.

IMMAGINE SPIEGAZIONE TUTTI I RITARDI DEI NODI

TUTTI I TIPI DI RITARDO SUI NODI NELLA COMMUTAZIONE A PACCHETTO

Ritardo di elaborazione di nodo Ritardo di accodamento Ritardo di trasmissione Ritardo di propagazione

•Il tempo richiesto per •Quando un pacchetto entra in •Dopo che il pacchetto ha •Dopo che è stato incanalato

esaminare l'indirizzo dato dal un commutatore(nodo) si terminato la coda e quindi il nella linea, il pacchetto deve

mittente viene chiamato mette in coda se ha davanti ritardo di accodamento, il viaggiare fino all'host

ritardo di elaborazione di altri pacchetti da inviare. tempo che il nodo impiega a destinatario. il tempo che

nodo. Questo ritardo viene chiamato mettere in connessione tutti i trascorre tra un nodo a quello

di accodamento bit del pacchetto viene successivo è chiamato Ritardo

chiamato ritardo di di propagazione.

trasmissione. •varia da:

•Il ritardo di trasmissione è 8 8

• 2 ∗ 10 3 ∗ 10

calcolato facendo: •il valore massimo coincide con

•dipende dalla congestione Ritardo=L/R, dove L è la la velocità della luce.

traffico

•qualche microsecondo o meno dimensione in bit del •Ritardo di prop:D/S, dove d è

pacchetto e r è la frequenza di la distanza tra i due host e s la

trasmissione. velocità di propagazione.

•Da qualche microsecondo fino

•significativo per modem a a decine di msecs

bassa velocità

Rit Totale nodo= Rit elab+rit acc+rit trasm+rit prop

RITARDO NODI DI ACCODAMENTO

Per capire quanto è rilevante o irrilevante a seconda della situazione il

ritardo di accodamento bisogna analizzare i fattori che lo fanno variare:

- Frequenza di arrivo del traffico alla coda

- Frequenza di trasmissione del commutatore

- Natura traffico entrante(periodico o a blocchi).

Da qui calcoliamo l’intensità del traffico entrante (i=L/R), cioè

L=frequenza media pacchetti entranti, R=frequenza di trasmissione. Figure 1. Il grafico mostra come all'aumentare

Da qui notiamo che: dell'intensità di traffico, aumenti il ritardo di

- Se i~0: ritardo medio di coda basso o nullo accodamento e quindi aumenti la probabilità di

packet loss

- Se i=1: ritardo medio di coda grande.

- Se i>1:ritardo medio di coda molto grande: ciò vuol dire che ci

sarà o coda intensa o addirittura packet less.

- Se i>0 && i<=1: in questo caso dobbiamo vedere le condizioni e quindi la natura del traffico:

o Se il traffico è a blocchi è molto probabile la coda

o Se il traffico è a cadenza periodica molto probabilmente non ci sarà coda.

RITARDO TOTALE CONNESSIONE

Per ora abbiamo analizzato i ritardi che si hanno ad ogni nodo della connessione. Per analizzare invece il

ritardo totale da mittente a destinatario(End-to-end) e supponendo che la linea non sia congestionata

scriviamo la formula: Ritardo Totale=N(rit elab+rit trasm+rit prop)

Dove N è il numero di host(commutatori) tra mittente e destinatario.

In alcuni casi, possiamo aggiungere dei ritardi riguardo ai sistemi terminali per esempio il ritardo di

modulazione, ritardo di pacchettizzazione del flusso multimediale.

STRATIFICAZIONE PROTOCOLLI

Tutti i protocolli su cui è basta la rete sono creati con una forma stratificata:

- Vengono eseguite determinate azioni all’interno dello strato stesso

- Per eseguire queste azioni vengono sfruttati i servizi del livello precedente.

MODELLO ISO/OSI

MALWARE

I malware sono