3: Architettura TCP/IP

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3: Architettura TCP/IP
R. Cusani, F. Cuomo: Telecomunicazioni - Architettura TCP/IP, Marzo 2010
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Architettura di rete e Modello TCP/IP
 Il modello TCP/IP nasce da un progetto del Dipartimento della Difesa USA per
la realizzazione di una rete di trasmissione solida per le proprie necessità
(ARPA - Advanced Research Project Agency)
 Lo scopo era quello di realizzare una rete di trasmissione dati con:
 Solidità rispetto a potenziali eventi distruttivi di una parte della rete
 Possibilità di mettere in comunicazione reti differenti sparse sul territorio
 L’ARPA decise per una rete a commutazione di pacchetto
 Il TCP/IP è nato come realizzazione di un insieme di pezzi che svolgessero
determinate funzioni
 Questi pezzi sono stati sviluppati talvolta per risolvere problemi circostanziati,
senza un disegno architetturale a priori
 Solo dopo la sua realizzazione si è tentato di fornire una descrizione in termini
di architettura stratificata, in modo analogo al modello OSI
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Strati del TCP/IP
 TCP/IP ha una architettura stratificata, come OSI, ma a soli 3 livelli:
 Application: livello che si occupa di fornire un accesso alla rete alle
applicazioni. è un livello che equivale ai livelli 5, 6 e 7 di OSI.
 Transport: livello di trasporto end-to-end, equivalente al livello 4 di OSI
 Internet: livello di interconnessione di reti, sostanzialmente equivalente
nelle funzioni al livello 3 di OSI
 Sotto al livello internet, non viene specificato nulla se non che deve esistere
un modo per recapitare i pacchetti del livello internet; questo talvolta è
indicato come ulteriore livello, detto di accesso alla rete (host to network)
 La stratificazione risulta tuttavia meno precisa e meno vincolante rispetto al
modello OSI (non è rigoroso l’impiego di tutti i livelli, non c’è precisa
osservanza dei criteri della stratificazione)
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Il livello internet
 Il livello internet si occupa di come instradare i dati attraverso la sottorete
(routing), per recapitarli alla rete di destinazione.
 è specificato un protocollo non orientato alla connessione, di tipo packet
switching, IP (Internet Protocol), con le seguenti caratteristiche:
 il protocollo richiede che per ogni computer connesso alla rete sia definito
un indirizzo univoco (indirizzo IP)
 questo protocollo suddivide i dati in pacchetti e li instrada utilizzando
tabelle che fanno corrispondere ad ogni indirizzo IP di destinazione un
canale in uscita
 Funzione di questo livello è anche la costruzione ed il mantenimento dinamico
delle tabelle; sono definiti protocolli che possono essere inseriti in questo
strato, anche se utilizzano IP come se fosse un sottolivello
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Il livello di trasporto
 Il modello definisce due protocolli differenti per il trasporto:
 TCP (Transmission Control Protocol) che realizza un servizio di trasporto
end-to-end affidabile orientato alla connessione. Questo protocollo si
occupa di tutte le questioni caratteristiche del livello di trasporto di OSI
 UDP (User Datagram Protocol) che realizza un servizio inaffidabile e non
orientato alla connessione (connectionless)
 Le applicazioni accedono a questi protocolli tramite i punti di accesso al
servizio, che nel modello si chiamano porte (port)
 il TCP segmenta i dati del livello di applicazione, UDP non lo fa.
 Entrambi aggiungono un header e passano i segmenti al livello di internet
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Flusso dei dati in TCP/IP
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Livello di applicazione
 Originariamente le applicazioni disponibili erano: terminale remoto, file
transfer e posta elettronica
 Esistono oggi innumerevoli applicazioni basate su TCP/IP
 terminale remoto: telnet, rsh, ssh
 file transfer: ftp, sftp, …
 trasferimento pagine di ipertesto: http
 trasferimento messaggi: smtp, nntp
 controllo remoto dei nodi della rete: snmp
 trasporto di interfacce grafiche: X
 conversione nomi-indirizzi: dns
 sincronizzazione tra computer: ntp
…
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Schema dei livelli del TCP/IP
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Schema (corretto) dei livelli in TCP/IP
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Considerazioni sui modelli
 Il modello OSI è stato pensato a lungo, architettato con cura, e realizzato con chiara
definizione delle funzionalità e dei confini tra le sue componenti
 Tuttavia la complessità e la mancanza di esperienza sul campo hanno reso difficile
la implementazione pratica funzionale del protocollo
 Alcuni strati sono sostanzialmente inutili, altri molto pesanti
 Molte funzionalità vengono ripetute in modo inefficiente in strati differenti, e
mancano funzionalità utili (un servizio connection less a livello di trasporto)
 Lo standard è arrivato tardi: il mondo aveva già preso un’altra strada
 è stata realizzata una implementazione che ha avuto una certa diffusione:
Decnet/OSI (dalla DEC): questa è stata utilizzata per alcuni anni nella rete di ricerca
internazionale, ed in seguito abbandonata
 Nonostante dichiarazioni di intenti (DoD affermò che avrebbe pensionato il TCP/IP
per migrare verso OSI) questa architettura non ha sfondato
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Considerazioni sui modelli (2)
 Il modello TCP/IP gode i frutti di una solida esperienza sul campo
 Il suo utilizzo, diffuso anche grazie alla diffusione del sistema operativo Unix
che utilizza TCP/IP come protocollo di rete nativo, si è ampliato fino a
sbaragliare la concorrenza
 La sua architettura non è ben definita nelle separazioni delle funzioni, e il
concetto di stratificazione è violato (o violabile) in molte circostanze
 Il modello è inadatto a descrivere protocolli differenti dal TCP/IP, quindi è
legato alla implementazione specifica
 Manca totalmente una definizione di come si debba fare per accedere al
mezzo fisico (in pratica è incompleto)
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Confronto tra i modelli
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Modello ibrido
 Spesso per parlare di reti si prende come punto di riferimento l’architettura
OSI, ma si prende atto che il TCP/IP costituisce lo standard più diffuso; si fa
quindi riferimento ad una architettura stratificata a 5 livelli:
 applicazione (che include session e presentation)
 trasporto
 rete
 data link
 strato fisico
 In questo modo si può parlare delle architetture OSI e TCP/IP con una
corrispondenza uno a uno tra gli strati, assumendo che il modello TCP/IP
raggruppi nello strato di accesso alla rete i primi due strati OSI
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