Network essentials

NETWORK
ESSENTIALS
Componenti fondamentali delle reti informatiche

Verona, 18 Luglio 2013
© 2013 - Cesare Faini

IL MODELLO ISO OPEN SYSTEMS INTERCONNESSION (OSI)

6. Presentation
Layer
5. Session Layer

Il modello ISO/OSI, concepito per reti
di telecomunicazione a commutazione
di pacchetto, è costituito da una pila (o
stack) di protocolli attraverso i quali
viene
ridotta
la
complessità
implementativa di un sistema di
comunicazione per il networking

DATA
HOST

7. Application
Layer

SEGMENT

3. Network
Layer

PACKET

2. Data Link
Layer

MEDIA

4. Transport
Layer

FRAME

1. Physical Layer

BIT
© 2013 - Cesare Faini per

1

7. APPLICATION

Caratteristiche e funzioni
•Realizza l’interfaccia tra utente e
macchina.
•Fornisce un insieme di protocolli che
operano a stretto contatto con le
applicazioni.
•I protocolli delle applicazioni tipiche
di questo livello realizzano operazioni
come ad esempio:
•Trasferimento file
•Terminale virtuale
•Posta elettronica
•Protocolli: www, smtp, telnet …

2

6. PRESENTATION

• Trasforma i dati forniti dalle applicazioni in
un formato standardizzato e offre servizi
di comunicazione comuni, come la
crittografia, la compressione del testo e la
formattazione.
• Consente di gestire le tre diverse sintassi
previste dell'informazione da trasferire:
• astratta (definizione formale dei dati che
gli applicativi si scambiano)
• concreta locale (come i dati sono
rappresentati localmente)
• di trasferimento (come i dati sono
codificati durante il trasferimento)
• Protocolli: ASCII, Tiff, Unicode …

3

5. SESSION

• Controlla la comunicazione tra applicazioni.
Instaura, mantiene ed abbatte connessioni
(sessioni) tra applicazioni cooperanti. Si occupa
anche della sincronia di invio/ricezione messaggi.
• Consente di aggiungere, ai servizi forniti dal livello
di trasporto, servizi più avanzati, quali la gestione
del dialogo (mono o bidirezionale), la gestione
del token (per effettuare mutua esclusione) o la
sincronizzazione (inserendo dei checkpoint in
modo da ridurre la quantità di dati da
ritrasmettere in caso di gravi malfunzionamenti).
• Si occupa anche di inserire dei punti di controllo
nel flusso dati: in caso di errori nell'invio dei
pacchetti, la comunicazione riprende dall'ultimo
punto di controllo andato a buon fine.
• Protocolli: NFS, SMB …


4

4. TRANSPORT

• Permette il trasferimento di dati trasparente e affidabile
(implementando anche un controllo degli errori e delle perdite)
tra due host. È il primo livello realmente end-to-end, cioè da
host sorgente a destinatario.
• Si occupa di stabilire, mantenere e terminare una connessione,
garantendo il corretto e ottimale funzionamento della
sottorete di comunicazione.
• Effettua il controllo della congestione evitando che troppi
pacchetti dati arrivino allo stesso destinatario
contemporaneamente con effetto di perdita di pacchetti.
• A differenza dei livelli precedenti, che si occupano di
connessioni tra nodi contigui di una rete, il Trasporto (a livello
logico) si occupa solo del punto di partenza e di quello finale.
• Effettua anche la frammentazione dei dati provenienti dal
livello superiore in pacchetti, detti "segmenti" e trasmetterli in
modo efficiente ed affidabile usando il livello rete ed isolando
da questo i livelli superiori. Inoltre, si preoccupa di ottimizzare
l'uso delle risorse di rete e di prevenire la congestione.
• La sua unità dati fondamentale è il messaggio.
• Protocolli:TCP, UDP, SPX …


5

3. NETWORK

• Rende i livelli superiori indipendenti dai meccanismi e dalle
tecnologie di trasmissione usate per la connessione e si
prende carico della consegna a destinazione dei pacchetti.
• È responsabile di:
• Routing: scelta ottimale del percorso di rete da utilizzare
per garantire la consegna delle informazioni dal mittente
al destinatario, scelta svolta dal router attraverso dei
particolari algoritmi e tabelle di routing.
• Convertire i dati nel passaggio fra una rete ed un'altra
con diverse caratteristiche, come il protocollo di rete
utilizzato (internet-working). Traduce gli indirizzi di rete.
• Valutare la necessità di frammentare i pacchetti dati se la
nuova rete ha una diversa Maximum Transmission Unit
(MTU).
• Valutare la necessità di gestire diversi protocolli
attraverso l'impiego di gateway.
• La sua unità dati fondamentale è il pacchetto.
• Protocolli: Rip, OSPF (di routing usati per trasportare
pacchetti route-update (agg. di percorso))


6

2. DATA LINK
•Permette il trasferimento affidabile di dati attraverso il livello fisico. Invia
frame di dati con la necessaria sincronizzazione ed effettua un controllo
degli errori e delle perdite di segnale. Consente di far apparire al livello
superiore il mezzo fisico come una linea di trasmissione esente da errori
di trasmissione.
•Si occupa in primis di formare i dati da inviare attraverso il livello fisico,
incapsulando il pacchetto proveniente dallo strato superiore in un nuovo
pacchetto provvisto di un nuovo header (intestazione) e tail (coda), usati
anche per sequenze di controllo. Questa frammentazione dei dati in
specifici pacchetti è detta framing e i singoli pacchetti sono i frame.
•Come controllo di errore, per ogni pacchetto ricevuto, il destinatario invia
al mittente un pacchetto ACK (acknowledgement, conferma) contenente
lo stato della trasmissione: il mittente deve ripetere l'invio dei pacchetti
mal trasmessi e di quelli che non hanno ricevuto riscontro/risposta.
•Questo livello si occupa anche di controllare il flusso di: in caso di
sbilanciamento della velocità di trasmissione tra mittente e destinatario,
si occupa di rallentare l'opera della macchina più veloce, accordandola
all'altra e minimizzando così le perdite dovute a sovraccarico sul
destinatario.
•La sua unità dati fondamentale è il frame.
•Protocolli: LLC (Logical Link Control) IEEE 802.2 -> identifica i protocolli di
network layer come IP o IPX. MAC (Media Access Control) IEEE 802.3 ->
definisce come i pacchetti sono disposti nel media


7

1. PHYSICAL

• Trasmetter un flusso di dati non strutturati attraverso un
collegamento fisico, occupandosi della forma e della
tensione elettrica del segnale.
• Si occupa delle procedure meccaniche e elettroniche
necessarie a stabilire, mantenere e disattivare un
collegamento fisico.
• Controllare la rete, gli hardware che la compongono e i
dispositivi che permettono la connessione.
• In questo livello si decidono:
• Le tensioni scelte per rappresentare i valori logici dei bit
tramessi.
• La durata in microsecondi del segnale che identifica un
bit.
• La modulazione e la codifica utilizzata.
• L'eventuale trasmissione simultanea in due direzioni
(duplex).
• La forma e la meccanica dei connettori usati per collegare
l'hardware al mezzo trasmissivo.
• Protocolli: Ethernet, USB, IRDA …


8

LE RETI INFORMATICHE
Una rete informatica è un sistema o un particolare tipo di rete di telecomunicazioni
che permette lo scambio o condivisione di dati informativi e risorse (hardware e/o
software) tra diversi calcolatori. Il sistema fornisce un servizio di trasferimento di
informazioni, attraverso comuni funzionalità di trasmissione e ricezione.
Esempi di rete informatica sono le reti LAN, MAN e WAN la cui interconnessione
globale dà vita alla Rete Internet.

Le reti informatiche generano traffico di
tipo asincrono, a differenza della rete
telefonica sincrona e per questo
utilizzano la tecnologia della
commutazione di pacchetto al posto
della commutazione di circuito. Nate
come reti per la trasmissione ati, negli
anni 2000 le reti informatiche si sono
evolute verso reti integrate di servizi
includendo la fonia con la tecnologia
VOIP.

9

RETI INFORMATICHE
Esistono varie tipologie di rete, alcune più adatte alla costituzione di reti locali (LAN –
Local Area Network) e altre più funzionali alla realizzazione di reti geografiche (WAN –
Wide Area Network)
• Per citarne alcune tra le più note:
• Token Ring
• Ethernet
• Frame Relay
• FDDI (Fiber distributed data interface)
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)
• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
• MPLS (Multi Protocol Label Switching)
• …


10

RETE ETHERNET
Per regolamentare l'accesso al mezzo trasmissivo è stato adottato un protocollo di
accesso multiplo al mezzo condiviso del tipo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access /
Collision Detection)

Ethernet attualmente è il sistema LAN più diffuso per
diverse ragioni:

• è nato molto presto e si è diffuso velocemente, per cui
le uscite di nuove tecnologie come FDDI e ATM hanno
trovato il campo occupato
• è più economico e facile da usare rispetto ai sistemi
concorrenti e la diffusione delle componenti hardware
ne ha facilitato l'adozione
• funziona bene e genera pochi problemi
• è adeguato all'utilizzo con il protocollo TCP/IP


11

RETE ETHERNET: FUNZIONAMENTO
Il mittente invia il frame nella rete senza alcun handshake iniziale in modalità broadcast:
il frame attraversa tutta la rete e viene ricevuto da tutti gli adattatori presenti, ma solo
l'adattatore che vi riconosce il proprio indirizzo di destinazione lo recepirà, mentre tutti
gli altri lo scarteranno.
Il frame ricevuto può contenere errori, la maggior parte dei quali sono verificabili dal
controllo Cyclic Redundancy Check (CRC).
Un frame che non supera il controllo CRC viene scartato. Ethernet non prevede la
ritrasmissione del frame scartato, né una notifica della sua perdita agli strati superiori.
Ethernet non è quindi affidabile, ma grazie a ciò è semplice ed economico. Il compito di
provvedere alla ritrasmissione dei frame perduti viene demandato agli strati superiori
(ad esempio il protocollo IP).
La gestione delle collisioni e dell'occupazione simultanea ovvero condivisa del canale di
trasmissione viene gestita mediante il CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection).


12

TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL/INTERNET PROTOCOL
(TCP/IP)
Lo stack TCP/IP è un modello di riferimento simile al modello OSI, solo che quest'ultimo è
assai più generico. Infatti, mentre nel modello OSI per ciascun livello possono esistere più
protocolli (teoricamente interscambiabili, senza dover modificare quelli presenti nei livelli
superiori o inferiori), nel TCP/IP non è sempre possibile. Infatti nel Livello di rete esiste
solamente il protocollo IP.
Il modello TCP/IP risulta essere una
descrizione dei protocolli esistenti,
diversamente dal modello OSI, dove la
realizzazione del modello ha preceduto
quella dei protocolli.
Rispetto al modello OSI, nel TCP/IP mancano i
seguenti livelli: Presentazione, Sessione,
Fisico e Data Link (collegamento dati). Questi
ultimi due livelli, vengono visti dal livello di
Rete come un unico livello, non specificato
dal TCP/IP. Si specifica solo l'interfaccia che
connette l'host alla rete per permettere
l'invio e la ricezione dei pacchetti IP


13

OSI E TCP/IP
7. Application
Layer
6. Presentation
Layer
5. Session Layer

4. Transport
Layer
3. Network
Layer
2. Data Link
Layer
1. Physical Layer

Lo standard ISO-OSI non è rigido: costituisce,
piuttosto, un punto di riferimento per le
architetture di rete a pacchetto, che possono
distanziarsi più o meno da esso. La differenza
sostanziale fra TCP/IP e ISO/OSI consiste nel
fatto che nel TCP/IP i livelli di presentazione e
di sessione sono esterni alla pila di protocolli
(cioè è un'applicazione stand-alone che
"usa" TCP/IP per comunicare con altre
applicazioni). I livelli sono dunque solo
quattro:
1. Applicazione
2. Trasporto
3. Livello di rete (internetworking)
4. Livello di collegamento (data link)
I livelli Sessione e Presentazione sono assenti
perché
implementati
(eventualmente)
altrove, cioè nell'applicazione stand-alone
esterna.

APPLICATION

TRANSPORT

INTERNET

NETWORK
ACCESS


14

INTERNET PROTOCOL (IP)
E’ un protocollo di rete appartenente alla suite di protocolli Internet TCP/IP su cui è basato
il funzionamento della rete Internet.
È un protocollo di interconnessione di reti (Inter-Networking Protocol), classificato al livello
di rete 3 del modello ISO/OSI (network layer), nato per interconnettere reti, occupandosi
principalmente dell'Indirizzamento e lnstradamento (commutazione) tra reti e sottoreti
eterogenee per tecnologia, prestazioni e gestione, pertanto implementato sopra altri
protocolli di livello collegamento (data link layer) come Ethernet o ATM.
È un protocollo a pacchetto senza connessione
e di tipo di best effort nel senso che fa il
massimo possibile senza garantire alcuna forma
di affidabilità della comunicazione in termini di
controllo di errore, controllo di flusso e
controllo di congestione a cui quindi dovranno
supplire i protocolli di trasporto di livello
superiore (livello 4, transport layer) quale ad
esempio TCP.
La versione correntemente usata del protocollo
IP è detta anche IPv4 per distinguerla dalla più
recente IPv6, nata dall'esigenza di gestire
meglio il crescente numero di computer (host)
connessi ad Internet.

15

IP V4

• L'indirizzo IPv4 è costituito da 32 bit (4 byte) suddiviso in 4 gruppi da 8 bit (1 byte),
separati ciascuno da un punto (notazione dotted)
(es.1001001.00100100.10101111.00001111).
• Ciascuno di questi 4 byte è poi convertito in formato decimale di più facile
identificazione (quindi ogni numero varia tra 0 e 255 essendo 2^8=256). Un esempio di
indirizzo IPv4 è 195.24.65.215.


16

IP V6
L'indirizzo IPv6 è costituito da 128 bit (16 byte), viene descritto da 8 gruppi di 4 numeri
esadecimali che rappresentano 2 byte ciascuno (quindi ogni numero varia tra 0 e 65535)
separati dal simbolo "due punti". Un esempio di indirizzo IPv6 è
2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0001, che può essere abbreviato in
2001:DB8::1 (i due punti doppi rappresentano la parte dell'indirizzo che è composta di soli
zeri consecutivi. Si può usare una sola volta, per cui se un indirizzo ha due parti composte
di zeri la più breve andrà scritta per esteso).
I dispositivi connessi ad una rete IPv6
ottengono un indirizzo di tipo unicast
globale, vale a dire che i primi 48 bit del
suo indirizzo sono assegnati alla rete a cui
esso si connette, mentre i successivi 16 bit
identificano le varie sottoreti a cui l'host è
connesso. Gli ultimi 64 bit sono ottenuti
dall'indirizzo MAC dell'interfaccia fisica.


17

TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL (TCP)
TCP è un protocollo orientato alla connessione, ovvero prima di poter trasmettere dati deve stabilire la
comunicazione, negoziando una connessione tra mittente e destinatario, che rimane attiva anche in assenza di
scambio di dati e viene esplicitamente chiusa quando non più necessaria. Possiede quindi le funzionalità per creare,
mantenere e chiudere/abbattere una connessione.
Il servizio offerto da TCP è il trasporto di un flusso di byte bidirezionale tra due applicazioni in esecuzione su host
differenti. Il protocollo permette alle due applicazioni di trasmettere contemporaneamente nelle due direzioni,
quindi il servizio può essere considerato "Full-Duplex" anche se non tutti i protocolli applicativi basati su TCP
utilizzano questa possibilità.
Il flusso di byte viene frazionato in blocchi per la trasmissione dall'applicazione a TCP (che normalmente è
implementato all'interno del sistema operativo), per la trasmissione all'interno di segmenti TCP e la consegna
all'applicazione che lo riceve, ma questa divisione in blocchi non è necessariamente la stessa nei diversi passaggi.
TCP garantisce che i dati trasmessi, se giungono a destinazione, lo facciano in ordine e una volta sola ("at most
once"). Più formalmente, il protocollo fornisce ai livelli superiori un servizio equivalente ad una connessione fisica
diretta che trasporta un flusso di byte. Ciò si realizza attraverso vari meccanismi di acknowledgment e di
ritrasmissione su timeout.
TCP offre funzionalità di controllo di errore sui pacchetti pervenuti grazie al
campo checksum contenuto nella sua Protocol Data Unit (PDU).
TCP possiede funzionalità di controllo di flusso tra terminali in
comunicazione e controllo della congestione sulla connessione.
Ciò permette di ottimizzare l'utilizzo della rete anche in caso di
congestione, e di condividere equamente la capacità disponibile
tra diverse sessioni TCP attive su uno stesso collegamento.
TCP fornisce un servizio di multiplazione delle connessioni su un
host, attraverso il meccanismo delle porte.


18

USER DATAGRAM PROTOCOL (UDP)
A differenza del TCP, l'UDP è un protocollo di tipo connectionless e non gestisce il riordinamento dei pacchetti né la
ritrasmissione di quelli persi. Per questo è generalmente considerato di minore affidabilità.
In compenso è molto rapido (non c'è latenza per riordino e ritrasmissione) ed efficiente per le applicazioni
"leggere" o time-sensitive. Ad esempio, è usato spesso per la trasmissione di informazioni audio-video real-time.
Le applicazioni in tempo reale richiedono spesso un bit-rate minimo di trasmissione, non possono ritardare
eccessivamente la trasmissione dei pacchetti e possono tollerare qualche perdita di dati: il modello di servizio TCP
può non essere particolarmente adatto alle loro caratteristiche.
L'UDP fornisce soltanto i servizi basilari del livello di trasporto, ovvero multiplazione delle connessioni, ottenuta
attraverso il meccanismo di assegnazione delle porte e verifica degli errori (integrità dei dati) mediante una
checksum, inserita in un campo dell'intestazione (header) del pacchetto, mentre TCP garantisce anche il
trasferimento affidabile dei dati, il controllo di flusso e il controllo della congestione.
L'UDP è un protocollo stateless, ovvero non tiene nota dello stato della connessione dunque ha, rispetto al TCP,
meno informazioni da memorizzare: un server dedicato ad una particolare applicazione che scelga UDP come
protocollo di trasporto può supportare quindi molti più client attivi.


19

TCP E UDP
Le applicazioni di rete che hanno la necessità di un trasferimento affidabile dei loro dati si affidano ovviamente a
TCP, mentre le applicazioni più elastiche riguardo alla perdita dei dati e strettamente dipendenti dal tempo si
affidano invece a UDP. Inoltre si utilizza UDP per comunicazioni in broadcast (invio a tutti i terminali in una rete
locale) e multicast (invio a tutti i terminali iscritti ad un servizio).

Principali servizi Internet e protocolli adottati:


20

INDIRIZZI E PORTE

• Ogni oggetto collegato alla rete ha
bisogno di un indirizzo IP.
• Un indirizzo IP è composto da 4
numeri di 8 bit, 256 combinazioni
numeriche (da 0 a 255) che
funzionano esattamente come un
numero telefonico. Ogni numero
identifica un oggetto collegato in
rete e non possono esistere 2
oggetti con lo stesso indirizzo IP

• La comunicazione avviene
attraverso delle porte
• Ogni porta può utilizzata può essere
associata ad un singolo servizio.
• Esistono 65.536 porte TCP e 65.536
porte UDP. Le prime 1024 sono
definite dall’ Internet Assigned
Numbers Authority (IANA); le altre
sono libere anche se alcuni processi
ormai di uso quotidiano le utilizzano
ed alcune sono diventate uno
standard de facto


21

INDIRIZZO IP
Un indirizzo IP è un'etichetta numerica che identifica univocamente un dispositivo (host)
collegato a una rete informatica che utilizza l'Internet Protocol come protocollo di
comunicazione.
Un indirizzo IP serve essenzialmente a identificare un dispositivo sulla rete e di conseguenza
fornirne il percorso per la sua raggiungibilità da un altro terminale o dispositivo di rete in una
comunicazione dati a pacchetto.
Più esattamente l'indirizzo IP viene assegnato a una interfaccia (ad esempio una scheda di rete)
che identifica l'host di rete, che può essere un personal computer, un palmare, un router, ecc.
Va considerato, infatti, che un host può contenere più
di una interfaccia: ad esempio, un router ha diverse
interfacce (minimo due) per ognuna delle quali occorre
un indirizzo IP.
L'indirizzo IP è un indirizzo di livello 3 del modello
ISO-OSI che si rende necessario per
l'instradamento indiretto tramite l'omonimo
protocollo di rete IP ovvero per interconnettere
(internetworking) più sottoreti diverse all'interno
del paradigma TCP/IP della rete Internet.
Si contrappone all'indirizzo fisico di livello 2 o
indirizzo MAC utilizzato invece per l'instradamento
diretto all'interno di una sottorete locale.

22

CLASSI DI INDIRIZZAMENTO
Esistono 5 tipi di mascherature di un indirizzo IP e sono denominate classi. Quelle di uso comune nelle reti locali
sono:
◾ Classe A 255.0.0.0
◾ Classe B 255.255.0.0
◾ Classe C 255.255.255.0
La subnet di classe A è caratterizzata dall’avere il primo ottetto compreso tra 0 e 127, un esempio a
tal proposito può essere 10.56.32.08 La subnet di classe B ha il primo ottetto tra 128 e 191, ecco un
esempio di subnet in tal senso: 172.12.56.10 Infine le subnet mask appartenenti alla terza classe
(classe C) hanno il primo ottetto tra 192 e 223 ed un uso più comune: 192.168.0.2.
La notazione di Classe è sintetizzabile anche tramite una seconda notazione "slash notation" che è la
somma dei bit presenti nella subnet mask e che facilita la notazione ed è calcolabile come segue:
255.0.0.0 = 8+0+0+0 la classe A e può essere indicata con /8; 255.255.0.0 = 8+8+0+0 la classe B e
può essere indicata con /16; 255.255.255.0 = 8+8+8+0 la classe C e può essere indicata con /24.
255.255.255.255 = 8+8+8+8 = 32 corrispondente ad 1 bit, la notazione indica un unico host.
255.255.255.254 = 8+8+8+7 = 31 corrisponde a 2 bit ecc. quindi un ip 10.0.0.0/8 indica tutti gli host
di una classe A, un gruppo di computer notevole.
La saturazione dello spazio di IPv4 ha portato all'introduzione di nuovi concetti che hanno rivoluzionato la teoria
delle reti. Vanno citati l'abbandono del concetto di classi di indirizzi IP e il conseguente utilizzo sempre maggiore di
indirizzi classless (privi del concetto di classe)
Classificazione ufficiale delle reti IP


23

SUBNET
Una subnet, o sottorete, è una parte della suddivisione di una singola rete IP (Internet
Protocol).
Tale suddivisione è realmente visibile solo dalla parte logica della rete, ciò vuol dire che
la differenza tra una rete e una sottorete sta nel tipo di configurazione di rete che si dà
al proprio Computer.
Il processo di subnetting è la divisione di una singola rete in gruppi di computer che
hanno in comune nell'indirizzo IP un determinato prefisso di routing.
L'operazione di Subnetting rompe una rete in piccoli intervalli, che possono utilizzare lo
spazio di indirizzi esistenti in modo più efficiente, e, quando fisicamente separati,
possono impedire eccessivi tassi di collisione dei pacchetti in una rete più ampia.


24

ESEMPIO DI RETE
WLAN
WPA2 PSK

SERVER
10.0.0.x

WOUT
192.168.x.x
WPA2-PSK

10.0.0.253

LAN
10.0.3.x

10.0.2.

10.0.3.253

10.0.2.x

Internet
VPN IPSec L2L
VPN SSL C2L

10.0.2.

ISP
10.0.1.253

WGUEST

IP Pubblici

Cliente n

Cliente 2

192.168.33.x
WPA2-PSK e Captive Portal

DMZ
10.0.1.x

VPN IPSec

Internet

Cliente 1

25

CLASSLESS INTER-DOMAIN ROUTING
IP/CIDR

Δ to last IP addr

Mask

Hosts (*)

Size

Notes

Per le subnet più grandi di /31 o
/32, 2 indirizzi riservati devono
essere sottreatti dal numero
totale di quelli disponibili:
l’indirizzo più grande, che
viene usato per i broadcast e
quello più piccolo che viene
usato per identificare la rete
stessa (network base). Inoltre
ogni border router di una
subnet utilizza un indirizzo
dedicato.

a.b.c.d/32

+0.0.0.0

255.255.255.255

1

1/256 C

a.b.c.d/31

+0.0.0.1

255.255.255.254

2

1/128 C

d = 0 ... (2n) ... 254

a.b.c.d/30

+0.0.0.3

255.255.255.252

4

1/64 C

d = 0 ... (4n) ... 252

a.b.c.d/29

+0.0.0.7

255.255.255.248

8

1/32 C

d = 0 ... (8n) ... 248

a.b.c.d/28

+0.0.0.15

255.255.255.240

16

1/16 C

d = 0 ... (16n) ... 240

a.b.c.d/27
a.b.c.d/26
a.b.c.d/25
a.b.c.0/24

+0.0.0.31
+0.0.0.63
+0.0.0.127
+0.0.0.255

255.255.255.224
255.255.255.192
255.255.255.128
255.255.255.000

32
64
128
256

⅛C
¼C
½C
1C

d = 0 ... (32n) ... 224
d = 0, 64, 128, 192
d = 0, 128

a.b.c.0/23

+0.0.1.255

255.255.254.000

512

2C

c = 0 ... (2n) ... 254

a.b.c.0/22

+0.0.3.255

255.255.252.000

1,024

4C

c = 0 ... (4n) ... 252

a.b.c.0/21

+0.0.7.255

255.255.248.000

2,048

8C

c = 0 ... (8n) ... 248

a.b.c.0/20

+0.0.15.255

255.255.240.000

4,096

16 C

c = 0 ... (16n) ... 240

a.b.c.0/19

+0.0.31.255

255.255.224.000

8,192

32 C

c = 0 ... (32n) ... 224

a.b.c.0/18

+0.0.63.255

255.255.192.000

16,384

64 C

c = 0, 64, 128, 192

a.b.c.0/17

+0.0.127.255

255.255.128.000

32,768

128 C

c = 0, 128

a.b.0.0/16

+0.0.255.255

255.255.000.000

65,536

256 C = 1 B

a.b.0.0/15

+0.1.255.255

255.254.000.000

131,072

2B

b = 0 ... (2n) ... 254

a.b.0.0/14

+0.3.255.255

255.252.000.000

262,144

4B

b = 0 ... (4n) ... 252

a.b.0.0/13

+0.7.255.255

255.248.000.000

524,288

8B

b = 0 ... (8n) ... 248

a.b.0.0/12

+0.15.255.255

255.240.000.000

1,048,576

16 B

b = 0 ... (16n) ... 240

a.b.0.0/11

+0.31.255.255

255.224.000.000

2,097,152

32 B

b = 0 ... (32n) ... 224

a.b.0.0/10

+0.63.255.255

255.192.000.000

4,194,304

64 B

b = 0, 64, 128, 192

a.b.0.0/9

+0.127.255.255

255.128.000.000

8,388,608

128 B

b = 0, 128

a.0.0.0/8

+0.255.255.255

255.000.000.000

16,777,216

256 B = 1 A

a.0.0.0/7

1.255.255.255

254.000.000.000

33,554,432

2.00 AM

a = 0 ... (2n) ... 254

a.0.0.0/6

3.255.255.255

252.000.000.000

67,108,864

4.00 AM

a = 0 ... (4n) ... 252

a.0.0.0/5

7.255.255.255

248.000.000.000

134,217,728

8.00 AM

a = 0 ... (8n) ... 248

a.0.0.0/4

15.255.255.255

240.000.000.000

268,435,456

16 A

a = 0 ... (16n) ... 240

Network calculator

a.0.0.0/3

31.255.255.255

224.000.000.000

536,870,912

32 A

a = 0 ... (32n) ... 224

a.0.0.0/2

63.255.255.255

192.000.000.000

1,073,741,824

64 A

a = 0, 64, 128, 192

http://www.subnetmask.info

a.0.0.0/1

127.255.255.255

128.000.000.000

2,147,483,648

128 A

a = 0, 128

0.0.0.0/0

255.255.255.255

000.000.000.000

4,294,967,296

256 A


26

UNICAST MULTICAST BROADCAST ANYCAST
• Nelle reti informatiche un pacchetto destinato ad un solo computer e l'indirizzo
usato per inviare tale pacchetto è detto Unicast.
• Questo è il caso più comune nella destinazione di contenuti agli utenti, ma differenti
tipologie di trasmissione, quali ad esempio Multicast e Broadcast, sono spesso
utilizzate per lo streaming di dati.
• Concettualmente una connessione unicast corrisponde ad una connessione puntopunto.
• Un pacchetto destinato a tutti i calcolatori di una rete è detto Broadcast, uno
destinato a molti è Multicast, uno destinato ad un indirizzo qualunque di un gruppo
è detto Anycast
Unicast

Multicast

Broadcast

Anycast


27

MULTICAST
Con il termine multicast, si indica la distribuzione simultanea di informazione verso un gruppo di destinatari.
Un indirizzo che si riferisce a un gruppo di destinazioni è detto a sua volta indirizzo Multicast.
Il modello di servizio multicast prevede che un computer invii i pacchetti ad un indirizzo associato al gruppo multicast; il computer
sorgente invia una sola copia dell'informazione (indipendentemente dal numero di destinatari), saranno poi gli M-Router (Multicast
Router) che moltiplicheranno l'informazione quando necessario. In questo modo se 50 computer (Gruppo) devono ricevere lo stesso file
dalla stessa sorgente, quest'ultima invierà una sola copia del file, man mano che si naviga nella rete saranno gli M-Router che
moltiplicheranno le informazioni fino al raggiungimento dei 50 computer. I computer che vogliono ricevere le "trasmissioni" del gruppo
multicast si devono registrare per quel gruppo, e la rete si occuperà di consegnare i pacchetti multicast a tutti quelli che si sono registrati.
Spesso non c'è modo di controllare né chi trasmette su un gruppo multicast né quali computer possono ricevere, se non in modo
piuttosto grossolano.
Il servizio di multicast è stato pensato per permettere la diffusione efficiente di programmi multimediali, in analogia con la radio e la
televisione trasmesse nell'etere, e viene anche utilizzato per funzioni di gestione della rete (per risolvere problemi come "trova tutti i
computer su una sottorete che implementano la funzione X o che hanno bisogno della funzione Y", basta che questi si iscrivano tutti ad
uno stesso gruppo multicast).
Per la natura del servizio di rete multicast, risulta molto difficile usare protocolli di trasporto orientati alla connessione come TCP, per cui
si usano protocolli senza connessione come UDP.
Il Multicast è implementato in ethernet in modo abbastanza semplice: una classe di indirizzi ethernet è riservata all'uso come indirizzi
multicast. Questi pacchetti sono trattati dalla rete come se fossero broadcast, ovvero sono ritrasmessi a tutti i computer collegati. Se un
processo è interessato a ricevere la trasmissione su un gruppo multicast, il sistema operativo lo comunica alla scheda di rete, che riceve il
pacchetto e lo passa al sistema operativo, il quale a sua volta lo passa al processo interessato. Naturalmente questo sistema non è
scalabile all’infinito, in quanto tutto il traffico multicast viene fisicamente inviato a tutti i computer interessati collegati alla rete,
rischiando di saturare tutta la banda disponibile.
In Internet, il servizio multicast è implementato solo parzialmente, e in modo molto più complesso, perché la
funzionalità di routing multicast deve essere aggiunta a tutti i router. Il protocollo Internet Group
Management Protocol (IGMP) viene usato dai computer per richiedere di essere iscritti ad un
gruppo multicast, ed esistono appositi algoritmi di routing per il traffico multicast, come Distance
Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) e Protocol Independent Multicast (PIM).
Come per il traffico unicast, ci si appoggia ad eventuali meccanismi di multicast forniti dalle reti utilizzate.

Multicast

28

BROADCAST
Il termine Broadcast indica una modalità di instradamento per la quale un pacchetto inviato ad un indirizzo
particolare (detto appunto di broadcast) verrà consegnato a tutti i computer collegati alla rete (ad esempio,
tutti quelli su un segmento di rete ethernet, o tutti quelli di una sottorete IP).
Per via dei costi gli indirizzamenti broadcast non sono consentiti a livello globale (internet), ma risultano
vincolati nell'ambito di una rete locale. Il Broadcast può essere eseguito su diversi livelli del modello OSI. A
livello Data Link (Secondo Livello) l'invio del pacchetto o richiesta viene eseguito sfruttando il MAC Address
(Indirizzo Fisico) impostandolo al suo valore più alto (FF:FF:FF:FF:FF:FF).
A livello Network (Terzo Livello) l'invio del pacchetto o richiesta viene eseguita sfruttando l'IP (indirizzo
logico) impostandolo sempre al suo valore più alto facendo attenzione alla relativa subnet di appartenenza.
Si definisce broadcast, in generale, la spedizione contemporanea della stessa informazione a più nodi di
arrivo contemporaneamente. Si chiama broadcasting l'utilizzo di questo metodo di comunicazione. Un
sistema definito broadcast consente l'elaborazione e l'invio di pacchetti di dati che, grazie all'inserimento di
un codice speciale nel campo indirizzo, può essere ricevuto da tutti i computer contemporaneamente
collegati, invece che da uno solo. Nel caso di un funzionamento di questo tipo si è soliti dire che il dispositivo
di rete opera in broadcasting.
Il broadcast non esiste in IP v6

Broadcast


29

PRINCIPALI APPARATI DI RETE

Hub
Switch
Router
Gateway

Bridge
Firewall
Access Point


30

HUB
Nel caso diffuso delle reti Ethernet, un hub è un dispositivo che inoltra i dati in arrivo da una
qualsiasi delle sue porte su tutte le altre, cioè in maniera diffusiva (broadcasting). Per questa
ragione può essere definito anche un «ripetitore multiporta».
Questo permette a due dispositivi di comunicare attraverso l'hub come se questo non ci fosse, a parte un piccolo
ritardo aggiuntivo nella trasmissione oltre a quello standard di propagazione. La conseguenza del
comportamento dell'hub è che la banda totale disponibile in uscita viene frazionata e ripartita tra i vari segnali
portanti inviati a causa del moltiplicarsi dei dati da inviare.
Un hub non ha bisogno di riconoscere i confini dei dati che lo attraversano, quindi è considerato un dispositivo di
livello 1 (fisico) nel modello OSI in quanto ritrasmette semplicemente i segnali elettrici e non entra nel merito dei
dati.
Nel gergo delle reti Ethernet, un hub crea un unico dominio di collisione unendo tutti i calcolatori o le reti
connessi alle sue porte, ovvero se due calcolatori collegati a porte diverse trasmettono contemporaneamente si
verifica una collisione di pacchetti in ricezione e la trasmissione deve essere ripetuta. Infatti l'hub non distingue i
segmenti di LAN e ritrasmette tutti i segnali che riceve. Ciò crea anche delle limitazioni al numero di nodi che si
possono connettere nella LAN vista nella sua complessità. Inoltre, a causa di questa sua semplice funzione, non è
possibile connettere segmenti Ethernet di tipologia e di velocità diversa in quanto l'hub non è neanche fornito di
buffer. In pratica dunque la LAN nel suo complesso va vista come un'unica rete fisica.


31

SWITCH
Nella tecnologia delle reti informatiche, uno switch (commutatore) è un dispositivo di rete o
nodo interno di rete che si occupa di commutazione a livello 2 cioè livello datalink del modello
ISO/OSI cioè di indirizzamento e instradamento all'interno di reti locali attraverso indirizzi MAC
inoltrando selettivamente i frame ricevuti verso una porta di uscita cioè verso un preciso destinatario grazie a una
corrispondenza univoca porta-indirizzo.
Attraverso l'instradamento è in grado di ridurre quindi il cosiddetto dominio di collisione presente nelle reti locali
broadcast in maniera efficiente
Come con un hub, due nodi possono comunicare attraverso uno switch come se questo non ci fosse, ovvero il suo
comportamento è trasparente. A differenza però di quanto farebbe un hub, uno switch normalmente inoltra i
frame in arrivo da una qualsiasi delle sue porte soltanto a quella cui è collegato il nodo destinatario del frame.
Uno switch possiede quindi l'intelligenza necessaria a riconoscere i confini dei frame nel flusso di bit,
immagazzinarli, decidere su quale porta inoltrarli, trasferirli verso una porta in uscita, trasmetterli. Normalmente
uno switch opera al livello datalink del modello di riferimento ISO/OSI.
Lo switch gode maggiore espandibilità in termini di numero di porte e performance migliori
Inoltre uno switch di fascia medio alta fornisce tipicamente le seguenti caratteristiche:
• possibilità di gestione
• supporto di più istanze del protocollo Spanning Tree;
• supporto di LAN virtuali (VLANs) secondo lo standard 802.1Q
• mirroring delle porte
• supporto della QoS (Quality of Service)


32

STACKABLE SWITCH
Sono macchine più evolute dotate di funzionalità che permettono l'interconnessione backbone in cui rami con
caratteristiche di velocità e capacità inferiori confluiscono ordinatamente su rami con caratteristiche superiori:
per questi collegamenti vengono utilizzate velocità che possono arrivare anche a 10Gbps. Generalmente in una
macchina stackabile le porte adibite a queste connessioni sono dotate di interoperabilità o sono addirittura
modulari, rendendo flessibile la modalità di link, ad es. nella scelta di velocità e trasporto fisico (rame o fibra).
Caratteristiche significative della macchine stackable sono:
• La possibilità di impilare varie macchine;
• La possibilità di gestirle assieme come fossero una;
• La possibilità di interconnettere macchine di tipo diverso switch, hub, router;
• La possibilità di realizzare sistemi tolleranti ai guasti (se si rompe una macchina le altre continuano a
funzionare e allo stesso modo se una porta non funziona se ne collega un'altra).


33

ROUTER
Un router (instradatore) è un dispositivo instradare i dati fra reti diverse. È un nodo interno di rete
deputato alla commutazione di livello 3 del modello OSI o del livello internet nel modello TCP/IP.
L'instradamento può avvenire verso reti direttamente connesse su interfacce fisiche distinte oppure
verso altre sottoreti non limitrofe che, grazie alle informazioni contenute nelle tabelle di instradamento, siano
raggiungibili attraverso altri nodi della rete. Può essere visto come un dispositivo di interfacciamento tra diverse
sottoreti anche eterogenee, che ne permette l’interoperabilità (internetworking) a livello di indirizzamento.
Utilizza gli indirizzi IP (livello 3) tramite tabelle di instradamento (o routing table) che possono contenere
informazioni corrispondenti a singoli host o a intere reti, ovvero sottoinsiemi anche molto ampi dello spazio di
indirizzamento. Questo è fondamentale per la scalabilità delle reti in quanto permette di gestire reti anche molto
grandi facendo crescere le tabelle di instradamento in modo meno che lineare rispetto al numero di host.
Un router può interconnettere reti di livello 2 eterogenee, come ad esempio reti LAN, con reti geografiche in varie
tecnologie. Un router è in grado di bloccare il traffico broadcast.
Sia che operi un instradamento verso il successivo router (next hop) che un instradamento nella rete locale
adiacente le funzionalità di livello inferiore dedicate al trasporto dati avvengono sempre con il particolare
protocollo di trasporto del collegamento geografico realizzato per interconnetere due o più sottoreti (es. Frame
Relay e ATM) oppure direttamente con quello della sottorete attraversata (ad es. Ethernet tramite protocollo ARP).
Dal punto di vista fisico i router non sono altro che sistemi di elaborazione dedicati al solo scopo (special purpose)
di indirizzare/instradare pacchetti siano essi normali computer che fanno girare un software apposito o apparati
(hardware e software) specializzati. I router di fascia più alta sono progettati per ottenere prestazioni wire speed,
letteralmente alla velocità della linea.


34

GATEWAY
Un gateway (dall'inglese, portone, passaggio) è un dispositivo di rete che opera al livello di rete e
superiori del modello ISO/OSI. Il suo scopo principale è quello di veicolare i pacchetti di rete
all'esterno di una rete locale (LAN)
Gateway è un termine generico che indica il servizio di inoltro dei pacchetti verso l'esterno; il dispositivo hardware
che porterà a termine questo compito è tipicamente un router. Nelle reti più semplici è presente un solo gateway
che inoltra tutto il traffico diretto all'esterno verso la rete internet. In reti più complesse in cui sono presenti
parecchie subnet, ognuna di queste fa riferimento ad un gateway che si occuperà di instradare il traffico dati verso
le altre sottoreti o a rimbalzarlo ad altri gateway.
Spesso i gateway non si limitano a fornire la funzionalità di base di routing, ma integrano altri servizi da e verso la
rete locale come proxy DNS, firewall, NAT etc, che sono appunto servizi di strato di rete più elevato ovvero
applicativo.


35

BRIDGE
Un bridge (letteralmente ponte) è un dispositivo di rete che si colloca al livello datalink del modello
ISO/OSI e che traduce da un mezzo fisico ad un altro all'interno di una stessa rete locale. Esso è quindi
in grado di riconoscere, nei segnali elettrici che riceve dal mezzo trasmissivo, dei dati organizzati in
strutture dette trame (in inglese frame), di individuare all'interno di esse l'indirizzo del nodo mittente e quello del
nodo destinatario e in base a questi operare un indirizzamento dei pacchetti tra più segmenti di rete ad esso
interconnessi.
Tipicamente un bridge è munito di porte con cui è collegato a diversi segmenti della rete locale indirizzando
pacchetti tra essi. Quando riceve un frame su una porta, cerca di capire dall'indirizzo del destinatario se questi si
trova nello stesso segmento del mittente oppure no. Nel primo caso evita di inoltrare il frame, in quanto
presumibilmente il destinatario l'ha già ricevuto per condivisione del bus di comunicazione. Nel secondo caso
invece il bridge inoltra il frame verso il segmento in cui si trova effettivamente il destinatario. Se non sa su quale
segmento si trova il destinatario, il bridge inoltra il frame su tutte le porte tranne quella da cui l'ha ricevuta.
Queste operazioni sono definite operazioni di filtraggio e inoltro. Nell'attraversare il bridge il pacchetto
informativo subisce dunque un ritardo aggiuntivo rispetto a quello consueto di propagazione dovuto ai tempi di
elaborazione che il bridge opera sul pacchetto per decidere su quale segmento, quindi su quale porta, inoltrarlo.


36

FIREWALL
Un firewall è un componente passivo di difesa perimetrale di una rete informatica, che può anche svolgere funzioni di
collegamento tra due o più tronconi di rete, garantendo, attraverso una serie ben definita di regole, una protezione in
termini di sicurezza informatica della rete stessa.
Usualmente la rete viene divisa in due sottoreti: una, detta esterna, comprende l'intera Internet mentre l'altra interna,
detta LAN (Local Area Network), comprende una sezione più o meno grande di un insieme di computer locali. In alcuni casi è possibile
che si crei l'esigenza di creare una terza sottorete detta DMZ (o zona demilitarizzata) adatta a contenere quei sistemi che devono essere
isolati dalla rete interna, ma che devono comunque essere protetti dal firewall ed essere raggiungibili dall'esterno (server pubblici). In
realtà il firewall può essere usato per controllare tante reti quante sono le sue interfacce disponibili.
Un firewall può essere realizzato con un semplice computer (con almeno due schede di rete e software apposito), può essere una
funzionalità logica (software) inclusa in un router oppure può essere implementato su un apparato hardware dedicato. Esistono inoltre i
cosiddetti "firewall personali", che sono programmi installati sui normali calcolatori client, che filtrano solamente i pacchetti che entrano
ed escono da quel calcolatore, utilizzando in tal caso sola una scheda di rete.
La funzionalità principale di creare un filtro sulle connessioni entranti ed uscenti, innalzando il livello di sicurezza della rete. Il firewall
infatti agisce sui pacchetti in transito da e per la zona interna potendo eseguire su di essi operazioni di:
• controllo
• modifica
• monitoraggio
Tramite firewall è possibile creare anche tunnel cifrati per il collagamento di utenti e reti esterne. I firewall permettono anche una
gestione mirata delle politiche di Network Address Translation e Port Address Translation
Tipologie di firewall, in ordine crescente di complessità:
• packet filter: è il più semplice e si limita a valutare gli header di ciascun pacchetto, decidendo quali far passare.
• stateful inspection: tiene traccia di alcune relazioni tra i pacchetti che lo attraversano, ad esempio ricostruisce lo stato delle
connessioni TCP.
• deep inspection: effettuano controlli fino al livello 7 della pila ISO/OSI, ovvero valutano anche il contenuto applicativo dei pacchetti
• application layer firewall: sono apparati che intercettano le connessioni a livello applicativo.


37

ACCESS POINT
L’ Access Point (AP) permette all'utente di collegarsi ad una rete in modalità wireless (senza fili).
È possibile collegare più access point alla stessa rete cablata e/o tra di loro per creare una rete più
grande che permetta il collegamento multicanale tra terminali e rete wireless (WLAN).
Collegato ad una rete cablata fa da interfaccia tra la parte wireless di accesso radio e la parte cablata di trasporto
implementando un cambiamento di protocollo per il trasferimento dell'informazione tra le due sezioni di rete; se
invece trasmette informazione tramite collegamento wireless agli altri access point (Wireless Distribution System)
funziona come un semplice bridge.
L'AP comunica in broadcast alle stazioni riceventi nel proprio raggio di copertura l'SSID della rete o delle reti locali
wireless che sta servendo. Le celle di copertura degli AP sono spesso parzialmente sovrapposte per evitare buchi
di copertura del segnale mentre la parte cablata è generalmente una rete Ethernet.

Esistono diversi standard wireless per la trasmissione:
• 802.11a con trasmissione a 54 Mb/s a 5 GHz
• 802.11b con trasmissione a 11 Mb/s a 2,4 GHz
• 802.11g con trasmissione a 54 Mb/s a 2,4 GHz
• 802.11n con trasmissione a 300 Mb/s a 2,4 GHz e 5 GHz


38

ROUTING
Il routing è l'instradamento effettuato a livello di rete
Le tabelle di instradamento possono essere popolate con una combinazione di diversi metodi:
• routing per reti direttamente connesse: quando una interfaccia di rete di un host IP viene
configurata con un indirizzo IP ed una maschera di sottorete, l'host conosce automaticamente la
rotta per raggiungere tutti gli host di quella sottorete. Nel caso molto semplice di una rete
costituita da diverse sottoreti connesse ad un solo router, questo automatismo è sufficiente a
popolare la tabella di routing di quel singolo router con tutti gli elementi necessari.
• routing statico: le rotte possono essere configurate manualmente sui vari router. Questo metodo
è poco scalabile, difficile da gestire per reti più che banali, e non consente alla rete di utilizzare
percorsi multipli quando questi sono disponibili per raggiungere una determinata destinazione.
• routing dinamico: le tabelle di instradamento vengono popolate da appositi protocolli di routing,
eseguiti sui router, che permettono ai router di scambiarsi tra loro informazioni circa la topologia
attuale della rete, e quindi di costruire e aggiornare (update) automaticamente le tabelle di
instradamento. Questi protocolli permettono alla rete di adattarsi automaticamente ad eventuali
modifiche (aggiunta o caduta di nodi e di collegamenti), ed in particolare di reinstradare il traffico
in caso di caduta di un collegamento su percorsi alternativi che permettono di raggiungere la
destinazione finale (IP destination).


39

NETWORK ADDRESS TRANSLATION (NAT)
Il network address translation (NAT, traduzione degli indirizzi di rete, conosciuto anche come
network masquerading, native address translation) è una tecnica che consiste nel modificare
gli indirizzi IP dei pacchetti in transito su un sistema che agisce da router all'interno di una
comunicazione tra due o più host.
Sono molto note anche alcune tipologie specifiche di NAT, come l'IP masquerading e il port
forwarding.
Il NAT è spesso implementato dai router e dai firewall.
Si può distinguere tra source NAT (SNAT) e destination NAT (DNAT), a seconda che venga
modificato l'indirizzo sorgente o l'indirizzo destinazione del pacchetto che inizia una nuova
connessione.
I pacchetti che viaggiano in senso opposto verranno modificati in modo corrispondente, in
modo da dare ad almeno uno dei due computer che stanno comunicando l'illusione di parlare
con un indirizzo IP diverso da quello effettivamente utilizzato dalla controparte.


40

PORT ADDRESS TRANSLATION (PAT)
Il Port Address Translation (PAT) è una particolare tecnica di Network address translation che permette di
effettuare una 'mappatura' (stabilire una corrispondenza) tra più indirizzi IP di una rete privata (ad es. una LAN o
di una rete protetta da un firewall) e un singolo indirizzo IP di una rete pubblica (ad es. Internet).
Il PAT permette quindi di utilizzare un singolo indirizzo IP pubblico per accedere a numerosi servizi da una rete
locale che utilizza indirizzi IP privati. Un indirizzo IP pubblico può gestire oltre 64000 connessioni contemporanee
sul lato interno della rete.
Il dispositivo che funziona da PAT cancella periodicamente le varie assegnazioni dalla propria tabella man mano
che esse non sono più utilizzate. Il numero della porta è un intero senza segno a 16 bit (0-65535), quindi è molto
ridotta la probabilità che un computer dall'interno non riesca ad effettuare l'operazione desiderata.
Le quintuple che definiscono la connessione, ovvero il socket, sono costituite da:
• Protocollo
• IP di destinazione
• Porta di destinazione
• IP sorgente
• Porta sorgente (non è fissata a priori)
Di fatto si realizza la "traduzione" di una porta in un indirizzo.
Ovviamente tale «mapping» è effimero e dinamico.


41

LAYER-3 SWITCH
Uno switch Layer 3 lavora come un router perché ha la stessa tabella di routing IP, tuttavia, nel nome viene inclusa
la parola switch perché:
• assomiglia a uno switch. Ha un minimo di 24 porte Ethernet e nessuna interfacce WAN.
• i comporta come uno switch quando viene collegato a dispositivi che sono sulla stessa rete.
• può essere considerato uno switch con integrata la medesima intelligenza di routing IP di un router.
• funziona molto rapidamente per commutare o dirigere i pacchetti che gli sono trasmessi.

In pratica, uno switch Layer 3 equivale a un router ad alta velocità privo della connettività Wan.
La funzionalità di routing dello switch Layer 3 ha lo scopo di instradare il traffico fra sottoreti differenti o VLAN a
partire da una LAN di medie dimensioni sino ad arrivare a una LAN di grandi dimensioni. Questo sta a significare
che lo switch Layer 3 è l'ideale nelle grandi reti Ethernet che devono essere suddivise in un certo numero di
sottoreti più piccole. Nella maggioranza dei casi, questo si ottiene usando delle VLAN.
Quando si intende utilizzare uno switching Layer 3, si può puntare su due tipi di soluzioni: hardware o software.
Nel primo caso, per funzionare il dispositivo usa unicamente un Application Specific Integrated Circuit (ASIC, un
chip dedicato), nel secondo caso il dispositivo si avvale del processore del computer e di un software.
Generalmente, gli switch Layer 3 e i router high-end instradano i pacchetti usando soluzioni hardware (ASIC)
mentre i router generici seguono la via software per effettuare le funzioni di routing.


42

VIRTUAL LAN (VLAN)
Una VLAN è una Lan virtuale, ma è anche una sottorete IP.
La differenza fra suddividere semplicemente una rete in sottoreti e usare delle VLAN è che in
quest'ultimo caso si ha una notevole flessibilità.
Un esempio per tutti: abbiamo una singola porta switch in una VLAN all'interno di un palazzo. A un
centinaio di metri di distanza, abbiamo un'altra porta switch, in un palazzo differente.
Entrambe queste porte switch possono essere nella stessa VLAN e soltanto queste due porte switch
possono comunicare, nonostante siano separate da diversi oggetti fisici e siano collegate da un cavo di
fibra ottica lungo 100 m. Senza una VLAN, una struttura di questo tipo non sarebbe possibile.
In una VLAN tradizionale, gli switch contrassegnano il traffico e solo i dispositivi sulla stessa VLAN
possono comunicare tra loro. Se devono comunicare dispositivi su VLAN differenti, lo possono fare
solo attraverso una porta «tagged» o «trunk» su un
router.
Questa porta e la velocità di elaborazione del
processore del router creano però un collo di
bottiglia per le comunicazioni.
Con uno switch Layer 3, il routing e il trunking
sono invece effettuati a velocità molto elevata.
Oltre a queste funzionalità, una VLAN ha diverse
altre caratteristiche come:
• Prestazioni e controllo di broadcast
• Separazione di dipartimenti o reti di progetto
• Sicurezza


43

ACCESSO ALLA RETE IP
Per poter accedere ad una rete IP è necessario avere 2 parametri fondamentali

Per poter uscire dalla propria rete è necessario avere
anche almeno un

Un altro elemento importante ma non fondamentale
per una navigazione comoda è il


44

SERVIZI
Sulla rete sono presenti innumerevoli servizi: alcuni sono servizi standard, altri sono in
fase di definizione e altri ancora sono creati ad hoc basandosi su servizi esistenti (Web
Services, Service Oriented Architecture…), tramite protocolli e linguaggi come XML
(eXtensible Markup Language) o HL7 (Health Level Seven, molto usato per
l’interoperabilità delle applicazioni sanitarie)
Sostanzialmente un servizio è un sistema progettato per supportare l'interoperabilità
tra diversi elaboratori in rete.
Di questi, 2 sono servizi di base del sistema TCP/P
• DynamicHost Configuration Protocol (DHCP)
• Domain Name System (DNS)


45

DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL (DHCP)
Il Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP, protocollo di configurazione IP dinamica) è un protocollo di rete
di livello applicativo che permette ai dispositivi o terminali di una certa rete locale di ricevere dinamicamente ad
ogni richiesta di accesso ad una rete IP (quale ad esempio Internet) la configurazione IP necessaria per stabilire
una connessione ed operare su una rete più ampia basata su Internet Protocol ed interoperare con tutte le altre
sottoreti scambiandosi dati, purché anch'esse integrate allo stesso modo con il protocollo IP.
DHCP supporta questo compito automaticamente ed in maniera dinamica solo quando richiesto dall'host. Viene
utilizzato soprattutto in reti locali, in particolare su Ethernet. In altri contesti funzioni simili sono svolte dal
protocollo PPP. Una volta ricevuta la configurazione di rete la stazione o computer della rete locale diventa a
tutti gli effetti un host (ospite) della rete Internet e può intraprendere sessioni di navigazione Web e tutti gli altri
servizi offerti dalla Rete stessa.
Il protocollo DHCP viene usato anche per assegnare al computer diversi parametri necessari per il suo corretto
funzionamento sulla rete a cui è collegato. Tra i più comuni, oltre all'assegnazione dinamica dell'indirizzo IP, si
possono citare:
• Maschera di sottorete
• Default gateway
• Indirizzi dei server DNS
• Nome di dominio DNS di default
• Indirizzi dei server WINS
• Indirizzi dei server NTP
• Indirizzo di un server TFTP e nome di un file da caricare per
calcolatori che caricano dalla rete l'immagine del sistema operativo.

DHCP utilizza il protocollo UDP, le porte registrate sono la 67 per il server e la 68 per il client.

46

DOMAIN NAME SYSTEM (DNS)
Il Domain Name System, è un sistema utilizzato per la risoluzione di nomi dei nodi della rete (host) in indirizzi IP e
viceversa. Il servizio è realizzato tramite un database distribuito, costituito dai server DNS.
I nomi DNS, o "nomi di dominio", sono una delle caratteristiche più visibili di Internet.
L'operazione di conversione da nome a indirizzo IP è detta risoluzione DNS; la conversione da indirizzo IP a nome è
detta risoluzione inversa.

Ad un nome DNS possono corrispondere diversi tipi di informazioni e per questo esistono diversi tipi di record DNS.
I principali tipi sono:
• A - Indica la corrispondenza tra un nome ed uno (o più) indirizzi IP (per la precisione indirizzi IPv4, ovvero la
versione attualmente in uso).
• MX - (Mail eXchange) indica a quali server debba essere inviata la posta elettronica per un certo dominio.
• CNAME - Sono usati per creare un alias, ovvero per fare in modo che lo stesso host sia noto con più nomi. Uno
degli utilizzi di questo tipo di record consiste nell'attribuire ad un host che offre più servizi un nome per ciascun
servizio. In questo modo, i servizi possono poi essere spostati su altri host senza dover riconfigurare i client, ma
modificando solo il DNS.
• PTR - Il DNS viene utilizzato anche per realizzare la risoluzione inversa, ovvero per far corrispondere ad un
indirizzo IP il corrispondente nome di dominio. Per questo si usano i record di tipo PTR.
• AAAA - È come il Record A ma lavora con l'IPv6 e restituisce un indirizzo IPv6.
• SRV - Identificano il server per un determinato servizio all'interno di un dominio.
Possono essere considerati una generalizzazione dei record MX.
• TXT - Associano campi di testo arbitrari ad un dominio. Questi campi possono
contenere una descrizione informativa oppure essere utilizzati per realizzare servizi.
Vi sono anche tipi di record "di servizio", necessari al funzionamento del database
distribuito.

Domain Information Groper - http://dig.menandmice.com


47

PIÙ NOTI

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Protocol
(IMAP)

48

MOLTO USATI

Server
Message
Block/Common
Internet File
System
(SMB/CIFS)

Network File
System (NFS)

Simple
Network
Management
Protocol
(SNMP)

Windows
Internet Name
Service (WINS)

Network Basic
Input/Output
System
(NetBIOS)


49

MULTIMEDIALI

Session
Initiation
Protocol (SIP)

H.323

Real-time
Transport
Protocol
(RTP)

Real-time
Transport
Streaming
Protocol
(RTSP)


50

GESTORI DEL TRAFFICO

Routing
Information
Protocol (RIP)
(Distance
Vector)

Open Shortest
Path First
(OSPF) (Link
State)

Border
Gateway
Protocol
(BGP)

Exterior
Gateway
Protocol
(EGP)
(obsoleto)


51

MENO NOTI

Internet
Control
Message
Protocol
(ICMP)

Address
Resolution
Protocol
and Reverse
(ARP/RARP)

Bootstrap
Protocol
(BOOTP)

Lightweight
Directory
Access
Protocol
(TFTP)


52

COMANDI FONDAMENTALI
Ping
•Packet internet grouper
•Verifica l’esistenza di un host

Tracert
•Traccia la rotta per
raggiungere un host

Netstat
•Visualizza informazioni sulle
connessioni attive

Arp
•Visualizz e modifica le tabelle
di conversione tra IP e MAC

Telnet
•Aapre una sessione su un
host remoto

Nslookup
•Interroga il DNS

Route
•Visualizza e modifica le
tabelle di routing


53

SICUREZZA E CONTROLLO DEGLI ACCESSI
IP Security (IPSEC)

Layer Two
Tunneling Protocol
(L2TP)
Point to Point
Tunnelling Protocol
(PPTP)
Secure Socket
Layer (SSL)

Network Access
Control (NAC)

Certificati Digitali


54

ALTA AFFIDABILITÀ

Load
Balancing
Spanning
Tree
Virtual Port
Channel (vPC)


55

STREAMING
Il termine streaming identifica un flusso di dati audio/video trasmessi da una sorgente a
una o più destinazioni tramite una rete telematica. Questi dati vengono riprodotti man
mano che arrivano a destinazione, analogamente alla tradizionale trasmissione radio o
video in broadcast.
I dati sono trasmessi utilizzando opportune compressioni per alleggerire più possibile il
carico sulla rete. La compressione dei contenuti introduce nel flusso un ritardo di circa
dieci secondi e di solito questo ritardo non costituisce un problema.
Generalmente la trasmissione in streaming avviene utilizzando il protocollo RTSP a livello
di applicazione mentre a livello di trasporto si utilizza prevalentemente il protocollo UDP.
La distribuzione dei dati di streaming può essere di tipo Multicast, Unicast, HTTP, Peer to
Peer


56

VIDEOCONFERENZA
La videoconferenza è la combinazione di tecnologie che permettono l'interazione sincrona di audio, video e dati fra due o più soggetti.
Un qualunque sistema in grado di convogliare audio, video, dati rispondente agli standard della videoconferenza può essere
considerato un terminale di videoconferenza. In questa definizione rientrano un'ampia gamma di prodotti con caratteristiche
tecniche, funzionali e costi notevolmente diversi.
Lo standard qualità del servizio minimale da garantire in una videoconferenza è l'audio perché costituisce l’elemento di base che
determina la buona riuscita di una videoconferenza.
Oltre alla possibilità di ascoltare e vedere il proprio interlocutore, la videoconferenza permette a volte di disporre di
• un pannello di controllo dove sono indicati i soggetti partecipanti.
• uno spazio di lavoro virtuale comune, in cui tutti i partecipanti possono condividere testi, immagini, tabelle ed altre informazioni.
Standard usati
Sono necessari apparati che supportino la cattura, codifica, trasmissione e decodifica di audio e
video e dalla loro capacità di colloquiare secondo protocolli standard comuni. I protocolli
maggiormente diffusi sono H.320 e H.323. Vi sono altre suite di protocolli che interessano la
videoconferenza ma il livello di sviluppo, consolidamento e diffusione non è ancora capillare,
così come esistono sviluppi proprietari di tecnologie di videocomunicazione
(es. Cisco Telepresence ed Health Presence)
Tra i principali protocolli, in funzione del tipo di rete utilizzata, si annoverano:
• Su reti pubbliche commutate il protocollo H.324. (videotelefoni )
• Su reti ISDN il protocollo H.320. per le modalità di comunicazione audio, video e dati sia punto a punto che multi-punto
• Su reti ATM il protocollo H.321.
• Su reti internet IP, tramite TCP/IP, il protocollo H.323 o in alternativa il protocollo SIP che definiscono le modalità di comunicazione
audio, video e dati sia punto a punto che multi-punto, a volte compromessi dalla perdita di pacchetti o dal ritardo in ritrasmissione
(latenza).
• Su reti UMTS il protocollo H.324M che viene definito videochiamata
Oggi viene usata molto anche la multiconferenza Audio/Video/Web che mette in comunicazione tra loro dispositivi diversi (pc con o
senza webcam, telefono fisso o mobile, videoconferenza) rendendoli interattivi

57

HIGH EFFICIENCY VIDEO CODING
• High Efficiency Video Coding (HEVC o H.265) è uno standard di compressione video
approvato il 25 gennaio 2013, erede dell'H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding,
codifica video avanzata), sviluppato dal Moving Picture Experts Group (MPEG) e dal
Video Coding Expert Group (VCEG) dell'ITU-T sotto il nome di ISO/IEC 23008-2 MPEG-H
Part 2 e ITU-T H.HEVC.
• MPEG e VCEG hanno stabilito un gruppo JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video
Coding) per sviluppare lo standard HEVC.
• HEVC migliora la qualità video, raddoppia il rapporto della compressione dei dati rispetto
ad H.264 e supporta l'ultra definizione a 8k e risoluzioni maggiori fino a 8192×4320.


58

IN OSPEDALE

Dati personali

Convergenza

Protezione dei
sistemi

Dati Sensibili

Identificazione
dell’utente

59

NETWORK TOOL
Network Protocol Analizer: Wireshark
Un network monitor analizer, altrimenti noto come “packet sniffer”, cattura e decodifica i
pacchetti di informazioni all’inerno di una rete. Gli analizzatori di rete sono utili agli
amministratori di rete per diagnosticare e risolvere i problemi, ma sono utilizzati anche da
utenti malintenzionati per ottenere informazioni non autorizzate.
Wireshark può essere utilizzato per catturare e analizzare i pacchetti di rete e per ottenere
una vasta gamma di informazioni:
• Pproblemi di rete
• Individuazione di colli di bottiglia
• Rilevamento delle intrusioni di rete
• Log del traffico di rete per l'analisi forense
• Rilevamento di attacchi DoS (denial-of-service)
Può anche essere utilizzato da malintenzionati per scopi più malvagi quali:
• Catturare nomi utente e password
• OS fingerprinting
• Acquisizione di informazioni sensibili o proprietarie
• Mappatura della rete

Network Monitoring Tool: Paessler PRTG
Esegue il monitoraggio delle apparecchiature, dei server, dei pc e di tutto ciò che è
collegato alla rete effettuando anche una profonda mappatura della rete attraverso uno
strumento di network discovery
Network Discovery: Fing
Prodotto completo e potente per mappatura della rete. Purtroppo nella versione Windows
non esiste interfaccia grafica. Si utilizza tramite comand prompt in Windows, Linux e
MacOS X.
Altre versioni (Android e iOS) hanno invece l’inerfaccia grafica


60

60

RIFERIMENTI E LETTURE
CONSIGLIATE

•
•

•
•
•

ICANN - Internet Corporation for
Assigned Names and Numbers
www.icann.org
IBM Redbooks - TCP/IP Tutorial and
Technical Overview
www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdf
s/gg243376.pdf‎
W3C Consortium http://www.w3.org/
Institute of Electrical and Electronics
Engineers - IEEE http://www.ieee.org
International Organization for
Standardization – ISO www.iso.org


61

Grazie per l’attenzione

Cesare Faini
cesare@netabeta.it


62

Network essentials

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