Reti di elaboratori

Reti

Info

Le reti vengono utilizzate attraverso dispositivi chiamati nodi. Questi nodi sono collegati tramite link. Quando un nodo ospita un’applicazione, viene definito host. In caso contrario, si parla di router o switch.

Sistemi terminali e dispositivi di interconnessione

Una rete è composta da due principali categorie di dispositivi:

Sistemi terminali: dispositivi che si scambiano informazioni.
Dispositivi di interconnessione: dispositivi che gestiscono la trasmissione dei dati tra i vari nodi.

Sistemi Terminali Possono essere di due tipi:

Host: dispositivi di proprietà degli utenti, come laptop, smartphone e tablet, dedicati all’esecuzione di applicazioni.
Server: computer ad alte prestazioni che forniscono servizi a più applicazioni utente, gestiti da amministratori di sistema.

Dispositivi di interconnessione Rigenerano/modificano ill segnale che ricevono e si distinguono in:

Router: collegano una rete ad altre reti
Switch: collegano più sistemi terminali all’interno di una rete locale, inoltrando i dati ai dispositivi destinati
Modem: rigenerano i segnali e modificano la codifica dei dati

Collegamenti

I dispositivi di rete vengono collegati utilizzando collegamenti che possono essere:

Cablati

I collegamenti cablati utilizzano mezzi fisici, come il rame o la fibra ottica, in cui il segnale viaggia attraverso un cavo fisico.

Wireless

I collegamenti wireless non utilizzano cavi fisici, ma si basano su onde elettromagnetiche o segnali satellitari che viaggiano nell’aria. Questi collegamenti sono influenzati dall’ambiente di propagazione, come riflessioni, ostacoli e interferenze.

Mezzi trasmissivi cablati

Bit: l’unità di trasmissione dei dati che viaggia da un sistema terminale all’altro, passando attraverso una serie di dispositivi trasmittenti e ricevitori
Mezzo fisico: il materiale che connette il trasmettitore e il ricevitore

Fibra ottica E’ un mezzo sottile e flessibile che trasmette impulsi di luce. Questo tipo di collegamento ha un’alta frequenza di trasmissione che può variare da 10 a 100 Gbps ed è immune alle interferenze elettromagnetiche, con un basso tasso di errore.

Wireless

I collegamenti wireless utilizzano onde elettromagnetiche per trasmettere segnali attraverso l’aria. Sebbene non richiedano l’installazione di cavi fisici, sono influenzati dall’ambiente di propagazione che può causare riflessioni, ostruzioni o interferenze.

Classificazione delle reti

PAN (personal area network): rete molto piccola (Bluetooth)

LAN (local area network): rete utilizzata nelle aziende, basata su wifi e ethernet

MAN (metropolitan area network): si estendono a livello cittadino

WAN (wide area network): si estendono a livello nazionale

Internet: la rete che copre tutto il pianeta

LAN

Una LAN è una rete privata che collega i sistemi terminali all’interno di un singolo edificio. Ogni dispositivo in una LAN ha un indirizzo IP univoco che lo identifica.

LAN con cavo condiviso:
- Composta da un cavo dove è possibile collegare ogni nodo della rete (rete broadcast: quando un nodo trasmette, tutti gli altri lo ricevono).
- Solo il destinatario elabora il pacchetto, tutti gli altri lo ignorano
- La comunicazione avviene in modo sequenziale, un dispositivo per volta

LAN con switch (tipologia a stella):
- Ogni dispositivo in rete è direttamente collegato allo switch
- Lo switch identifica l’indirizzo di destinazione e invia il pacchetto solo al destinatario, riducendo il traffico nella rete e permettendo a più dispositivi di comunicare contemporaneamente

WAN

Una WAN copre un’area geografica estesa, come una città, una nazione o una regione, e connette vari dispositivi di rete, come router, switch e modem. Di solito è gestita da un Internet Service Provider (ISP).

Wan punto-punto

Collega due mezzi tramite un mezzo trasmissivo (wireless o cavo)

Wan a commutazione

WAN più grandi che ha più di due punti di terminazione, viene utilizzata nelle dorsali di internet.

Internetwork composta da due LAN e una WAN punto-punto

Un’internetwork è una combinazione di LAN e WAN collegate tra loro. Ad esempio, un’azienda con uffici in due città può affittare una WAN punto-punto per connettere le due LAN, creando una internetwork. I router sono utilizzati per instradare i pacchetti tra le LAN.

Rete del GARR Il GARR è una WAN nazionale che collega centri culturali, come università e biblioteche. Si tratta di un’infrastruttura in fibra ottica che si estende per circa 15.000 km, utilizzando le tecnologie di commutazione più avanzate.

Commutazione (switching)

Una internetwork è una rete composta da dispositivi (come switch e router) che scambiano informazioni tra loro. Esistono due principali modalità di commutazione:

Reti a commutazione di circuito

Tra destinatario e trasmittente viene stabilito un collegamento (circuito) che viene usato per l’intera comunicazione finché non è terminata, come succede per esempio con il sistema telefonico.

Tra i due host ci sono diversi possibili percorsi. Vengono riservate le risorse lungo il percorso e ogni dato seguirà quel percorso fino alla fine della comunicazione.

Esempio

La linea tra due switch può gestire contemporaneamente quattro canali voce (condivisa tra tutte le coppie di apparecchi telefonici)

Quando tutte e 4 persone da un lato comunicano con le altre 4 persone dall’altro lato si avrà che la capacità della linea è completamente utilizzata.

Quando solo una persona da un lato è collegata con una persona dall’altro lato, viene utilizzato solo 1/4 della capacità

In questo caso, le risorse di rete, come l’ampiezza di banda, vengono suddivise in “pezzi” assegnando una porzione per ogni comunicazione. Se una comunicazione non è attiva, la risorsa rimane inutilizzata.

Reti a commutazione di pacchetto

Nella commutazione di pacchetto, i dati vengono suddivisi in pacchetti di dimensione fissa. Ogni pacchetto è indipendente dagli altri e viene inviato attraverso il percorso migliore disponibile in ogni momento. Non vengono riservate risorse per la comunicazione e i pacchetti possono seguire percorsi diversi e arrivare a destinazione in ordine diverso.

Internet

Internet è una rete a commutazione di pacchetto.

Quando due dispositivi comunicano, non c’è alcun ritardo per i pacchetti. Tuttavia, se più dispositivi sono in comunicazione e la capacità della rete non è sufficiente per gestire tutti i pacchetti in arrivo, i pacchetti possono subire ritardi. Ogni pacchetto può essere memorizzato in una coda dai router.

Concettualmente, Internet ha tre livelli:

Dorsali: la rete principale di Internet
Rete del provider: la rete che collega i provider locali alla dorsale
Rete privata: la rete dell’utente finale, che si collega a Internet tramite un ISP

Accesso a Internet

Per accedere a Internet, un utente deve essere fisicamente collegato a un ISP, di solito tramite una WAN punto-punto. Il collegamento che connette l’utente al primo router di Internet è chiamato rete di accesso.

Tipologie di Accesso

Accesso tramite rete telefonica: utilizzando tecnologie come DSL o dial-up

Accesso tramite reti wireless: come Wi-Fi o rete cellulare

Accesso diretto: tramite un collegamento fisico, come un cavo Ethernet

Accesso via rete telefonica

E’ possibile collegarsi a Internet utilizzando la linea telefonica tra la sede del dispositivo e la centrale telefonica con una WAN punto-punto.

Servizio dial-up Viene inserito un modem (modulatore-demodulatore) nella linea telefonica, che converte i dati digitali in analogici e viceversa. I problemi più grandi legati a questo tipo di rete sono la lentezza e l’impossibilità di parlare e navigare contemporaneamente.

Servizio DSL (digital subscriber line) Questa tecnologia supporta velocità più elevate sulla linea telefonica e divide il collegamento tra abitazione e ISP in tre bande di frequenza non sovrapposte, permette navigazione e telefonate nello stesso momento.

Accesso tramite Ethernet Ci si collega col proprio terminale direttamente allo switch tramite cavo, lo switch è poi collegato ad un router che a sua volta è connesso ai router della dorsale.

Accesso Wireless Ci colleghiamo tramite WiFi all’access point locale collegate ai vari router, ha ovviamente un raggio d’azione limitato. Oppure possiamo utilizzare la rete cellulare che si basa sugli access point della compagnia telefonica, hanno raggi di azioni molto più elevati rispetto ai classici accesso point WiFi.

Un pacchetto (un blocco di dati generati da un host) dovrà passare in diversi ISP. Uno dei problemi principali è trovare il percorso che il pacchetto dovrà trovare dalla sorgente al destinatario (routing).

Capacità e prestazioni delle reti

Velocità significa quanto la rete riesce a trasmettere velocemente i dati.

Info

Il concetto di velocità di una rete comprende molti fattori:

Ampiezza di banda

bitrate

throughput

ritardi

perdita di pacchetti

Bandwidth o ampiezza di banda

Con questo termine, si intendono due concetti legati tra loro.

Caratterizzazione del mezzo trasmissivo: misura la larghezza dell’intervallo di frequenze utilizzate nel sistema trasmissivo (Hz). Più è ampia, più è la quantità di informazione che posso trasmettere.
Caratterizzazione di un collegamento: misura la quantità di bit al secondo che un link garantisce di trasmettere (bps)

Il bit rate è la quantità di bit al secondo che un link può trasmettere (immettere sul canale). Il bit rate dipende dalla banda ed è proporzionale a essa

Esempio

Il rate di un link Fast Ethernet è di 100 Mbps, ovvero tale rete può inviare al massimo 100 Mbps

Throughput

Indica quanto effettivamente la rete è in grado di inviare i dati. E’ misurato come il rate (bps), ma tipicamente è <= al rate, questo perché il rate è la misura della potenziale velocità di un link.

Esempio

Una strada è progettata per far transitare 1000 auto al minuto da un punto all’altro. Se c’è traffico, tale cifra può essere ridotta a 100. Il rate è 1000 auto al minuto, il throughput 100 auto al minuto

Come facciamo a misurare il throughput end-to-end (dalla sorgete alla destinazione)?

Dato che $R_{s} < R_{c}$ il throughput è definito da $R_{s}$ .

In generale il throughput è dato dal minimo dei throughput dei collegamenti che formano il percorso.

Latenze e perdite di pacchetti

Definizione

La latenza è il tempo che un pacchetto impiega ad arrivare a destinazione dal momento in cui il primo bit parte dalla sorgente.

Nella commutazione di pacchetto, i pacchetti si accumulano nei buffer dei router. Se il tasso di arrivo dei pacchetti sul collegamento è maggiore rispetto al rate del collegamento, i pacchetti si accoderanno in attesa del loro turno e quindi si genera un ritardo. Se nel buffer non c’è più spazio per altri pacchetti, allora questi verranno scartati.

Esistono 4 tipi di cause di ritardo dei pacchetti:

Ritardo di elaborazione
Ritardo di accodamento
Ritardo di trasmissione
Ritardo di propagazione

Ritardo di elaborazione Ogni pacchetto viene processato controllando eventuali errori sui bit e in caso, vengono scartati. Infine, viene determinato il canale di uscita.

Ritardo di accodamento Equivale all’attesa di trasmissione nella coda di input e nella coda di output del router. Varia in base al livello di congestione del router e da pacchetto a pacchetto.

Ritardo di trasmissione Indica il tempo richiesto per immettere tutti i bit del pacchetto sul collegamento.

Supponiamo che il primo bit venga trasmesso al tempo $t_{1}$ e l’ultimo al tempo $t_{2}$ . Il ritardo di trasmissione sarà $t_{1} - t_{2}$ .

Possiamo calcolarlo anche in questo modo:

R = rate del collegamento (in bps) L = rate del collegamento (in bps) Ritardo di trasmissione = \frac{L}{R}

Ritardo di propagazione Tempo che impiega un bit per propagarsi sul canale (viaggiare da un punto $A$ a un punto $B$ ). Lo calcoliamo come:

d = Distanza da percorrere (lunghezza del canale) s = Velocit \overset{a}{ˋ} di propagazione (velocit \overset{a}{ˋ} di propagazione dei bit) Ritardo di propagazione = \frac{d}{s}

Osservazione

La velocità di propagazione corrisponde alla velocità della luce ( $2 \cdot 1 0^{8} m / s$ )

Ritardo di nodo

Il ritardo quindi è dato da:

d_{n o d a l} = d_{p roc} + d_{q u e u e} + d_{t r an s} + d_{p ro p}

Dove:

$d_{t r an s}$ è il ritardo di trasmissione che è significativo sui collegamenti a bassa velocità
$d_{p ro p}$ è il ritardo di propagazione che va da pochi microsecondi a centinaia di millisecondi
$d_{p roc}$ è il ritardo di elaborazione, in genere pochi microsecondi o meno
$d_{q u e u e}$ è il ritardo di accodamento che dipende dalla congestione della rete in quel momento

Perdita dei pacchetti

Se una coda (detta anche buffer) ha capacità finita, quando il pacchetto trova la coda piena, viene scartato (quindi va perso). Il pacchetto perso può essere ritrasmesso dal nodo precedente, dal sistema terminale che lo ha generato o non essere ritrasmesso affatto

Ritardi e percorsi in Internet

Traceroute o tracert E’ un programma diagnostico che fornisce una misura del ritardo dalla sorgente a tutti i router lungo il percorso Internet punto-punto verso la destinazione. Invia gruppi di tre pacchetti (ogni gruppo con un tempo di vita incrementale) che raggiungeranno il router sul percorso verso la destinazione. Il router restituirà i pacchetti al mittente e calcolerà l’intervallo tra trasmissione e risposta.

L’output presenta 6 colonne:

Il numero di router sulla rotta
Nome del router
Indirizzo del router
tempo di andata e ritorno 1°pacchetto
tempo di andata e ritorno 2°pacchetto
tempo di andata e ritorno 3°pacchetto

Il round trip time include i 4 ritardi e può succedere (in caso di congestione) che i pacchetti prendano percorsi diversi. Se la sorgente non riceve risposta da un router intermedio (o ne riceve meno di 3) allora pone un asterisco al posto del tempo RTT.

Prodotto rate * ritardo

Indica il numero massimo di bit che possono riempire il collegamento. Supponiamo di avere un link da $1 bps$ e un ritardo di $5 secondi$ contemporaneamente sul link:

Il primo bit entra dopo un secondo e dopo 5 secondi sarà arrivato alla fine. In questi 5 secondi saranno entrati altri bit tutti, a differenza di un secondo per via del bitrate, e si saranno mossi tutti ogni secondo.

Possiamo pensare al link come un tubo in cui la sezione trasversale indica il rate e la lunghezza il ritardo. Possiamo, quindi, vedere il volume come prodotto tra rate e ritardo:

Stack protocollare

Non è sufficiente collegare router e cavi per usare la reti, infatti hardware e software devono interagire.

Protocollo

Un protocollo definisce le regole che il mittente e il destinatario, così come tutti i sistemi intermedi coinvolti, devono rispettare per essere in grado di comunicare.

Strutturazione a livelli

La strutturazione dei protocolli in livelli permette di suddividere compiti complessi in parti più semplici e gestibili.

Modularizzazione e indipendenza dei livelli Ogni livello può essere visto come un modulo che funge da “black box”, in cui ci si concentra solo sugli ingressi e sulle uscite, senza preoccuparsi di come i dati vengano effettivamente trasformati al suo interno.

Se due dispositivi producono lo stesso output dato lo stesso input, possono essere considerati equivalenti. Questo significa che le macchine possono provenire da fornitori diversi senza compromettere il funzionamento del sistema.

Inoltre, c’è una chiara separazione tra i servizi e la loro implementazione: ogni livello sfrutta i servizi offerti dal livello inferiore e offre, a sua volta, servizi al livello superiore, indipendentemente dal modo in cui questi servizi sono implementati.

Stack protocollare TCP/IP e gerarchia dei protocolli

Il modello TCP/IP è una famiglia di protocolli utilizzata su Internet, strutturata come una gerarchia di moduli che interagiscono tra loro, ognuno dei quali offre funzionalità specifiche.

Il termine “gerarchia” indica che ogni protocollo di livello superiore si basa sui servizi forniti dai protocolli di livello inferiore.

Oggi il modello TCP/IP è generalmente descritto come composto da cinque livelli:

Applicazione: rappresenta il livello più vicino all’utente, dove operano le applicazioni di rete (come HTTP, SMTP, FTP, DNS). Qui i pacchetti sono chiamati messaggi.
Trasporto: si occupa di trasferire i messaggi tra il client e il server di un’applicazione. Usa protocolli come TCP (affidabile) e UDP (non affidabile). I pacchetti in questo livello sono chiamati segmenti.
Rete: gestisce l’instradamento dei segmenti dalla sorgente alla destinazione. I pacchetti sono chiamati datagrammi.
Link (collegamento): si occupa della trasmissione dei datagrammi da un nodo all’altro lungo il percorso (ad esempio, Ethernet, Wi-Fi, PPP). I pacchetti in questo livello sono chiamati frame.
Fisico: si occupa del trasferimento dei singoli bit lungo il canale di comunicazione.

Dove si trova lo stack protocollare? In qualsiasi dispositivo connesso alla rete. I router implementano solo una parte dello stack protocollare.

La rete, quindi, è organizzata in layer messi l’uno sopra l’altro, con lo scopo di offrire servizi agli strati superiori nascondendo i dettagli implementativi. Un layer $N$ di un computer quindi deve essere in comunicazione con il layer $N$ di un altro computer, ma non direttamente fra loro due. Infatti, dovranno passare fra gli altri layer. Il come comunicano viene definito dai protocolli.

Le entità che formano questi strati prendono il nome di peer. Quindi, per esempio, due layer di collegamento formano un peer.

Differenza tra servizi e protocolli

Servizio: insieme di primitive che uno strato offre a quello superiore, definisce quindi quali operazioni si possono usare ma non il come ovvero l’implementazione.

Protocollo: è un insieme di regole che controllano il formato e significato dei pacchetti o in generale i messaggi che vengono scambiati all’interno dello strato

Incapsulamento e decapsulamento

Quando un pacchetto parte dal livello applicazione e scende verso il basso, viene incapsulato. Quindi viene inserito in un “contenitore” con delle informazioni aggiuntive. Il router è il dispositivo che effettua sia incapsulamento che decapsulamento dato che è collegato a due link.

Aggiungendo questi header permettiamo ad ogni livello di riconoscere su quali pacchetti devono agire.

I nomi che diamo ai pacchetti nei vari livelli dipendono quindi dall’header presente:

Messaggio: nessuna intestazione
Segmento o datagramma utente: header trasporto + messaggio
Datagramma: header rete + segmento
Frame: header collegamento + datagramma

Quando il frame viaggia attraverso la rete e arriva all’host di destinazione, andrà a decapsulare il frame a ogni livello.

Multiplexing e demultiplexing

Dato che lo stack protocollare TCP/IP prevede più protocolli nello stesso livello, è necessario eseguire il multiplexing alla sorgente e il demultiplexing alla destinazione

Multiplexing: un protocollo può incapsulare (uno alla volta) i pacchetti ottenuti da più protocolli del livello superiore
Demultiplexing: un protocollo può decapsulare e consegnare i pacchetti a più protocolli del livello superiore

E’ necessario un campo nel proprio header per identificare a quale protocollo appartengano i pacchetti incapsulati

Vantaggi e svantaggi della modularità

Tra i vantaggi del modello, troviamo la modularità, che garantisce una maggiore facilità nel design e nella gestione del sistema, permettendo anche di modificare un modulo senza influenzare gli altri.

Tuttavia, uno degli svantaggi è che, in alcuni casi, potrebbe essere necessario scambiare informazioni tra livelli non adiacenti. In questi casi, si verrebbe a violare il principio della stratificazione, che prevede che i livelli comunichino solo con quelli immediatamente superiori o inferiori.

Modello OSI

L’ISO (International Organization for Standardization) ha definito il modello OSI come modello alternativo al TCP/IP. E’ composto da 7 livelli:

Fondamentalmente aggiunge due livelli al modello TCP/IP tra il livello applicazione e trasporto (livello presentazione e sessione).

Il modello OSI non è mai stato implementato perché:

Molte infrastrutture usavano già il modello TCP/IP e fare un cambio avrebbe comportato troppi costi.
Per alcuni livelli è stata fornita poca documentazione e quindi non sono mai stati creati software appositi
Non furono mai state dimostrate delle prestazioni così migliori da convincere le aziende a sostituire il TCP/IP

Livello applicazione

Qui, la comunicazione è fornita per mezzo di una connessione logica: questo significa che i livelli applicazione nei due lati della comunicazione agiscono come se esistesse un collegamento diretto attraverso il quale poter inviare e ricevere messaggi.

Web e HTTP

Il www (World Wide Web) è un’applicazione nata dalla necessità di scambio e condivisione di informazioni tra ricercatori universitari di varie nazioni.

Opera su richiesta (on demand) ed è facile rendere informazioni disponibili. Ad oggi ci sono diversi browser e motori di ricerca per la ricerca di informazioni.

Da un lato abbiamo il browser (web client). Nel momento in cui cerchiamo un sito, parte la richiesta alla pagina web e arriva al web server. Dal web server ci arriva la pagina web che stiamo cercando.

Componenti applicazione web:

Web client: interfaccia con l’utente
Web server (ex. Apache)
HTML: linguaggio standard per pagine web
HTTP: protocollo per la comunicazione tra client e server Web

HTTP

Terminologia

Una pagina web è:

costituita da oggetti (immagini, file html. ecc…)

formata da un file base html che include diversi oggetti referenziati

Inoltre, ogni oggetto è referenziato da un URL (uniform resource locator)

Gli URL sono composti da 3 parti:

Il protocollo
Nome della macchina in cui è situata la pagina
Il percorso del file che indica la pagina, il nome del file e la posizione nel filesystem

Documenti web Ci sono 3 categorie:

Statico: contenuto predeterminato memorizzato sul server
Dinamico: creato dal web server alla recezione della richiesta
Attivo: contiene script o programmi che verranno eseguiti nel browser (ovvero lato client)

HTTP Quindi, HTTP si basa sul modello Client/Server. Il protocollo definisce in che modo i client devono richiedere le pagine e come i server devono trasferirle ai client.

Lato Client

Il browser determina dall’URL host e nome del file
Esegue la connessione TCP alla porta 80 (standard)
Invia una richiesta per il file
Riceve il file
Chiude la connessione
Visualizza il file

Lato Server

Accetta la connessione TCP dal client
Riceve il nome del file richiesto
Recupera il file dal disco
Invia il file al client
Chiude la connessione

Connessioni HTTP

Connessioni non persistenti Un solo oggetto viene trasmesso su una connessione TCP. Ciascuna coppia richiesta/risposta viene inviata su una inviata su una connessione TCP separata. Prima di inviare una richiesta al server è necessario stabilire una connessione.

Connessioni persistenti Modalità di default. Più oggetti possono essere trasmessi su una singola connessione TCP tra client e server. La connessione viene chiusa quando rimane inattiva per un lasso di tempo (timeout) configurabile.

Schema del tempo di risposta

Per calcolare il tempo di risposta in queste connessione definiamo il concetto di RTT.

RTT (Round Trip Time)

E’ il tempo che impiega un pacchetto per raggiungere il server, partendo dal client, e tornare indietro.

Inoltre, include i ritardi di propagazione, accodamento e di elaborazione del pacchetto.

Il tempo di risposta è dato da:

Un RTT per inizializzare la connessione TCP
Un RTT per la richiesta HTTP e i primi byte della risposta
Tempo di trasmissione del file
Quindi in totale: $2 RTT + tempo trasmissione$

Se utilizziamo connessioni persistenti abbiamo un RTT per aprire la pagina RTT per ogni richiesta. E’ molto più veloce, ma le connessioni sono sequenziali.

Formato dei messaggi in una richiesta HTTP

Esempio Vediamo un esempio:

GET /somedir/page.html HTTP/1.1
Host: www.someschool.edu
Connection: close
User-agent: Mozilla/4.0
Accept-language:fr

La prima riga è riga di richiesta dove vengono inseriti i comandi GET-POST-HEAD
Le successive sono righe di intestazione
A fine messaggio troviamo *carriage return e un life feed

Upload dell’input di un form

Metodo POST: la pagina web spesso include un form per l’input. La pagina web spesso include un form per l’input dell’utente. L’input arriva al server nel corpo dell’entità.

Metodo GET: come alternativa al metodo POST, possiamo usare il GET inserendo i dati del form nell’URL richiesto

Formato dei messaggi di risposta

In questo caso i nomi diventano:

La prima riga prende il nome di riga di stato
Troviamo sempre le righe di intestazione
Possiamo trovare altri dati come ad esempio gli oggetti richiesti

Esempio

HTTP/1.1 200 OK
Connection close
Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 ...
Content-Lenght: 6821
Content-Type: text/html
---
(altri dati)

Codici di stato

200 okay: richiesta accettata
301 moved permanently: L’oggetto richiesto è stato trasferito; la nuova posizione è specificata nell’intestazione Location: della risposta
400 Bad Request: Il messaggio di richiesta non è stato compreso dal server
404 Not Found: Il documento richiesto non si trova su questo server
505 HTTP Version Not Supported: Il server non ha la versione di protocollo HTTP

In generale la prima cifra del numero indica che tipo è il codice:

1xx: messaggi di Informazione
2xx: successo
3xx: reindirizzamento
4xx: client Error
5xx: server Error

HTTP è un protocollo senza stato (stateless), se un client fa più richieste a uno stesso server, non mantiene informazioni sulle richieste fatte. I protocolli che mantengono lo stato sono molto complessi dato che si deve memorizzare tutto ciò che fa il client. In caso di errore, le viste sullo stato di client e server potrebbero essere contrastanti.

In molti casi il server ha bisogno di ricordarsi degli utenti (es. per offrire contenuti personalizzati in base alle preferenze di ogni utente). Per questo, sono stati introdotti i cookie con lo scopo di creare una sessione di richieste e risposta HTTP “con stato”.

Sessione Ha un tempo di vita relativamente corto e sia il client che il server possono interromperla.

Servono quattro componenti:

Una riga di intestazione che viene inserita nei messaggi di risposta HTTP
Una riga di intestazione che viene inserita nei messaggi di richiesta HTTP
Un file cookie mantenuto sul sistema terminale dell’utente e gestito dal browser dell’utente
Un data base sul server

Il server mantiene tutte le informazioni riguardanti il client su un file e gli assegna un identificatore di sessione (SID), composto da una stringa complessa di numeri.

Ad ogni richiesta il browser consulta il file del cookie, estrae quello che necessario per quel sito web e lo inserisce in ogni richiesta HTTP. Infine, il server può riconoscerlo e mostrare dei contenuti personalizzati.

Quando il server chiude una sessione, invia al client un’intestazione Set-Cookie. Dopodiché, il server cancella i cookie mettendo nel messaggio Max-Age = 0.

Caching

Serve per migliorare le prestazioni dell’applicazione web, può essere gestito in diversi modi:

L’utente può impostarla in modo tale che dopo alcuni giorni i contenuti vengano cancellati
La pagina può essere mantenuta in base alla sua ultima modifica
Si possono utilizzare informazioni nei campi intestazione dei messaggi per gestire la cache

Server proxy

E’ un intermediario tra i vari client e sever e mantiene le copie delle pagine visitate in cache. Quindi, se tre client richiedono una pagina, il proxy riceve le richieste e ne invia una sola al server.

La cache serve a ridurre i tempi di risposta per i client, ridurre il traffico sul collegamento ad Internet e permettere ad ISP meno efficienti di fornire i dati in maniera veloce.

Esempio con assenza di cache

Dimensione media degli oggetti $1 M b$
I browser della rete effettuano $15 richieste al secondo$
Per recuperare un file sulla internet ci vogliono $2 secondi - Internet delay$
Il tempo totale di risposta è quindi $LAN Delay + Access delay + Internet delay$

Facciamo una stima del ritardo calcolando $\frac{L a}{R}$

Utilizzo della LAN: $\frac{15 re q / s \cdot 1 M b / re q}{100 M b p s} = 15%$
Utilizzo del collegamento d’accesso $\frac{15 re q / s \cdot 1 M b / re q}{15 M b p s} = 100%$
L’intensità tende a $1$ e il ritardo diventa importante
Come ritardo totale otteniamo $2 sec + minuti + millisecondi$

Come soluzione potremmo aumentare l’ampiezza di banda del collegamento a $100 M b p s$ e raggiungere quindi un utilizzo sul collegamento del $15%$ e avere un ritardo notevolmente ridotto. Ma fare questo non è sempre possibile dato che è molto costoso aggiornare l’intero collegamento.

Oppure possiamo inserire una cache nella rete:

Supponiamo di avere una probabilità di successo pari a $0.4$ , ovvero una hit nella cache. Otteniamo quindi:

Il $40%$ delle richieste sarà soddisfatto immediatamente, nell’ordine dei $m s$
Il $60%$ delle richieste sarà soddisfatto dal server d’origine
L’utilizzo del collegamento si è ridotto dal $100%$ al $60%$ portandoci ad avere dei ritardi trascurabili di circa $10 m s$

Inserimento di un oggetto in Cache

Il client invia un messaggio di richiesta HTTP alla cache:

GET /page/figure.gif
Host: www.sito.com

La cache non ha l’oggetto e invia una richiesta HTTP al server, il quale risponde con l’oggetto richiesto. La cache memorizza la pagina per richieste future e spedisce la risposta al client.

Se invece la cache ha l’oggetto in memoria allora può inviarlo al client, ma prima deve validarlo per verificare che non sia stato modificato dal server. Per fare questo tipo di verifica, viene utilizzato il GET condizionale che utilizza degli if.

In tal modo, se la cache ha una copia aggiornata allora l’oggetto non verrà rinviato.

DNS

Identificazione degli host

Gli host internet hanno nomi (hostname) facili da ricordare, ma forniscono poca informazione sulla collocazione degli host all’interno di internet. Per questo, vengono utilizzati gli indirizzi IP.

Indirizzi IP

Sono composti da 32 bit e vengono utilizzati per indirizzare i datagrammi. Possiamo rappresentarli come stringhe dove ogni byte (4 byte = 32 bit) rappresenta un numero decimale compreso tra 0 e 255 ed ognuno di questi 4 numeri è separato da un ., ad esempio: 121.34.230.94

Questo formato serve anche per creare una gerarchia negli indirizzi. Infatti, tramite l’indirizzo IP possiamo ricavare la rete di appartenenza e l’indirizzo del nodo.

Come facciamo, dunque, a ricavare un hostname utilizzabile da un indirizzo IP? Utilizziamo il DNS (Domain Name System).

DNS

Questo protocollo, prende in input il nome di una macchina e ci dice qual è il suo indirizzo IP. Con l’indirizzo IP, possiamo rappresentare $2^{32}$ indirizzi in totale e tutte queste coppie devono essere accessibili.

Per la memorizzazione degli indirizzi, si utilizza un database distribuito su una gerarchia di server DNS. Invece, per quanto riguarda l’accessibilità, si fa uso di un protocollo a livello applicazione che consente agli host di interrogare i database dei server ed eseguire la traduzione

Il DNS deve mantenere le informazioni e recuperarle velocemente, e per questo, organizza le informazioni in modo gerarchico. Viene utilizzato da tutte le applicazioni per tradurre gli hostname e utilizza per il trasporto l’UDP, utilizzando la porta 53.

Viene utilizzato l’UDP perché si hanno meno overhead, cioè pacchetti aggiuntivi utilizzati non per trasmettere dati, ma per gestire le connessioni. Infatti, i messaggi DNS sono molto corti e una connessione TCP richiede più tempo.

In generale (Esempio con HTTP):

Un client HTTP richiede un URL ad esempio www.google.com
Il browser prende il nome dell’host dall’URL e lo passa al lato client DNS
Il client DNS invia una query ad un server DNS
Il client DNS riceve una risposta che contiene l’indirizzo IP corrispondente all’hostname
Adesso il browser può dare inizio alla connessione TCP verso il server HTTP localizzato a quell’indirizzo IP

Warning

Quindi, il DNS non è un’applicazione vera e propria utilizza direttamente dall’utente

Aliasing

Aliasing

Il DNS permette di associare uno o più nomi semplici da ricordare a un nome complesso.

Per esempio, server1.euw.azienda.com potrebbe avere dei sinonimi più semplici come azienda.com.

Quindi il primo, più “complesso” è l’hostname canonico, mentre il secondo si chiama alias. Il funzionamento è uguale a quello per la traduzione tra indirizzo IP e nome host. Quindi, se un client chiede un alias, riceverà nome canonico e indirizzo IP.

Siti con molto traffico vengono replicati su più server e ciascuno di questi gira su un sistema terminale diverso e presenta un indirizzo IP diverso.

Gerarchia Server DNS

Inizialmente il DNS doveva tradurre pochi indirizzi e in poche reti e quindi era sufficiente salvarli in un file di testo che veniva aggiornato ogni notte. Ora, però, non può essere centralizzato perché è un’applicazione che gira su un gran numero di server sparsi per il mondo.

Se fosse centralizzato, si avrebbero una serie di conseguenze:

Il server crasherebbe e Internet diventerebbe praticamente inutilizzabile
Si avrebbero troppe richieste da gestire per un singolo server
Un solo server non potrebbe mai essere vicino ad ogni client del mondo e quindi rallenterebbe le persone più lontane
Il server va aggiornato spesso per aggiungere nuovi nomi e con uno singolo sarebbe molto difficile anche mantenerlo online
Non sarebbe scalabile

Quindi, si utilizza una gerarchia di server che segue le seguenti “regole”:

Nessun server deve mantenere tutti le coppie hostname - indirizzo IP
Mapping (traduzione) distribuito su svariati server

Ma come memorizziamo le $2^{32}$ coppie in modo da renderle velocemente accessibili da tutti i client?

Innanzitutto, raggruppiamo i nomi in base al dominio. Per esempio:

`www.uniroma1.it
www.google.com
www.unipi.it
www.cnr.it
www.umass.edu

Per fare una ricerca in tempi rapidi, si raggruppano le coppie (IP e nomehost) in base al dominio.

Ci sono tre classi di server DNS organizzati in una gerarchia:

Root
Top-level domain
Authoritative

Ci sono poi i server DNS locali con cui interagiscono direttamente le applicazioni.

Se ad esempio richiediamo la pagina www.amazon.com:

La richiesta arriva al server root il quale gli dirà dove trovare il server .com
Il server TLD gli dirà dove trovare il server amazon.com
Il server di amazon gli dirà dove trovare www.amazon.com

Server TLD Sono server che si occupano dei domini com, org, net, edu.... Per esempio, in Italia abbiamo il Registro.it che ha sede a Pisa nel CNR e gestisce il dominio .it.

Etichette di domini

Server di competenza (o authoritative server) Ogni organizzazione avrà il suo authoritative server in modo da rendere pubblici i suoi hostname, questi sono gestiti direttamente dall’organizzazione e di solito ce ne sono due, uno primario e uno secondario.

Server DNS locale (o default name server) Non appartiene direttamente alla gerarchia dei server dato che è interno agli ISP o organizzazioni. Quando un host effettua una richiesta DNS, la query viene inviata al suo server DNS locale che agisce come un proxy inoltrando la query in una gerarchia di server.

Gestione delle query all’interno della gerarchia

Query iterativa

L’host invia la richiesta al server DNS locale, che a sua volta la inoltra a un server root. Questo indica dove trovare il server TLD, il quale fornisce l’indirizzo del server di competenza (authoritative). Quest’ultimo, infine, individua la pagina richiesta e la restituisce all’host.

Notiamo che per fare la mappatura di un hostname sono stati inviati 8 messaggi.

Query ricorsiva

L’host (cis.poly.edu), vuole risolvere un nome di dominio, invia la richiesta al proprio server locale, (dns.poly.edu). Se questo non ha già la risposta, si occupa di trovarla per conto dell’host, avviando una risoluzione ricorsiva.

Il server locale interroga prima un server root che gli indica quale server TLD può gestire la richiesta. A sua volta, il server TLD fornisce l’indirizzo del server di competenza, responsabile del dominio richiesto.

Una volta contattato, il server di competenza restituisce l’indirizzo IP corrispondente. Il server locale riceve questa informazione e la invia all’host, che ora può accedere alla risorsa desiderata.

In questo processo, l’host si limita a fare una sola richiesta, mentre è il server locale a gestire l’intera ricerca, contattando i vari server e raccogliendo la risposta.

Record e messaggi

Il mapping è mantenuto all’interno di server sottoforma di resource record (RR), ognuno di questi mantiene un mapping tra hostname, indirizzo IP, alias, nome canonico e altro.

I server quindi si scambiano questi record attraverso i messaggi DNS, un messaggio può contenere più RR.

Record DNS Questi sono memorizzati all’interno del database e vengono trasportati dai messaggi, hanno questa struttura:

(Name, Value, Type, TTL) dove:
- TTL è il tempo residuo di vita
- Type ha vari valori e fa a seconda di questo fa cambiare il significato di name e value

Se Type vale A:

Allora il record contiene una mappatura Hostname → IP address e quindi troveremo sul campo name l’hostname e sul campo value l’indirizzo IP

Se Type vale CNAME:

Si tratta di una traduzione fra alias e nome canonico, avremo su name l’alias e su value il nome canonico

Se Type vale NS:

Il record mappa un dominio in un name server quindi avremo su name il dominio come ad esempio uniroma1.it e su value il nome dell’host del server authoritative di quel dominio come ad esempio di.uniroma1.it

Se Type vale MX:

Si sta mappando Alias → nome canonico del mail server, quindi avremo che value è il nome canonico del server di posta associato a name

In generale:

Messaggi DNS Le query e le risposte hanno lo stesso formato nel protocollo DNS.

Abbiamo un’intestazione da 12 byte che comprende:

Identificazione: numero di 16 bit per la domanda e la risposta usa lo stesso numero
Flag che indicano:
- Domanda o Risposta
- Richiesta di ricorsione
- Ricorsione disponibile
- Risposta di competenza (se il server non è competente per quel nome)
Numero di:
- Domande
- RR di risposta
- RR autorevoli
- RR addizionali

Fuori l’intestazione troviamo i blocchi per le informazioni che ci erano state date nella sezione “numero di”.

Domande: Campi per il nome richiesto e il tipo di domanda (A, MX, NS…)
Risposte: RR per la risposta, se abbiamo replicati ci saranno più RR
Competenza: Record per i server di competenza
Informazioni aggiuntive: Informazioni extra che possono essere utili come ad esempio in una risposta MX dove il campo risposta contiene il record MX con il nome canonico del server di posta mentre in questo campo aggiuntivo c’è un record di tipo A con l’indirizzo IP relativo all’hostname canonico del server di posta.

Protocollo FTP

Permette di trasferire file da una macchina remota o di inviarvi file. Il comando per accedervi è

ftp NomeHost

Per il trasferimento si isa

ftp > get dsvdsvcs

Quando l’utente fornisce il nome dell’host remoto, il processo client FTP stabilisce una connessione TCP

Connessione controllo: persistente e dura tutto il tempo in cui noi siamo connessi
Connessione dati: si occupa del trasferimento di file

Caratteristiche di FTP

FTP ha una connessione di controllo out of band Il server FTP mantiene lo stato.

Connessione dati

Quando il server riceve un comando per trasferire un file, apre una connessione dati TCP sulla porta 20 con il client.

Dopo il trasferimento di un file, il server chiude la connessione

Posta elettronica

Nelle altre applicazioni, quando inviamo un messaggio, attendiamo una risposta. Quando mandiamo una email, per esempio, non viene tornato nessun messaggio. Non abbiamo la certezza che il destinatario abbia letto subito il messaggio.

La caratteristica è che è un’app asincrona. Manda un messaggio, ma non sa quando il destinatario leggerà il messaggio. L’email parte da un utente mittente a un utente destinatario. Al livello di struttura abbiamo il user agent usato per scrivere e inviare un messaggio o leggerlo. Il message transfer agent è usato per trasferire il messaggio attraverso la rete Il message access agent: viene usato per leggere la mail in arrivo

User agent

E’ il programma che utilizziamo per comporre e leggere le email. I messaggi in uscita e in arrivo sono memorizzati nel server. Il messaggio viene passato al mail transfer agent.

Message transfer agent vedi slide

SMTP Usa TCP per trasferire on modo affidabile i messaggi di posta elettronica dal cliente al server, utilizzando la porta 25.

Ha tre fasi nel momento in cui viene inviata una mail:

handshaking: i server si “mettono d’accordo”
trasferimento di messaggi
chiusura

L’interazione comando/risposta

comandi: testo ASCII
risposta: codice di stato ed espressione

Scambio di messaggi

Il client SMTP fa stabilire una connessione sulla porta 25 verso il server SMTP Se il server è inattivo i client riprova più tardi Se è attivo, viene stabilita una connessione. vedi slide

Confronto HTTP e FTP

vengono utilizzati per trasferire file da un host all’altro. HTTP: gli utenti scaricano i file e inizializzano una connessione TCP FTP: spedisce il file e inizializza la connessione TCP

HTTP: ciascun oggetto è incapsulato nel suo messaggio di risposta FTP: più oggetti vengono trasmessi in un unico messaggio.

Protocollo MIME

Utilizzando quando si devono inviare messaggi in formato non ASCII vedi slide

Protocollo POP 3

Permette al client ricevente la posta di aprire una connessione TCP verso il server di posta sulla porta 110. Quando la connessione è stabilita, si procede in 3 fasi:

Autorizzazione
Transazione
Aggiornamento

Livello di trasporto

Due tipi di servizi:

Affidabile
Non affidabile: non so quanto di quello che invio arrivi a destinazione

A livello di trasporto ci sono processi che si basano sui servizi del livello di rete e li potenzia. A livello di rete dsfdsdsf

Indirizzamento

La maggior parte dei sistemi operativi è multiutente e multiprocesso

Diversi processi client attivi (host locale)
Diversi processi server attivi (host remoto)

Per stabilire una comunicazione tra i due processi è necessario un metodo per individuare:

host locale
host remoto
processo locale
processo remoto

L’indirizzamento è dato dai numeri di porta

L’indirizzo IP è l’indirizzamento a livello di rete, la porta è l’indirizzamento al livello di trasporto.

Socket API

interfaccia tra il livello di trasporto e livello applicazione Appare come un file o un terminale, ma è una struttura dati creata e utilizzata dal programma applicativo.

Il socket address contiene due informazioni, numero di porta + indirizzo IP.

Numeri di porta

16 bit address
numero di porta well known

Individuare i socket address

Il client ha bisogno di un socket address locale e uno remoto per comunicare

Socket address locale: fornito dal sistema operativo

Conosce l’indirizzo IP del computer su cui il client è in esecuzione
Il numero di porta è assegnato temporaneamente dal sistema operativo (numero di porta effimero o temporaneo – non utilizzato da altri processi)

Socket address remoto

Numero di porta noto in base all’applicazione (http porta 80)
Indirizzo IP fornito dal DNS (Domani Name System)
Oppure porta e indirizzo noti al programmatore quando si vuole verificare il corretto funzionamento di un’applicazione (esempi sul libro di testo)

Anche il server ha bisogno di un socket address locale e uno remoto Socket address locale: fornito dal sistema operativo

Conosce l’indirizzo IP del computer su cui il server è in esecuzione
Il numero di porta è noto al server perché assegnato dal progettista (numero well known o scelto)

Socket address remoto

è il socket address locale del client che si connette
Poiché numerosi client possono connettersi, il server non può conoscere a priori tutti i socket address, ma li trova all’interno del pacchetto di richiesta

N.B. il socket address locale di un server non cambia (è fissato e rimane invariato), mentre il socket address remoto varia ad ogni interazione con client diversi (anche con stesso client su connessioni diverse)

Servizi dei protocollo di trasporto Internet

TCP

Orientato alla connessione., è richiesto un setup fra processi client e server L’utente deve stabilire una connessione e quindi rilasciarla

E’ affidabile: fra processi di invio e di ricezione C’è il controllo della congestione, si allarga a più nodi della rete. E’ un problema di ciò che c’è in mezzo a mittente e destinatario. Non offre temporizzazione, garanzie su unm’’ap i ezza di banda minima, sicurezza (alcune possono essere implementate, Es. SSL)

UDP

E’ un protocollo non affidabile e quindi senza connessione. Non c’è alcun setup tra i processi client e server Due messaggi mandati dalla stessa connessione possono arrivare con latenze importanti. non offre: setup della connessione, affidabilità, controllo di flusso, controllo della congestione, temporizzazione né ampiezza di banda minima e sicurezza E’ utilizzata perché è veloce

UDP nel dettaglio

E’ un protocollo di trasporto inaffidabile e privo di connessione Gli unici servizi che offre:

Comunicazione tra processi utilizzando i socket
Multiplexing/demultiplexing dei pacchetti
Incapsulamento e decapsulamento
- Datagrammi indipendenti, non numerati

Non fornisce alcun controllo di flusso, errori (eccetto checksum), congestione

Processo client e processo server Il processo client passa le richieste al processo client di trasporto che le invierà all’applicazione di destinazione.

Servizio senza connessione significa che: il mittente deve dividere i suoi messaggi in porzioni di dimensioni accettabili dal livello di trasporto a cui consegnarli uno per uno. Ogni pacchetto è indipendente dagli altri (la sequenza di arrivo può essere diversa da quella di spedizione) Non c’è coordinazione tra livello trasporto mittente e destinatario

Rappresentazioni con macchine a stati finiti

Il mittente riceve richieste dall’applicazione, le incapsula e le invia Il destinatario riceve dalla rete il pacchetto, lo decapsula e lo passa al livello applicazione

Datagrammi UDP

vedi slide 31

Struttura datagrammi

32 bit per l’intestazione All’interno dell’header abbiamo la lunghezza e il checksum che controlla la correttezza del pacchetto.

Checksum UDP

Rileva gli errori (bit alterati) nel datagramma trasmesso. vedi slide 33 e 34

DNS usa UDP

Quando vuole effettuare una query, DNS costruisce un messaggio di query e lo passa a UDP. L’entità UDP aggiunge i campi di intestazione al messaggio e trasferisce il segmento risultante al livello di rete, etc. L’applicazione DNS aspetta quindi una risposta Se non ne riceve tenta di inviarla a un altro server dei nome La semplicità della richiesta/risposta (molto breve) motiva l’utilizzo di UDP, che risulta più veloce

Nessuna connessione stabilita
Nessuno stato di connessione
Intestazioni di pacchetto più corte

UDP è utilizzato anche perché consente un controllo più sottile a livello di applicazione su quali dati sono inviati e quando

Utilizzato spesso nelle applicazioni multimediali

Tollera perdite di pacchetti (limitate)
sensibile alla frequenza

TCP

Offre un trasporto orientato alla connessione, controllo del flusso, controllo degli errori e controllo della congestione

Stop and wait

Meccanismo orientato alla connessione + controllo di flusso + controllo degli errori

Il mittente e il destinatario usano una finestra scorrevole di dimensione 1 Il mittente invia un pacchetto alla volta e ne attende l’ack prima di spedire il successivo

Se il pacchetto è corretto arriva l’ack al mittente. Altrimenti viene scartato senza informare il mittente.

Abbiamo una sola locazione (una sola finestra di invio e una sola finestra di ricezione). La finestra di invio serve per memorizzare cosa è stato inviato e in caso inviare nuovamente il pacchetto se viene perso.

Il controllo degli errore viene controllato attraverso un numero sequenza + ack + controllo degli errori

Numeri di sequenza

vedi slide 4

Il destinatario si accorge se si mandano duplicati attraverso il numero di sequenza. I numeri di sequenza 0 e 1 sono sufficienti per il protocollo stop and wait Convenzione: il numero di riscontro (ack) indica il numero di sequenza del prossimo pacchetto atteso dal destinatario Se il destinatario ha ricevuto correttamente il pacchetto 0 invia un riscontro con valore 1 (che significa che il prossimo pacchetto atteso ha numero di sequenza 1)

Efficienza di stop and wait

Consideriamo il prodotto rate*ritardo (misura del numero di bit che il mittente può inviare prima di ricevere un ack, volume della pipe in bit)

Se rate elevato e ritardo consistente
- è stop and wait inefficiente

Protocolli con pipeline

Invio tanti pacchetti e aspetto che nel frattempo mi torni l’ack Nel frattempo che aspetto gli ack, libero spazio e ne mando altri

Abbiamo un intervallo di numeri di sequenza più ampio.

Go back N

Abbiamo una finestra di invio di più locazioni e una finestra di invio con una sola locazione

Rispetto allo stop and wait i numeri di sequenza sono $2^{m}$ dove m è la dimensione del campo “numero di sequenza” in bit

L’ack indica in numero di sequenza del prossimo pacchetto atteso

Ack cumulativo: tutti i pacchetti fino al numero di sequenza indicato nell’ack sono stati ricevuti correttamente

Quando mi arriva l’ack posso scorrere di più posizioni i pacchetti da inviare

Finestra di ricezione

La finestra di ricezione ha dimensione 1 Il destinatario è sempre in attesa di uno specifico pacchetto, qualsiasi pacchetto arrivato fuori sequenza (appartenente alle due regioni esterne alla finestra) viene scartato

Timer di rispedizione Il timer è associato al pacchetto più “vecchio” Allo scadere del timer vengono rispediti tutti i pacchetti in attesa di riscontro. Questo perché il destinatario non può bufferizzare perché ha una sola locazione

TCP

Protocollo con pipeline
Bidirezionale (ack in piggybacking)
Orientato al flusso di dati (stream-oriented)
Orientato alla connessione
Affidabile (controllo degli errori)
Controllo del flusso
Controllo della congestione

Il TCP riceve il pacchetto dal livello applicazione.

Struttura dei segmenti

Composto da una porta sorgente una porta destinazione.

Numero di sequenza Numero che identifica il pacchetto. Il TCP numera i pacchetti in base al numero di byte nella sequenza.

Numeri di riscontro Si riferisce al byte ricevuti, in base all’ack ricevuto.

Byte flag Assumono significato quando valgono 1. Tre flag (ack, syn e fin) che servono per stabilire la connessione. Se ack = 1, il segmento è un’ack sym = 1, segmento di sincronizzazione fin = 1, segmento di chiusura di connessione

Stabilire una connessione

E’ un aspetto virtuale, mittente e destinatario si scambiano pacchetti di controllo.

3 fasi

apertura connessione
scambio dati
chiusura

Trasferimento dati: urgent

Se ci sono dati urgenti, vengono messi all’inizio del pacchetto. Quando il destinatario riceve i messaggi urgenti, vengono elaborati subito dall’applicazione.

Chiusura della connessione

Il client o il server chiude la connessione. C’è uno scambio come quello di apertura.

Controllo degli errori

Checksum: Se un segmento arriva corrotto viene scartato dal destinatari
Riscontri + timer di ritrasmissione
Ritrasmissione
- Ritrasmissione del segmento all’inizio della coda di spedizione

👾 Ineffable Notes

Explorer

Reti di elaboratori

Reti

Sistemi terminali e dispositivi di interconnessione

Collegamenti

Mezzi trasmissivi cablati

Wireless

Commutazione (switching)

Internet

Accesso a Internet

Accesso via rete telefonica

Capacità e prestazioni delle reti

Latenze e perdite di pacchetti

Ritardo di nodo

Perdita dei pacchetti

Ritardi e percorsi in Internet

Prodotto rate * ritardo

Stack protocollare

Strutturazione a livelli

Stack protocollare TCP/IP e gerarchia dei protocolli

Incapsulamento e decapsulamento

Multiplexing e demultiplexing

Vantaggi e svantaggi della modularità

Modello OSI

Livello applicazione

Web e HTTP

HTTP

Connessioni HTTP

Schema del tempo di risposta

Formato dei messaggi in una richiesta HTTP

Upload dell’input di un form

Formato dei messaggi di risposta

Codici di stato

Cookie

Interazione utente-server con i cookie

Durata di un cookie

Caching

Server proxy

Esempio con assenza di cache

Inserimento di un oggetto in Cache

DNS

Identificazione degli host

Indirizzi IP

DNS

Aliasing

Gerarchia Server DNS

Gestione delle query all’interno della gerarchia

Query iterativa

Query ricorsiva

Record e messaggi

Protocollo FTP

Caratteristiche di FTP

Connessione dati

Posta elettronica

Scambio di messaggi

Confronto HTTP e FTP

Protocollo MIME

Protocollo POP 3

Livello di trasporto

Indirizzamento

Socket API

Numeri di porta

Individuare i socket address

Servizi dei protocollo di trasporto Internet

TCP

UDP

UDP nel dettaglio

Rappresentazioni con macchine a stati finiti

Datagrammi UDP

Struttura datagrammi

Checksum UDP

DNS usa UDP

TCP

Stop and wait

Numeri di sequenza

Efficienza di stop and wait

Protocolli con pipeline

Go back N

TCP