Telecomunicazioni - Fondamenti di Reti

Local Area Network

USB).6 Esiste anche l’alternativa 100BASE-T o fast ethernet, che prevede altri vincoli.42 CAPITOLO 5. LOCAL AREA NETWORKFigura 5.6: esempio utilizzo di un HUB.Figura 5.7: caratteristiche di utilizzo di un BRIDGE.Definito questo passaggio, che prevede quindi l’utilizzo di uno strato MACdedicato, analizziamo la funzione di instradamento:- viene eseguita negli switch/bridge;- gli switch realizzano la funzione di instradamento leggendo l’indiriz-zo contenuto nel campo Destination Address di una trama ricevuta:effettuano l’instradamento sulla base di tabelle (Procedura di Forwar-ding) e sono in grado di creare automaticamente e dinamicamente letabelle sulla base dell’indirizzo contenuto nel campo Source Addressdi una trama ricevuta (Procedura di Learning );- la funzione di instradamento fornisce la possibilità di identificare l’in-terfaccia corretta associata allo strato MAC corretto.Seguono schema per la procedura di Forwarding e di Learning:5.2.

Capitolo 6

Rete Internet

La necessità di consentire l'interazione tra apparati terminali indipendentemente dalle caratteristiche della rete per cui essi sono stati progettati ha reso evidente la necessità di definire una modalità e una tecnica di trasferimento delle informazioni unificante per ogni tipologia di rete. La tecnica ATM, nonostante fosse stata definita con questo scopo, non ha avuto il successo sperato. Essa viene infatti utilizzata come tecnologia di rete per aree geografiche estese, ma la complessità della sua architettura protocollare ha rallentato lo sviluppo di questa tecnologia nelle apparecchiature di rete locale e soprattutto nelle apparecchiature terminali. L'architettura protocollare TCP/IP, che è alla base della rete Internet, ha nei fatti realizzato l'obiettivo originale della tecnica ATM: definire una modalità

di trasferi-mento dell’informazione che potesse essere adottato in ogni apparecchiaturadi rete in aggiunta al modo di trasferimento base, cosı̀ da consentirne lacompatibilità.La rete Internet, definita come rete classica a lunga distanza, nasce neglianni ‘70 per scopi militari e in seguito viene integrata prima per scopi diricerca e poi commerciali durante gli anni ’80. Ogni terminale della rete è de-nominato host (vedi Internet of Things) mentre ogni nodo di commutazioneè denominato router, alcuni sono di transito e altri di accesso.

6.1 Struttura e Protocolli

La rete Internet si basa sulla struttura protocollare TCP/IP, dal nome deiprincipali protocolli utilizzati. In base ai principi dell’architettura a strati,il protocollo IP rappresenta l’entità di utilizzazione (client) del livello sotto-stante che identifica le funzioni di accesso alla rete (server). Analizziamo larete Internet definendo il servizio di rete di cui è caratterizzata. Il

6.1.1 Point to Point Protocol

Il sottosistema Point to Point Protocol (PPP) svolge una funzione di delimitazione. Il formato della trama PPP comprende i seguenti campi:

• Flag (1 byte): presente in testa e in coda alla trama PPP con contenuto 01111110, svolge la funzione di delimitazione della trama;
• Address (1 byte): campo con tutti i bit posti a 1 che non svolge in realtà alcun ruolo trattandosi di una trama sviluppata per un collegamento punto-punto, e che quindi non prevede alcuna necessità di indirizzamento;
• Control (1 byte): assume un valore di default poiché non viene messo in opera alcun meccanismo di numerazione delle trame;
• Protocol (1 o 2 byte): specifica il tipo di payload della trama, ovvero il protocollo che utilizza le funzioni di collegamento dati svolte dal protocollo PPP;
• Information: rappresenta il payload della trama e contiene un numero di byte variabile;
• CRC: svolge la usuale funzione di rivelazione di errore.

6.1.2 Protocollo IP terminali IP,

Ovvero gli host, sono collegati ai router di accesso delle reti preesistenti (LAN, Rete Telefonica, etc.) e si compongono dei seguenti strati:

6.1. STRUTTURA E PROTOCOLLI 47

• Strato di trasporto in cui sono definiti due tipologie di servizio: un servizio con connessione, ovvero il protocollo TCP, che svolge funzionalità di indirizzamento applicativo, controllo d'errore, di flusso, risequenzia-mento e controllo di gestione, e un secondo servizio senza connessione, ovvero il protocollo UDP, che svolge esclusivamente funzionalità di indirizzamento applicativo e di rivelazione terminale;
• Strato IP: svolge esclusivamente funzionalità di indirizzamento terminale e funzionalità di frammentazione;
• Strato di sottorete: ivi risiedono le funzionalità della rete che intercon-nette l'host al router di accesso; svolge sempre funzionalità di strato fisico e di delimitazione.

Il protocollo IP [RFC 791] fornisce un servizio di trasferimento di messaggi in rete di tipo connectionless.

Riferimento ai data, costituiscono la IP-SDU, ovvero l'unità dati del sottosistema superiore cioè quello di trasporto; tutti i campi che precedono i data fanno riferimento alla IP-PCI. Il datagramma IP è costituito poi da un header, o intestazione,

e da un playload, o campo dati di utente. L'header, nella versione 4 del protocollo IP (IPv4), contiene i seguenti campi:

• Version (4 bit): specifica la versione del protocollo IP utilizzata dal datagramma (la versione corrente è la numero 4);
• HLEN (4 bit): indica la lunghezza dell'header in multipli di 32 bit; il minimo valore di questo campo è 5, che determina una lunghezza minima dell'header di 20 byte; in altri termini corrisponde all'header lenght, ovvero lunghezza dell'intestazione, comprendente parte fissa di 20 byte e una parte opzionale; il valore massimo è di 60 byte;
• Service Type (8 bit): fornisce richieste da parte dell'entità di livello di trasporto su

...

Il datagramma deve essere trattato durante il suo trasferimento; i parametri indicati sono un campo di "precedenza" di 3 bit, che indica il livello di priorità, definita su 7 livelli, e tre bit, indicati come D, T e R che indicano richieste di servizio in termini di ritardo (delay), throughput e affidabilità (reliability);

Total Length (16 bit): indica la lunghezza totale del datagramma IP, espressa in byte, ivi compreso il campo dati; il numero di bit previsti consente lunghezze di datagrammi massima pari a 65535 byte; in altri termini, comprende la lunghezza dell'header e del payload;

Identification (16 bit): identifica il datagramma in modo univoco, nel caso questo sia frammentato (tutti i frammenti di un datagramma hanno lo stesso valore del campo identification);

Flag (3 bit): per questo campo sono definiti solo due bit: il bit more fragments (MF) specifica se il datagramma costituisce (MF=0) o meno (MF=1) l'ultimo frammento di un unico datagramma.

(più lungo) che è stato spezzato in più datagrammi durante il trasferimento in rete; il bit don't fragment (DF) specifica se il datagramma può essere frammentato (DF=0) o meno (DF=1), se necessario, durante il trasferimento in rete;

- Fragment offset (13 bit): indica la posizione del frammento all'interno del datagramma originario, in multipli di 64 bit;

- Time To Live TTL (8 bit): è un campo che viene aggiornato da ogni router attraversato e ha il compito di consentire lo scarto del datagramma se non viene consegnato entro un tempo predefinito; in pratica si tratta di un contatore del numero di "salti" compiuti dal datagramma, che viene inizializzato a un valore massimo e viene via via decrementato per ogni router attraversato; se il contatore assume valore 0 prima che la destinazione sia raggiunta, il datagramma viene scartato;

6.1. STRUTTURA E PROTOCOLLI 49

- Protocol (8 bit): specifica il protocollo di livello superiore che ha originato il datagramma;

Header Checksum (16 bit): contiene un codice di rivelazione di errore sul contenuto del solo header del datagramma; si noti che questo campo deve essere necessariamente ricalcolato in ogni router, poiché almeno un campo dell'header viene modificato a ogni salto (il campo TTL);

Source IP Address (32 bit): specifica in formato binario l'indirizzo IP dell'host sorgente;

Destination IP Address (32 bit): specifica in formato binario l'indirizzo IP dell'host di destinazione;

Options: contiene informazioni per funzioni aggiuntive non obbligatorie che possono essere attivate durante il trasferimento del datagramma; le più frequenti sono le opzioni che riguardano la sicurezza, il source routing (rispetto a un instradamento completo o parziale), la memorizzazione del percorso realmente seguito e gli istanti di