Progettazione di una rete Progettazione della rete LAN

Progettazione di una rete

Progettazione della rete LAN • Quando si parla di progettazione della rete LAN, ci troviamo al I e II livello del protocollo ISO/OSI

Rete LAN • LAN Local Access Network, sistema comunicativo per connettere tra loro un alto numero di terminali indipendenti su un’area geografica limitata. • La topologia fisica di rete definisce il modo in cui i terminali son disposti. • La topologia logica, definisce il modo in cui i terminali comunicano. • Esistono svariati tipi di topologia fisica: – – A stella A bus Ad anello Ad albero gerarchico • Non sempre la topologia fisica coincide con quella logica

Elementi di una rete LAN • I terminali finali di una rete sono detti Host • Gli elementi che permettono il collegamento tra vari host, sono vari e vengono utilizzati in base alle esigenze: – Hub: concentratore, elemento passivo che opera al livello 1 del protocollo ISO/OSI; invia i dati in broadcast, utilizzato come centro stella – Switch: commutatore; elemento attivo nelle LAN; opera al secondo livello ed inoltra i pacchetti solo al destinatario; ha molte porte – Bridge: fa da ponte tra due reti LAN e ha solo due porte – Router: è un elemento intelligente, collega diverse LAN tra loro; oltre ad inoltrare i pacchetti, gestisce anche il routing, calcola il percorso più breve e più conveniente

Topologia fisica a stella • Topologia a stella: prevede un centro stella con gli host collegati ad un elemento centrale, un Hub che fa da concentratore; è un elemento passivo e quindi, i pacchetti sono inviati in broadcast, a tutti i componenti della rete. Il collegamento è di tipo punto. Se il canale è occupato, si può creare una collisione. Se il centro stella è uno switch, allora, si inoltra il pacchetto al destinatario solo e, si evita un grande traffico inutile. Questo tipo di topologia è molto economica ed è facilmente scalabile ma, se il centro stella si guasta, tutti i collegamenti saltano

Topologia fisica a bus Tutti gli host sono disposti su un unico cavo trasmissivo; il collegamento è multipunto e quindi, in broadcast. Un messaggio viene ricevuto da tutti ma memorizzato solo dal destinatario. Questa topologia è poco scalabile nel senso che non si possono aggiungere un numero illimitato di host; se c’è una interruzione, capita che tutti gli elementi della rete sono disconnessi. I collegamenti sono lenti. Se un elemento inizia a trasmettere quando il canale è occupato, si genera una collisione.

Topologia fisica ad anello Gli host sono disposti ad anello e trasmettono solo se il canale è libero Il protocollo utilizzato è il token ring

Topologia fisica ad albero Topologia più utilizzate È gerarchica e si amplia mano che si scende

Topologia in generale

LAN MAN WAN

II livello: MAC ed LLC • Il secondo livello del protocollo ISO/OSI, si interessa – della tecnica di accesso al canale tramite il protocollo MAC Medium Access Control – Il controllo logico della linea LLC Logical Link Control. I servizi possono essere del seguente tipo: • Tipo 1, non orientati alla connessione e non affidabile. Non garantisce che l’ordine di arrivo dei frame sia lo stesso con cui sono stati spediti. Permette di spedire frame a: – – – Unicast Multicast Broadcast • Tipo 2, orientato alla connessione e affidabile. I frame vengono numerati ed ordinati e la possibilità di rilevare eventuali perdite. • Tipo 3, non orientati alla connessione ed affidabili. Supporta solo la connessione punto. – La modalità orientata alla connessione è un protocollo che utilizzano i terminali prima di iniziare la trasmissione dati; infatti, si stabilisce prima una connessione e poi si trasmette. Quando si stabilisce una connessione, è come creare un canale sul quale trasmettere (es. il telefono) – Nella connectionless i pacchetti vengono inviati l’uno indipendentemente dall’altro senza creare un canale (es. il servizio postale)

Livello di MAC • È l’indirizzo fisico vero e proprio; è l’indirizzo univoco di ogni scheda di rete. • Il sottolivello MAC si occupa di: – Creare una trama per imbustare i pacchetti che arrivano dal livello 3 – Controlla l’accesso al mezzo fisico • L’indirizzo di MAC è quello fisico; ogni dispositivo in grado di collegarsi ad un altro è dotato di indirizzo fisico. Esso èformato da 6 byte in esadecimale: i primi tre sono tipici della casa costruttrice; i secondi tre byte sono di ogni singolo device. • L’indirizzo di mac del destinatario può essere del tipo: – Di una sola scheda di rete, unicast – Di tutte le schede di rete sulla LAN, in broadcast e, ha indirizzo FF-FF-FF-FF – Indirizzo multicast, a più device di una rete LAN ma non a tutti

Il frame ethernet al secondo livello • Il formato del frame al secondo livello è il seguente: 7 byte preambolo 1 byte di inizio frame 6 byte Indirizzo Mac di destinazione 6 byte Indirizzo MAC sorgente 2 byte lunghezza LLC 46 byte-1500 byte dati 4 byte CRC I byte di preambolo servono per sincronizzare la comunicazione ed indicano l’inizio della trama; sono formati da un alternarsi di 1 e 0 (1010…. . ) Il byte di inizio frame è formato da 10101011. Gli ultimi due bit indicano l’inizio del frame.

Assegnazione del canale • Con protocollo di accesso al canale, intendiamo l’algoritmo con il quale si ottiene il diritto a trasmettere sul mezzo. • I metodi per assegnazione di canale possono essere: – A contesa: risolve il problema di stazioni che trasmettono sullo stesso mezzo; le stazioni sono equivalenti ed indipendenti. C’è il rischio di collisione – Deterministico: è usato soprattutto per le reti ad anello; la stazione che trasmette, aspetta che il canale sia libero

Protocollo di accesso al mezzo CSMA/CD (standard 802. 3) • CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Il funzionamento si basa sui seguenti punti: – Ascolta prima di parlare, la stazione aspetta che il canale sia libero prima di trasmettere – Se qualcuno inizia a parlare insieme a voi, allora smettete di parlare; la stazione trasmittente, anche quando trasmette si pone in ascolto e, smette di trasmettere se c’è qualcuno che inizia a trasmettere insieme.

Token ring (standard 802. 5) • • • 1 byte Inizio frame Questo metodo è deterministico in quanto si può prevedere quale può essere la struttura a trasmettere. La stazione che trasmette, prende un gettone che indica che il canale è occupato. Appena il destinatario riceve il messaggio, rilascia il gettone rendendo il canale libero. Il formato del frame a questo livello è il seguente: 1 byte Controllo di accesso 1 byte controllo del frame 6 byte Indirizzo Mac di destinazione 6 byte Indirizzo MAC sorgente 46 byte – 1500 byte dati 4 bite CRC 1 byte Fine frame 1 byte Fine del frame

Standard delle reti locali IEEE 802 Comitato Standard LAN 802. 1 Standard LAN protocolli LAN 802. 2 LLC 802. 3 CSMA/CD 802. 5 Token ring 802. 11 Wireless LAN 802. 15 WPAN Wireless Personal LAN 802. 16 WI MAX Broadcast Wireless Access

Standard ethernet • 802. 3 a 10 Mbps – 10 Base 2 e 10 Base 5 non più in uso – 10 Base. T usa doppini intrecciati, es. UTP cat 5 connettori RJ 45; lunghezza massima 100 m • 802. 3 u 100 Mbps- noto come fast ethernet – 100 Base-FX cavi in fibra ottica multimodale – 100 Base-TX usa cavi UTP cat 5 • 802. 3 z 1000 Mbps noto come 1 Gbit ethernet. Utilizza sia cavi in rame ch in fibra ottica • 802. 3 z 10000 Mbps noto come 10 Gbit ethernet. Utilizzato per le dorsali, per le connessioni dei server

Livello di rete: la commutazione • Commutazione di circuito e commutazione di pacchetto Il trasferimento dei dati viene fatto tramite dei circuiti che si creano temporaneamente in base al numero selezionato

Commutazione di pacchetto • L’intero messaggio è diviso in tanti pacchetti di uguale dimensione. • Ogni pacchetto seguirà un percorso differente a seconda della disponibilità, del traffico. • Ogni nodo calcola volta per volta il percorso più breve e più veloce

La NAT • NAT Network Address Translation Tutti gli host che sono collegati ad internet tramite lo stesso router, hanno un indirizzzo IP privato e, un indirizzo pubblico comune uguale a quello del router. L’indirizzo pubblico viene assegnato dall’ISP. All’esterno, tutti gli host collegati allo stesso router, sono visti con il solo indirizzo del router. Non c’è possibilità di distinzione. Questo metodo permette il risparmio di indirizzi e garantisce sicurezza.

La NAT • La NAT è un processo del router che esegue i seguenti compiti: – Cambia l’IP sorgente privato con l’IP pubblico, inoltra i pacchetti ed attende una risposta – Sostituisce nei pacchetti ricevuti l’indirizzo IP pubblico del router con l’indirizzo IP privato del singolo host • Il router deve svolgere un compito molto pesante perché deve ricordarsi nelle tabelle chi è il destinatario.

Le porte • Ogni pc può eseguire diversi processi; la stessa cosa accade anche quando si è collegati ad internet, ci sono più processi che agiscono. Per poter distinguere un processo da un altro, si associa a ciascuno di essi una porta. • Le porte sono numerate con 16 bit e, il numero di esse possibili sono 216 -1. • Le prime 1024 porte sono assegnate a determinati servizi es: – – – 20 21 FTP 25 465 SMTP 80 HTTP 110 995 POP 3 53 DNS • All’interno del router è memorizzata una tabella del mittente con la relativa porta e l’indirizzo del destinatario • Il servizio si chiama SNAT se è sorgente NAT oppure DNAT se destinatario NAT

Le porte • Il problema può sorgere se più host si devono collegare allo stesso servizio di rete, per esempio a Google. • Un NAT mappa la connessione tramite una tabella così formata: Mittente Destinatario Indirizzo IP mittente: porta Indirizzo IP destinatario: porta • Socket <Indirizzo IP: port>

NAT e porte