Protocolli di Rete

1) Vantaggi della struttura stratificata:

• Suddivisione di un problema complesso in sottoproblemi più semplici
• Possibilità di cambiare l'implementazione sin quando l'interfaccia viene rispettata

2) Caratteristiche di uno strato:

• Insieme di funzioni che esso deve eseguire
• Servizi che deve fornire allo strato immediatamente superiore

3) Caratteristiche di un protocollo:

E' un insieme di regole e formati che governano lo scambio di messaggi tra strati che si trovano allo stesso livello, in particolare esso definisce:

• Sintassi del messaggio
• Semantica del messaggio
• Azioni da effettuare alla ricezione del messaggio

4) Protocolli aperti e sistemi aperti:

Un protocollo è aperto se i dettagli sono pubblici e le modifiche sono effettuate da organizzazioni che le discutono pubblicamente, un sistema è aperto se utilizza protocolli aperti.

5) Modello di riferimento ISO/OSI:

Suddivide le comunicazioni di rete nei seguenti 7 strati:

• Application
• Presentation
• Session
• Transport
• Network
• Data Link
• Physical

6) Strato Physical:

Identifica i parametri fisici della connessione ossia modulazione, frequenze, datarates, codifiche, livelli di potenza.

7) Strato Data Link:

Fornisce funzioni e procedure atte a stabilire, mantenere e rilasciare delle connessioni finalizzate allo scambio di dati, in particolare si può avvalere di diverse connessioni fisiche. Effettua anche il controllo dell'accesso al canale e il recupero degli errori.

8) MTU:

Maximum Transmission Unit, è il più grande pacchetto (..frame) che può essere inviato da uno strato Data Link.

9) Strato Network:

E' responsabile per lo smistamento dei dati tra la sorgente e la destinazione, coordina pertanto l'indirizzamento, la connettività e la selezione del percorso. I possibili servizi sono:

• Senza connessione
• Con connessione

10) Strato Transport:

Fornisce agli strati superiori dei servizi di trasporto dati affidabili o meno, consente anche il controllo della congestione e il controllo di flusso il quale garantisce l'host ricevente di seguire il flusso dati dell'host trasmittente.

11) Strato Session:

Controlla il flusso tra due strati di presentazione, in particolare consente di optare tra simplex, half-duplex e full-duplex, consente di velocizzare la gestione di alcuni pacchetti e consente di contrassegnare il flusso dati in modo da poter ritornare ad un suo determinato istante.

12) Strato Presentation:

Gestisce il formato dei dati come pure eventuali codifiche e compressioni.

13) Strato Application:

Si tratta di insiemi di applicazioni che utilizzano la rete, incapsulando i dati della applicazione con quelli di controllo.

14) Sublayering:

Nel modello OSI è possibile suddividere lo strato Data Link in due substrati, MAC ossia Media Access Control il quale si occupa di controllare l'accesso alla rete e LLC Logical Link Control che invece controlla il flusso dei dati ed esegue delle operazioni di recupero in caso di errore.

15) Confronto tra il modello TCP/IP ed il modello OSI:

Nel modello TCP/IP gli strati Application, Presentation e Session sono riuniti in un unico strato denominato Application come pure i livelli Data Link e Physical sono riuniti in un unico strato denominato Network Access, lo strato Network diviene invece lo strato Internet.

16) Pila dei protocolli TCP/IP:

17) Strato Network Access del TCP/IP:

E' lo strato nel quale vengono implementate tecnologie LAN e WAN come pure protocolli di gestione della connessione.

18) Strato Internet del TCP/IP:

Fornisce 3 compiti principali:

• Frammentazione
• Indirizzamento
• Smistamento

19) Principali protocolli dello strato Internet del TCP/IP:

• IP                           Internet Protocol
• ICMP                     Internet Control Message Protocol
• PING                      Packet Internetwork Groper
• ARP                       Address Resolution Protocol
• RARP                    Reverse ARP
• BOOTP Bootstrap Protocol
• RIP                         Routing Information Protocol
• OSPF                     Open Shortest Path First
• BGP                       Border Gateway Protocol

20) Campi del datagramma IPv4:

Essendo:

• Version : IPv4 o IPv6
• Header length : serve ad identificare dove inizia la sezione dati
• TOS : consente di distinguere i differenti tipi di datagrammi IP
• Datagram Lenght : lunghezza complessiva di header e dati
• Identifier, Flags, Fragmentation offset : campi destinati alla gestione della frammentazione
• TTL : tempo di esistenza massimo del pacchetto nella rete
• Protocol : è il protocollo di trasporto per il pacchetto giunto a destinazione
• Checksum : consente al router di rilevare degli errori
• Source and destination IP : indirizzi IP a 32 bit
• Options : campi per espandere l'Header IP se richiesto

21) Funzionalità non previste dal protocollo IP:

• Affidabilità dei dati e controllo di flusso
• Ordinamento dei pacchetti
• Identificazione degli errori
• Inizializzazione della connessione
• Risoluzione dell'indirizzo e del nome
• Configurazione
• Impostazione di tabelle di routing

22) Sistema autonomo:

Insiemi di reti e/o router sotto la stessa autorità amministrativa, il routing effettuato al suo interno è detto Interior Routing mentre quello effettuato al suo esterno è Exterior Routing.

23) Protocolli dello strato Transport del TCP/IP:

• TCP , Transport Control Protocol, un protocollo orientato alla connessione
• UDP , User Datagram Protocol, un protocollo privo di connessione

24) Caratteristiche del protocollo TCP:

• Orientato alla connessione
• Orientato allo stream
• Affidabile
• Implementa il controllo di flusso
• Implementa il controllo della congestione

25) Caratteristiche del protocollo UDP:

• Privo di connessione
• Orientato al datagramma
• Inaffidabile
• Non implementa il controllo di flusso
• Non implementa il controllo della congestione

26) Struttura del segmento TCP:

Essendo:

• Source e Destination Port : utilizzate per mux demux con applicazioni dello strato application
• Window size : utilizzata per il controllo di flusso
• Header Lenght : dimensione della intestazione TCP
• Options : utilizzato per la negoziazione dell'MSS Maximum Segment Size

27) Struttura del segmento UDP:

Essendo:

• Source e Destination Port : utilizzate per mux demux con applicazioni dello strato application

28) Web Cache:

Si tratta di una entità di rete che soddisfa le richieste del Client al posto del web server.

29) Strategie di controllo dell'errore:

30) Principali differenze tra FEC ed ARQ:

Il FEC è unidirezionale e necessita di tecniche di correzione dell'errore mentre l'ARQ è bidirezionale ma richiede soltanto tecniche di individuazione dell'errore.

31) Caratteristiche dell'ARQ:

• La trasmissione avviene a pacchetti ciascuno dei quali dotato di un codice per la rilevazione dell'errore
• Il canale è inaffidabile e bidirezionale, possono essere infatti inviati messaggi ACK o NACK
• La ritrasmissione dei pacchetti può essere implicita come nel caso dello scadere di un timer o anche esplicita come nel caso della ricezione di un NACK
  

32) Protocollo ARQ "Stop & Wait":

Un pacchetto viene inviato e memorizzato nel buffer di ritrasmissione, contemporaneamente parte il timer, il ricevitore riceve il pacchetto, se correttamente invia un ACK a seguito del quale il TX invia il successivo pacchetto, altrimenti rinvia lo stesso. Se non viene ricevuto ACK allora scade il timer ed il medesimo pacchetto viene ritrasmesso. Tramite il numero di sequenza si gestisce il caso di perdita dell'ACK con conseguente rinvio dello stesso pacchetto.

33) Criterio di progetto del timer per la ritrasmissione del pacchetto:

Inoltre l'efficienza ossia il rapporto tra il tempo di utilizzo del canale ed il tempo totale è :

Evidentemente il tempo di propagazione riduce l'efficienza e questo è particolarmente sentito in ambito satellitare dove pertanto non viene utilizzata la tecnica ARQ "Stop & Wait".

34) Protocollo ARQ "Go Back N":

Il TX invia N pacchetti senza attendere ACK ed attiva N timers, il ricevitore controlla la presenza di errori e la sequenza, se tutto è OK invia un ACK il quale automaticamente conferma anche tutti i pacchetti precedenti. I pacchetti ricevuti fuori ordine vengono scaricati.

35) Protocollo ARQ "Selective Repeat":

E' come il GBN con la differenza che se un pacchetto viene ricevuto in maniera errata allora viene inviato un NACK solamente relativo a quel pacchetto pertanto è soltanto lui ad essere rinviato, occorre però avere un timer per ogni pacchetto quindi ne sono necessari N. In questo modo è possibile ricevere dei pacchetti non in ordine di sequenza.

36) Topologia dinamica per reti di satelliti LEO:

Si intende il fatto che i satelliti modificano in continuazione la topologia della rete pertanto il routing ne deve tener conto. Le possibili soluzioni sono Discrete-Time Dynamic Virtual Topology Routing (DT-DVTR) e Virtual Node.

37) Discrete-Time Dynamic Virtual Topology Routing (DT-DVTR):

Il periodo viene suddiviso in intervalli, la topologia cambia solo all'inizio di un intervallo dopodichè viene considerata costante, le tabelle di routing vengono quindi memorizzate a bordo e richiamate quando necessario.

39) Criteri di Routing per reti di satelliti LEO:

• Minimizzazione del numero di salti

• Minimizzazione del ritardo di propagazione