Macrolezione 1:Architetture Protocolli e Servizi
Sin dallo sviluppo delle prime reti di calcolatori sembrato
naturale organizzare il software di comunicazione (protocolli) in
pi funzionalit che tenessero conto delle esigenze sempre presenti
in una rete di calcolatori. Tra laltro, la rete di comunicazione
non un mezzo passivo e trasparente a tali comunicazioni; bisogna,
al contrario, immaginare che ha funzioni da svolgere e quindi essa
stessa un interlocutore nei confronti dei processi residenti sugli
elaboratori. Si possono,quindi, individuare tre tipologie di
funzioni comuni a tutti i protocolli:
- funzioni di accesso alla rete;- funzioni di trasporto;-
funzioni di "applicazione" in senso stretto.
Le funzioni di accesso alla rete affrontano i problemi legati
allo scambio di dati fra elaboratore e rete di comunicazione; ad
esempio l'elaboratore deve fornire alla rete l'indirizzo del
corrispondente, per linstradamento dei dati; l'elaboratore pu
richiedere meccanismi di correzione degli errori di trasmissione.
Il protocollo di questo strato o gruppo di strati relativo alla
comunicazione fra calcolatore dutente e rete di comunicazione e
dipende dal tipo di rete utilizzato (rete a commutazione di
circuito, rete a commutazione di pacchetto, rete locale, etc.). Per
ogni tipo di rete ci sar, dunque, un insieme di protocolli standard
da utilizzare.
Le funzioni di trasporto sono relative ad altri problemi, comuni
a tutte le applicazioni, quali la necessit che i dati arrivino a
destinazione in modo corretto (magari anche in presenza di guasti
di parti della rete) e nella stessa sequenza di invio; hanno poi il
compito, allinterno dellelaboratore, di consegnare correttamente i
dati al programma applicativo destinatario. In altri termini
forniscono un trasporto delle informazioni che sia affidabile da
estremo ad estremo. Anche queste funzioni possono, dunque, essere
raccolte in uno stesso strato, comune a tutti i servizi.
Le funzioni di applicazione, infine, rispondono a requisiti sp
ecifici, necessari a garantire lo svolgimento del particolare
servizio applicativo (es. il trasferimento di un file, etc.). Anche
per queste funzioni si possono realizzare uno o pi strati di
protocolli.
Nella commutazione di pacchetto orientata alla connessione
(ovvero a circuito virtuale), il servizio di comunicazione si
esplica attraverso tre fasi separate (stati della
connessione)Apertura della connessione
(segnalazione/gestione)Utilizzo della connessione Abbattimento
della connessione (segnalazione/gestione)I vantaggi di tale tecnica
sono vari; esiste la possibilit di allocare risorse a quella
particolare comunicazione e di negoziare i parametri di qualit del
servizio (QoS). Inoltre linstradamento svolto solamente nella fase
di apertura della connessione e le UI dutente seguono lo stesso
percorso nella rete. Il concetto di connessione associato in una
rete geografica ad una memoria degli eventi (cio allo stato); ogni
comunicazione lascia una traccia nei nodi attraversati dalle
informazioni ad essa relativa.
Lattraversamento dei nodi pu essere di vari tipi a seconda dei
vincoli temporali e di qualit prescritti dalla comunicazione: ad
esempio pu essere ad immagazzinamento e rilancio, oppure di tipo
cut-through. Le reti di tipo X.25, sono esempi di reti che
utilizzano commutazione di pacchetto orientata alla connessione e
con attraversamento di tipo immagazzinamento e rilancio. In questo
caso utilizzata appieno la possibilit, data da questo tipo di
attraversamento, di garantire un completo controllo sullaffidabilit
trasmissiva dello scambio di dati, anche se a prezzo di un maggior
tempo di attraversamento della rete. Le reti di tipo ATM sono un
altro esempio. In questo caso, per, si d priorit ai tempi di
attraversamento (bassi), a scapito delle procedure di controllo
recupero di errori.Nella commutazione di pacchetto non orientata
alla connessione (ovvero datagram), linstradamento svolto, per ogni
UI, sulla base dellinformazione contenuta nel campo indirizzo di
destinazione e tramite lesame di opportune tabelle di routing.Le UI
possono seguire differenti percorsi allinterno della rete.Non
esiste, in questo caso, alcuna possibilit di allocazione di risorse
e di negoziazione della QoS, se non attraverso meccanismi
complessi, proprietari, o di difficile applicabilit ad estese
porzioni della rete.Anche in questa tecnica, lattraversamento pu
essere del tipo ad immagazzinamento e rilancio, oppure
cut-through.Esempi di reti che utilizzano tale tecnica sono la rete
Internet, la rete di segnalazione a Canale Comune N.7, etc.
Quando unapplicazione invia dei dati, utilizzando larchitettura
TCP/IP, i dati vengono inviati verso il livello fisico attraverso
tutti i livelli della pila protocollare fino ad essere trasmessi
dal livello fisico (livello hardware). Ogni livello aggiunge delle
informazioni di controllo, preponendo degli header (ed a volte
aggiungendo anche dei trailer) ai dati che riceve. I dati dutente,
ai quali viene preposta unintestazione (header) dallo strato di
applicazione, vengono passati al protocollo dello strato di
trasporto (in questo caso TCP, ma del tutto analogo il caso di
UDP): questultimo esegue varie operazioni e aggiunge unintestazione
alla PDU che gli stata inviata. Lunit di dati prende ora il nome di
segmento. Lo strato di trasporto fornisce quindi il segmento allo
strato di rete, che presta anchesso servizi specifici e aggiunge
unintestazione. Questa unit (che la terminologia di Internet
definisce ora datagramma) viene passata ai livelli inferiori, dove
lo strato di collegamento dati aggiunge la propria intestazione e
una coda (trailer); lunit di dati (che ora prende il nome di trama)
viene poi trasmessa in rete dallo strato fisico. In figura mostrato
un esempio di imbustamento dei dati, nellipotesi che la sottorete
sia una LAN di tipo Ethernet.
