Lezione 2 ISO OSI GZ PDF

MODELLO ISO/OSI Prof. Giuseppe Zanolini DISTA. Università degli studi dell’Insubria [email protected] 1 Cos’è un protocollo? Protocolli umani: Protocollo di rete: ▪ “che ore sono?” ▪ Computer (dispositivi) invece che umani ▪ “ho una domanda” ▪ Tutte le comun...

MODELLO ISO/OSI Prof. Giuseppe Zanolini DISTA. Università degli studi dell’Insubria [email protected] 1 Cos’è un protocollo? Protocolli umani: Protocollo di rete: ▪ “che ore sono?” ▪ Computer (dispositivi) invece che umani ▪ “ho una domanda” ▪ Tutte le comunicazioni in Internet sono ▪ presentazioni governate da protocolli … messaggi specifici I protocolli definiscono il formato, inviati l’ordine dei messaggi inviati e … azioni messe in atto quando il messaggio ricevuti tra le entità di rete e le viene ricevuto azioni intraprese sulla base dei messaggi ricevuti 2 Cos’è un protocollo? Un protocollo umano e un protocollo di rete: Ciao TCP connection request Ciao TCP connection response Sai l’ora? GET https://www.weblink.it/servizi 2:00 tempo 3 Architetture di Protocolli I protocolli di comunicazione regolano lo scambio di informazioni tra sistemi Tra i protocolli è possibile stabilire una gerarchia (Architettura di Protocolli) Il modello ISO-OSI (Open System Interconnection) è utilizzato per descrivere l’organizzazione dei protocolli Protocolli di rete Per ridurre la complessità e per ragioni di modularità le reti sono organizzate come una serie di strati o livelli: ognuno usa i servizi del livello inferiore Le convenzioni e le regole usate nelle comunicazioni di uno stesso livello tra due macchine sono dette protocollo Un protocollo è un accordo tra più elementi che devono stabilire una conversazione Protocolli di rete Logicamente il livello n di una macchina comunica con il livello n di un’altra macchina. In pratica, nessun dato viene trasferito direttamente dal livello n di una macchina al livello n di un’altra macchina. I dati passano da un livello a quello sottostante fino al livello fisico che trasmette i dati sulla rete fino alla macchina ricevente. Tra due livelli vicini esiste un’interfaccia Gerarchie di protocolli: architettura di rete Livelli, protocolli e interfacce Architetture di rete Un insieme di protocolli, uno per livello, è detto pila di protocolli (protocol stack) Un insieme di livelli, protocolli e interfacce è chiamato architettura di rete Le architetture di rete sono alla base di tutte le reti di calcolatori Il Modello ISO-OSI Il modello ISO-OSI è composto da 7 livelli ISO = International Standards Organization OSI = Open Systems Interconnection Modello ISO-OSI: livelli ed entità Raggruppamento: si raggruppano tra loro funzioni simili per logica e/o tecnologia in modo da definire gruppi omogenei Stratificazione: i gruppi così definiti si organizzano gerarchicamente in gruppi (strati o livelli) in modo da identificare regole di interazione inter- strato (interfacce) quanto più semplici e univoche Ogni strato si interfaccia con lo strato immediatamente superiore e con quello immediatamente inferiore (ove presenti) Il generico strato N è costituito da una o più entità (N-entità) che svolgono le sue funzioni L’interazione tra due sistemi avviene mediante interlavoro di entità omogenee (cioè di uguale livello) sui due sistemi (entità pari) Modello ISO-OSI Principi guida per lo sviluppo dei vari livelli (1983) Tramite l’organizzazione a livelli si definisce un grado di astrazione I livelli devono corrispondere a funzioni definite Le funzioni devono considerare l’insieme degli standard internazionali I confini tra i livelli devono minimizzare il flusso delle informazioni tra livello e livello Il numero di livelli deve essere ottimale (non troppi né pochi) Modello ISO-OSI: interazione tra livelli adiacenti Entità N Decapsulation SAP (N)-PDU Interfaccia (N-1)-SDU Encapsulation Entità N–1 Entità N–1 (N-1)-PDU (N-1)-PCI (N-1)-SDU Ogni strato usufruisce dei servizi resi dallo strato inferiore, presso opportuni Service Access Point (SAP), cui aggiunge lo Acronimi: svolgimento delle proprie funzioni, così da Protocol Data Unit (PDU) fornire al livello superiore un servizio a valore Service Data Unit (SDU) aggiunto Protocol Control Information (PCI) Modello ISO-OSI: segmentazione e riassemblaggio Entità N (N)-PDU Entità N–1 (N-1)-SDU (N-1)-SDU (N-1)-PCI (N-1)-SDU (N-1)-PCI (N-1)-SDU (N-1)-PDU (N-1)-PDU Le (N-1)-PCI conterranno le informazioni necessarie al corretto riassemblaggio delle PDU ricevute presso l’entità pari di livello N-1 Livelli del modello ISO-OSI 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Rete 2 Data Link 1 Fisico Modello ISO-OSI: incapsulamento gerarchico Modello ISO-OSI End System A End System B Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Intermediate System Trasporto Trasporto (Router) Rete Rete Rete Data Data Data Link Data Link Link Link Fisico Fisico Fisico Fisico Sistemi di Relaying Repeater: opera a livello 1 Switch: opera a livello 2 Bridging e Switching sono funzioni analoghe Bridge: opera a livello 2 Router: opera a livello 3 Gateway: opera a livelli superiori Livelli del modello ISO-OSI 7 Applicazione Livello di Applicazione 6 Presentazione Fornisce, tramite un processo applicativo, l’interfaccia d’utente per l’accesso a servizi 5 Sessione informativi distribuiti 4 Trasporto Esempi di servizi: Terminale virtuale 3 Rete Posta elettronica 2 Data Link Trasferimento file Gestione database distribuiti 1 Fisico Livello Application Il livello di applicazione è l'ultimo livello del modello OSI ed è quello che fornisce i protocolli che permettono alle applicazioni di comunicare su una rete. Esso si occupa di gestire l'interazione tra l'utente e le risorse di rete, facilitando la trasmissione di dati e la comunicazione tra i dispositivi I servizi di questo livello sono completamente legati alle applicazioni: Quali dati trasmettere Quando trasmettere Dove trasmettere / a chi Significato di bits / bytes Esempi di applicazioni sono: File Transfer, Posta elettronica, World Wide Web, Multimedialità, File System distribuiti Livelli del modello ISO-OSI Livello di Presentazione 7 Applicazione Consente l’interlavoro tra applicazioni che rappresentano i dati utilizzando formati diversi 6 Presentazione Le sue funzioni consistono nelle operazioni di 5 Sessione trasformazione, formattazione e modifica della sintassi dei dati utilizzati 4 Trasporto La sintassi con cui avviene lo scambio dei dati può essere quella di uno dei due sistemi interagenti, oppure 3 Rete una sintassi intermedia di trasferimento 2 Data Link Esempi di servizi: Compressione dei dati 1 Fisico Traduzione dei codici utilizzati per rappresentare i dati Transcodifica a scopo di sicurezza (encryption) Livello Presentation Le funzionalità di questo livello si limitano alla traduzione dei dati che viaggiano sulla rete in formati astratti Queste informazioni vengono poi riconvertite nel formato proprietario della macchina destinataria Funzione Descrizione Esempio Traduzione di formati di codifica e gestione Conversione di formati dati Conversione tra UTF-8 e UTF-16. delle differenze tra sistemi. Protezione dei dati mediante algoritmi di Cifratura dei dati tramite TLS/SSL in una Cifratura/decifratura crittografia. connessione HTTPS. Riduzione delle dimensioni dei dati trasmessi Compressione dei file tramite ZIP per il Compressione/decompressione per ottimizzare l'efficienza. trasferimento FTP. Adattamento di formati grafici, audio o video Conversione multimediale Conversione di un'immagine da JPEG a PNG. per la compatibilità tra dispositivi. Verifica della struttura corretta dei dati prima Verifica della sintassi XML prima Gestione della sintassi della trasmissione o elaborazione. dell'elaborazione da parte dell'applicazione. Livelli del modello ISO-OSI Livello di Sessione 7 Applicazione Gestisce il dialogo e lo scambio dati tra entità di presentazione 6 Presentazione Funzione di questo tipo si rendono necessarie in quei 5 Sessione casi in cui le applicazioni usano diversi modi di trasferimento delle informazioni, oppure quando 4 Trasporto occorre partizionare in sequenze più brevi un lungo scambio di informazioni attraverso una rete poco 3 Rete affidabile 2 Data Link Esempi di servizi di questo livello sono: Gestione Modalità Dialogo (es., un terminale half-duplex 1 Fisico interlavora con un’applicazione che opera in full-duplex) Recupero del dialogo seguente ad un’interruzione del servizio di trasporto Livello Session Il livello di sessione è fondamentale per gestire in modo efficiente le connessioni tra dispositivi e applicazioni, garantendo che le comunicazioni siano stabili, ordinate e recuperabili in caso di errori Funzione Descrizione Esempio Creare, mantenere e terminare le sessioni di Connessione e disconnessione durante una Stabilire e terminare sessioni comunicazione tra applicazioni. chiamata VoIP. Gestire chi può trasmettere e quando (half- Coordinamento dello scambio di dati in una Controllo del dialogo duplex o full-duplex). videoconferenza. Introduzione di punti di controllo per il Trasferimento di file con punti di ripristino, Sincronizzazione recupero dopo interruzioni di evitando la ricominciare da capo. comunicazione. Gestione delle connessioni Gestire più sessioni parallele Download multipli simultanei gestiti senza multiple contemporaneamente. interferenze. Ristabilire la comunicazione senza perdere il Ripresa di una sessione FTP interrotta senza Recupero dagli errori contesto in caso di interruzioni. riavviare il trasferimento completo. Livelli del modello ISO-OSI Livello di Trasporto 7 Applicazione Fornisce il servizio di trasporto dell’informazione affidabile 6 Presentazione end2end Multiplazione: trasporto di diverse connessioni di 5 Sessione trasporto utilizzando il medesimo servizio offerto dal livello 4 Trasporto di rete Demultiplazione 3 Rete Indirizzamento delle unità dati (indirizzo di porta) Segmentazione e Riassemblaggio delle unità dati 2 Data Link Controllo di Flusso end2end 1 Fisico Controllo degli errori end2end Gestione QoS end2end Livello Transport Il livello di trasporto è il primo livello “end-to-end” (primo dal basso!) Il livello di trasporto deve eventualmente sopperire alla mancanza di affidabilità del livello di rete (pacchetti persi, duplicati, invertiti ecc.) Funzionalità principali: 1. Accetta dati dal livello superiore, li spezza in parti più piccole e le trasmette, assicurando un servizio privo di errori e l’ordine corretto di ricomposizione (servizio orientato alla connessione) 2. Effettua il controllo di flusso end-to-end 3. Fornisce il servizio di recapito dei messaggi senza garanzia o con garanzia (servizio senza connessione) 4. Gestisce la diffusione di messaggi a più destinazioni (multicast) Livelli del modello ISO-OSI Livello di Rete 7 Applicazione Sovraintende al trasferimento di informazioni 6 Presentazione lungo una sequenza di nodi attraverso la rete 5 Sessione Maschera al livello di trasporto la tecnica di commutazione utilizzata 4 Trasporto Funzioni: 3 Instradamento Rete Interlavoro tra porzioni eterogenee di rete 2 Data Link Controllo di flusso per prevenire la congestione 1 Fisico Multiplazione di più connessioni di rete su un unico collegamento dati Livello Network Le funzionalità del Livello di Rete sono: Controlla il cammino ed il flusso di pacchetti (algoritmi di routing) Gestisce la congestione della rete Gestisce l’accounting dei pacchetti sulle reti a pagamento Implementa l’interfaccia necessaria alla comunicazione tra reti di tipo diverso (internetworking) Livelli del modello ISO-OSI Livello Data-link 7 Applicazione Svolge la funzione di trasferimento dati 6 Presentazione privo di errori tra due nodi adiacenti lungo 5 Sessione un collegamento trasmissivo Funzionalità: 4 Trasporto Rivelazione errori 3 Rete Recupero frame persi Controllo di flusso 2 Data Link Controllo di accesso al collegamento 1 Fisico Livello Data Link Le funzionalità di questo livello sono: 1. Trasforma la linea fisica in una linea in cui gli errori di trasmissione vengano sempre segnalati 2. Divide le informazioni in pacchetti e li trasmette attraverso il mezzo fisico, attendendo un segnale di “avvenuta ricezione” (ack) 3. Gestisce l’eventuale duplicazione dei frame ricevuti, causata dalla perdita dell’ack 4. Sincronizza un mittente veloce con un ricevente lento (controllo di flusso) 5. Gestisce l’accesso al canale di trasmissione condiviso Controllo di flusso nei livelli OSI Il controllo di flusso è un aspetto importante per gestire la congestione e il corretto funzionamento delle applicazioni Ogni livello può implementare un proprio controllo di flusso Livello OSI Tipo di controllo di flusso Esempi Controllo di flusso tra due dispositivi Stop-and-Wait, Sliding Livello 2 collegati direttamente (hop-by-hop). Window, Ethernet PAUSE frame Gestione della congestione tra router Buffering, ICMP Source Livello 3 (controllo del traffico). Quench, Queueing Controllo di flusso end-to-end tra TCP Sliding Window, TCP Livello 4 dispositivi finali. Congestion Control Livelli del modello ISO-OSI 7 Applicazione Livello Fisico 6 Presentazione Svolge tutte le funzioni necessarie a 5 interfacciare il sistema con il mezzo fisico: Sessione Gestione topologia 4 Trasporto Gestione procedure di trasmissione 3 Rete Codifica dei bit mediante segnali elettrici/ottici 2 Data Link 1 Fisico Livello Fisico Riguarda la trasmissione dei bit sul canale fisico di trasmissione Coinvolge aspetti di tipo: elettrico (linee comunicazione, propagazione onde) comunicazione (simplex, half-duplex, full-duplex, …) meccanico (standard dei connettori, …) Conclusioni Il modello OSI non è solo un concetto teorico, ma uno strumento pratico che ha guidato lo sviluppo delle reti moderne Conoscerlo permette di comprendere meglio le tecnologie di comunicazione e di risolvere problemi complessi in modo più efficace La tecnologia continuerà a evolversi, ma le basi del modello rimarranno sempre essenziali