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Tutto quello che vuoi sapere su SIP

2012-01-11T14:21:00.000+01:00

Nell’artico riguardante il VoIP, ho introdotto SIP (Session Initiation Protocol) come un protocollo di controllo che si occupa di segnalazione durante una comunicazione VoIP.

E’ un protocollo della IETF del livello applicazione descritto nella RFC 3261 che si occupa della creazione, gestione e chiusura di una comunicazione VoIP (o di altre sessioni multimediali o testuali).

In quest’articolo, vedremmo gli elementi principali di SIP, analizzeremmo i suoi messaggi e il suo funzionamento.

Elementi

Gli elementi principali di SIP sono:

SIP User Agent: sono gli attori della comunicazione. Possono essere usati sia in modalità server (rispondere alle richieste) sia client (inviare delle richieste).

Registrar Server: E’ un server che riceve da parte degli user agent iscritti a un dominio il loro attuale indirizzo IP che servirà poi per localizzarli. Inoltre usa i servizi di un server AAA per l’autenticazione.

Proxy Server: è un server intermedio serve a spedire i messaggi a domini esterni.

Può essere Outbound (Riceve tutte le chiamate uscenti di un User Agent vicino) o Inbound (Instrada le chiamate entranti in un dominio destinato a un User Agent vicino.)

Redirect Server: Usato per re instradare le richieste SIP verso destinazioni alternative (per esempio in assenza del destinatario).

Location Server: è un database contenente informazioni sull'utente, come il profilo, l'indirizzo IP, l'URL.

In generale tutti questi server sono riuniti in un unico server chiamato SIP server.

Fin cui possiamo intuire che gli user agent comunicano fra loro mandandosi dei messaggi e usano dei server per la localizzazione e l’instradamento di questi messaggi. Come sono fatti questi messaggi?

Messaggi

I messaggi di SIP sono testuali e simili a quelli usati da HTTP per lo scambio di pagine web.

Ecco il formato dei messaggi SIP:

L’intestazione contiene informazioni sull’user agent sorgente e l’user agent destinatario del messaggio.

La linea vuota indica la fine dell’intestazione.

Il payload usa il protocollo SDP (Session description protocol) e descrive i parametri della sessione nel caso fosse multimediale (opzionale nel messaggio).

Ora vediamo i tipi di messaggi.

Tipi di messaggi SIP

INVITE: invitare un utente a partecipare a una comunicazione.

ACK: Notificare la ricezione di una risposta.

BYE: Terminare una comunicazione.

CANCEL: Anulare una richiesta (INVITE) prima ancora di averne ricevuta la risposta.

OPTIONS: Chiedere informazioni sulle capacità di un user agent.

REGISTER: Registrare l’attuale indirizzo di un user agent

SUBSCRIBE: Richiedere lo stato di un user agent.

NOTIFY: informare dello stato di un UA

MESSAGE: mandare un messaggio (testo/XML) usato per l'istant messaging.

Ora vediamo i tipi di risposte.

Tipi di risposte

Le risposte sono classificate con un codice di tre cifre, dove la prima indica la categoria. Le categorie principali sono:

1xx Risposte provvisorie:

100 Ricerca del destinatario in corso.

180 Il Telefono SIP del destinatario sta suonando.

182 Richiesta in coda.

2xx Risposte positive:

200 OK.

3xx Re direzione:

300 Scelta multipla

305 Uso del Proxy

4xx Errori nel client:

404 destinatario non trovato.

407 errore di autenticazione nel Proxy.

5xx Errori nel server:

503 Servizio non disponibile

505 Versione di SIP non supportata

6xx Errori generici:

600 destinatario occupato su tutti gli indirizzi.

603 chiamata rifiutata.

Ora che sappiamo un po’ di più sui messaggi scambiati, come funziona il SIP.

Funzionamento

La comunicazione in SIP è un insieme di dialoghi e transazioni. Per transazione intendiamo l’insieme dei messaggi scambiati fra la prima richiesta e la risposta finale mentre il dialogo è un flusso di messaggi richiesta-risposta fra due user agent.

Per l’inizio di una comunicazione SIP usa una transazione trapezoidale simile a un handshake a tre vie.

SIP usa i sia TCP sia UDP per il trasporto dei messaggi. In modalità TCP, si può anche aggiunge la cifratura usando TLS.

SIP deve poter localizzare un user agent associando il suo nome utente al suo indirizzo.

Come si svolge il Name Mapping?

Per associare un nome utente a un indirizzo come fa SIP? Prendiamo un esempio pratico.

Un nome utente è della forma utente@dominio.ext

Dove dominio può essere il nome del server, l’indirizzo IP …

Per risolvere il problema SIP fa l’uso di tre servizi del server DNS (NAPTR, SRV, A/AAAA.)

NAPTR

È un record del server DNS che definisce quale protocollo di trasporto, deve essere usato per un certo servizio. Per il nostro caso il servizio è SIP e i protocolli di trasporto possibili sono:

TLS/TCP, TCP, UDP

Esempio

foo.com 43200 IN NAPTR 60 50 "s" "SIP+D2U" "" _sip._udp.foo.com

SRV

È un record del server DNS che definisce i parametri con quali accedere a un servizio. I parametri sono il server e la priorità.

Esempio

_sip._udp.foo.com 43200 IN SRV 10 10 5060 sipserver.foo.com.

A/AAAA

Questo è il record che si guarda per ultimo. Il record in questione ci da l’indirizzo per accedere ad un server.

Esempio

ns.foo.com. 43200 IN A 10.0.0.20

Per fare il name mapping SIP consulta questi tre record se sono presenti in quest’ordine NAPTR, SRV, A/AAAA.

Possiamo finire l’artico dicendo che SIP è protocollo di segnalazione semplice e leggero e fra l’altro è usato nel software Google Talk.

Segnaliamo anche che SIP usa lo standard Enum E.164 per permettere a telefoni tradizionali (PSTN) o IP di comunicare con un utente SIP ma questa è un’altra storia.

Se hai qualche dubbio aspetto le tue domande o chiarimenti.

Riferimenti e approfondimenti:

http://it.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocol

http://www.voip-info.org/wiki/view/SIP

http://voip.html.it/articolo06.aspx

http://www.siptutorial.net/SIP/index.html

http://www.alma-web.net/index.php/faq/23-linux/27-il-protocollo-sip.html

Tutto quello che devi sapere sui Data warehouse.

2012-01-08T05:11:00.000+01:00

Possiamo definire un data warehouse come una base di dati di grande dimensione separata da quella operativa dell’azienda e usata per il supporto alle decisioni.
A cosa serve un secondo database di grande dimensione a una azienda? La risposta a questa domanda è importantissima.
Ogni azienda tiene delle informazioni sulle sue attività per offrire i suoi servizi in modo efficace. Per usufruire al meglio di questa informazione, le aziende si creano un secondo database (il data warehouse) che poi usano per analisi, archivio, sicurezza e anche supporto alle decisioni.
Le informazioni tratti da un data warehouse sono poi usati dai manager delle aziende per fare per esempio delle valutazioni tecnico-economiche sull’andamento dell’azienda.
Al crescere del database transazionale, il data warehouse di un azienda è aggiornato.
In quest’articolo, analizzeremo gli elementi di un data warehouse, la sua architettura e in fine vedremmo qualche sua applicazione.

Elementi di un data warehouse

Dalla creazione all’uso di un data warehouse, i dati seguono un flusso ben determinato. Dati provenendo da fonti diverse sono estratti e trasformati secondo regole ben stabiliti e salvati nel data warehouse usando server dedicati. Dopo di che ci sono applicazioni ad hoc che estraggono i dati dalla data warehouse usando dei query o altri metodi per analizzare i dati.
Gli elementi sono quindi in modo generale le fonti di dati, i data warehouse (con o senza data mart), i servers strumenti di analisi e i metadati.

Fonti

Le fonti possono essere di diversi tipi dal file testo fino a un database vero e proprio. Possono essere interni (il database OLTP dell’azienda) o esterni (dati provenienti da un'altra azienda.)
Per integrare questi dati, si usa il processo ETL (Extracting, Transformation, Loading) che deve estrarre i dati dalle fonti, ripulirli da errori o inconsistenze e finalmente trasformarli in un formato adatto per il data warehouse.

Data warehouse e data mart

Un data mart può essere pensato come la restrizione della data warehouse a un solo dipartimento (Vendite ad esempio) dell’azienda.
A questo punto si può dire che un data warehouse è un insieme di data mart. Ci sono aziende che costruiscono il proprio data warehouse in modo graduale aggiungendo un data mart alla volta. Gli altri invece partono da tutti i data mart (prende più tempo).

Strumenti di analisi

Gli strumenti di analisi sono degli strumenti destinati agli utenti che potranno per analizzare i dati.
Ce ne sono ad esempio quelli per fare delle relazioni su vari argomenti, quelli per eseguire delle query e avere i dati che servono a loro rappresentati in vari modi. Le applicazioni per le query sono fatti ad hoc nel senso che non si può sapere a priori quali informazioni servono agli utenti.

Servers
Due tipi di servers sono usati rispetto alla densità dei dati.
Server Relational OLAP
Si usano i server dei DBMS tradizionali estesi per operazioni aggregati.

Server Multidimensional OLAP
Sono server rappresentati da matrici multidimensionali dove ogni dimensione è un elemento
del data warehouse.

I meta dati

I metadati sono dei dati che documentano ogni parte del processo.
Ci sono dei metadati per La fase ETL, ci sono dei metadati per il dati contenuti nel data warehouse e infine dei metadati per le query fate.

Architettura

Ci sono tre architetture di cui la prima è sconsigliata.
La prima è quella a un solo livello. Si usa lo stesso database per operazioni transazionali e quelli analitiche. Le operazioni analitiche appesantiranno la velocità delle operazioni transazionali che a loro volta sovrascriveranno dati importanti per l’analisi storica dell’azienda.
La seconda architettura è quella a due livelli in cui il database OLTP e il data warehouse sono separati.
Il primo strato è costituito dalle fonti di dati. Il problema maggiore con quest’architettura è che il processo di ETL non è fattibile in pratica con la dimensione di dati da dover estrarre.
Il che ci porta alla terza architettura che aggiunge fra il primo strato e l’ultimo, un nuovo strato che permette di alleggerire le operazioni ETL faccendoni per la più grande su macchine predisposte a questo scopo nel secondo strato.

Applicazioni

Le applicazioni della data warehousing sono varie, in seguito solo una piccola lista:
Negozi: Comportamento del cliente
Assicurazione: Antifrode
Telecomunicazione: Analisi chiamate, antifrode
Salute: Analisi del servizio e salute
Aspettavo l’ultimo per la fine, La pubblicità mirata in tante azienda usa le informazioni sui clienti per capire meglio i loro gusti.

Glossario:

OLTP: On-Line Transaction Processing usato nei processi transazionali in un DBMS
OLAP: On-Line Analytical Processing usato nei processi di analisi in un data warehouse

Fonti e approfondimenti:

Slide del Prof Luca Cabbibo
Slide del Prof Elena Baralis (Polito)
Wikipedia
http://www.wisegeek.com/
http://www.eccellere.com/
http://www.dwinfocenter.org/getstart.html
http://www.tech-faq.com/
Image: renjith krishnan / FreeDigitalPhotos.net

Tutto quello che devi sapere su VoIP

2011-12-23T07:39:00.000+01:00

VoIP è l’acronimo di Voice over IP e può essere definito come l’insieme dei protocolli che rende possibile il trasporto attraverso una rete IP del segnale della voce.

Questo significa per esempio chiamate telefoniche lunga distanza a costo basso o gratuite se si sfrutta una connessione internet di qualità accettabile. In quest’articolo vedremmo in dettaglio che cos’è e come funziona VoIP dopo averne elencati svantaggi e vantaggi.

Vantaggi di VoIP

Basso costo

Le chiamate telefoniche fate via VoIP costano meno anche se di lunga distanza. Possiamo addirittura dire che non costano niente, infatti, basta pensare che le chiamate VoIP abbiano bisogno di una connessione a una rete (internet) che l’utente sta già pagando. I servizi VoIP sono visti come aggiuntivi a quelli che già ne offre una.

Liberta

VoIP rende possibile una maggiore libertà che non c’è con la rete telefonica tradizionale.

Mobilità fisica.

Si può trasportare il suo telefono IP e in qualsiasi luogo lo connettiamo a una rete, possiamo ricevere le telefonate.

Lavoro flessibile

Questo permette quindi ad agenti di call center di lavorare da casa se hanno una buona connessione internet.

Manutenzione inesistente o quasi

Non c’è bisogno di avere sempre il supporto di una compagnia telefonica per sistemare I guasti. Di solito i guasti si riassumono alla perdita del servizio dovuta all’abbassamento della qualità del servizio della rete. In questo caso basterà riavviare il suo impianto VoIP e la sua connessione.

Integrazione con la rete tradizionale

Esiste anche un’integrazione del VoIP con la rete telefonica tradizione. Il che significa che ora ci può chiamare un PC o un telephono IP sul nostro telephono normale e vice versa.

Questo è un bel vantaggio e significa che ognuno può fare il passaggio al VoIP oppure usare entrambi i servizi senza perdere il contatto con la rete telefonica tradizionale.

Servizi Aggiuntivi

Usando le chiamate telefoniche via VoIP, abbiamo la possibilità di avere servizi aggiuntivi senza costo aggiuntivo: FAX, SMS, Applicazione per i messaggi vocali o video chiamate.

Durante una chiamata, c’è la possibilità di trasmettere altri tipi di dati come video, audio, file.

Risparmio per le aziende

All’interno di un’azienda, si può usare la stessa rete per il trasporto della voce e dei dati.

Infatti, telefonate interni e altre comunicazioni useranno la stessa e sola rete IP.

L’azienda paga una volta e usufruisce di video conferenze, chiamate o video chiamate e trasmissione d’informazioni.

Svantaggi di VoIP

Qualità vocale non perfetta

E’ normale pensare che se si usi la stessa rete IP per le nostre chiamate e per la trasmissione di dati (pagine internet, download e upload di file, streaming di contenuto online), alla fine la qualità della voce non sarà alta visto che le risorse de la rete sono condivise

Banda insufficiente

Sappiamo che l’orecchio ha una certa tolleranza per quanto riguarda pezzi mancanti (perdita pacchetti nella rete) oppure ritardi in un messaggio vocale da capire.

Per avere una qualità di VoIP accettabile, serve una banda di 128 Kbit/sec bidirezionali minimi, e una latenza di 150 ms.

A volte la nostra connessione internet non celo permette.

VoIP in dettaglio

Ora vediamo come funziona VoIP in dettaglio.

La tecnologia converte il segnale della voce in un segnale digitale.
Questo ultimo può viaggiare compresso in "pacchetti" sulla nostra rete dati, utilizzando un protocollo IP e subendo poi, il processo inverso per riconvertirlo in segnale vocale analogico.

Ci sono due tipi di conversione: ADC (analog to digital converter) per digitalizzare l’analogico e DAC (digital to analog converter) che fa la conversione inversa.

Funzionamento

Ci sono vari modi di usare VoIP.

VOIP via ATA

Prendere un telefono normale e trasformarlo in telefono IP usando ATA (Analog Telephone Adaptator) che premette di connettere un telefono normale a internet occupandosi della conversione da analogico a digitale e vice versa.

VOIP via telefono IP

In questo caso non c’è bisogno di adattatore (ADA).

VOIP connessione diretta

In questo caso la connessione non passa per un Service provider ma va direttamente al destinatario.

L’IP Phone ha un costo, ADA ha un costo e i servizi del VOIP Service Provider hanno un costo. Per usare il VOIP con il computer, ci servono una connessione internet, un software VoIP, delle cuffie e un microfono.

Un elemento importante al funzionamento del VoIP è la Compressione/Decompressione della voce digitalizzata che permette di occupare uno spazio più ridotto durante la trasmissione. Per farlo si usa i CODEC.

Un CODEC è un algoritmo di Compressione/Decompressione che premette di ridurre la banda necessaria per trasmettere il suono.

I protocolli VoIP

Quali protocolli utilizza il VoIP?

Ci sono due principali protocolli che permettono il funzionamento del VOIP e che lavorano in parallelo.

Il primo si occupa del trasporto dei pacchetti di voce digitalizzata. Per questo scopo è usato RTP (Real-Time Transport Protocol).

Il secondo si occupa della “segnalazione” della comunicazione (ricostruzione del frame audio, sincronizzazione, identificazione del chiamante, …)

In questo caso ci sono più protocolli standard tra cui scegliere:

SIP (Session Initiation Protocol) della IETF;
H.323 dell’ITU;
Skinny Client Control Protocol, protocollo proprietario della Cisco;
Megaco (conosciuto anche come H.248);
MGCP;
MiNET, protocollo proprietario della Mitel;

RTP (Real Time Transport Protocol

E' un protocollo usato per il trasferimento dei dati in real time come audio e video. Inoltre permette di incapsulare I pacchetti nello stack TCP/IP.

Questa è la struttura

Abbiamo I pacchetti VoIP che sono incapsulati all’interno dei pacchetti RTP che a loro volta sono incapsulati nei pacchetti UDP-IP.

Non si usa TCP, perché sarebbe troppo pesante per applicazioni di tipo Real time, invece si usa UDP che ci va bene perché butta i pacchetti invece di aspettare quelli in ritardo (opzione di lusso in condizione real time).

RTP si occupa dell’ordine del trasporto dei pacchetti in particolare un flusso per sessione.

Ver. (Version): (2bit) indica la versione del protocollo.
P (Padding): (1 bit) indica se è presente un byte di padding alla fine del pacchetto.
X (Extension): (1 bit) indica la presenza di un Extension header tra l’header standard e il payload.
CC (CSRC Count): (4 bit) contiene il numero di CSRC
M (Marker): (1 bit) Usato dal livello applicativo . Se è settato, significa che il pacchetto ha una qualche speciale rilevanza per il livello applicativo.
PT (Payload Type): (7 bit) indica il formato del payload .
Sequence Number: (16 bit) il sequence number è incrementato di uno per ogni pacchetto RTP inviato e permette al ricevente di identificare perdite di pacchetti e ripristinare l’ordine corretto.
Timestamp: (32 bit) utilizzato per permettere al ricevente di riprodurre il media ricevuto nell’intervallo appropriato.
SSRC: (32 bit) il synchronization source identifier identifica in modo univoco la fonte dello stream all’interno della sessione RTP.
CSRC: (da 0 a 15, 32 bit ciascuno) gli identificatori contributing source enumerano le fonti di uno stream generato da più fonti. Il numero d’identificatori CSRC è dato dal valore del campo CC

H.323 e SIP

H.323

È un protocollo standard che contiene requisiti per consegnare audio tramite rete e include I codec della voce.

SIP (Session Initiation Protocol)

È un protocollo per organizzare , cambiare e finire una connessione di conversazione (Conferenze multimedia, connessione fra telefoni e connessione fra diverse applicazioni)

Per capire meglio come funzionano H.323 e SIP , leggete i miei prossimi articoli.

Terminiamo quest’articolo precisando che per quelli che non sanno se passare al VoIP, ho una notizia interessante per loro: Il mondo è già passato a VoIP e forse anche voi. Ecco la prova:

Applicazioni che usano VoIP:

Skype, Justvoip …

Fonti e Approfondimenti:

http://speedflow.com/index.php/voip-faq

http://www.voipproducts.org/pstn-vs-voip/

http://www.voip-sip.org/

www.mondovoip.com

Wikipedia

http://tldp.org/HOWTO/VoIP-HOWTO-4.html

http://www.howstuffworks.com/ip-telephony.htm

Tutto quello che devi sapere su IPv6

2011-11-10T00:47:00.000+01:00

IPV6 è semplicemente la nuova versione dell’IP (internet Protocol) successore della version 4.

E’ un protocollo molto importante della pila OSI. Infatti, si occupa dell’indirizzamento, del routing, della frammentazione e del riassemblaggio dei dati da un host all’altro all’interno di una rete (Internet, Intranet, reti private …). E’ il protocollo più usato per trasmettere qualsiasi tipo d’informazione usando le tecnologie esistenti.

In quest’articolo, analizzeremo in profondità L’IPV6 e faremmo anche delle correlazioni con il suo predecessore IPv4.

Vantaggi dell’IPv6

Ci sono molti cambiamenti in questa nuova versione dell’IP.

Numero di bit dell’indirizzo

Il numero di bit usato per l’indirizzo è passato da 32 bit a 128. Questo significa un maggiore numero d’indirizzi IP il che risolve il problema imminente di esaurimento del numero d’indirizzi IPV4. In sostanza nella versione 4, c’erano 2^32 (circa 4,3 miliardi d’indirizzi). Ora con la nuova versione , abbiamo 2^128 ( circa 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.45 indirizzi ) cioè un numero talmente grande che non si può pronunciare.

La Frammentazione dei pacchetti.

Nella versione 4, c’èra la possibilità per i router di frammentare i pacchetti quando erano troppo grandi (superiore alla MTU) per determinate sotto reti. Nella versione attuale i router non lo possono più fare, cosi da alleggerire il loro lavoro.Solo gli Host sono in grado di frammentare e poi assembrare i pacchetti.

BroadCast e Multicast

Il broadcast usato nella versione 4 era molto costoso perche si usava tante risorse per mandare pacchetti a un’intera rete anche quando non era necessario. In questa Versione Il Broadcast non si usa più. Invece abbiamo il Multicast integrato e obbligatorio.

Configurazione StateFull o stateless

Con informazioni sullo stato (ad esempio da un server DHCP), IPv6 configura gli indirizzi di rete. Senza Informazioni IPv6 configura lo stesso automaticamente gli indirizzi aiutandosi con i prefissi annunciati dai router presenti nella rete.

Sicurezza

IPv6 è stato implementato con IPSec come elemento nativo. Qualsiasi rete anche non sicura usando IPv6 come protocollo di trasmissione può essere sicuro dell’integrità la confidenzialità e la provenienza dei pacchetti trasmessi.

Qualità del servizio

La qualità del servizio qui è gestita meglio con l’apparizione dei nuovi campi nell’IP il Flow Label e Traffic Class. Cosi Si può gestire in modo appropriato ogni tipologia di traffico.

Estensibilità

L’IPV4 usava il campo Opzione variabile per specificare gli opzioni. Ora con L’IPV6 abbiamo un’intestazione fissa che poi è seguita da una concatenazione d’intestazioni che definiscono e impostano ciascuna un’opzione. Questo rende la dimensione dell’intestazione dell’IPv6 fissa.

Un'altra vantaggio è la mobilità che garantisce la possibilità di mantenere l'indirizzo IP anche nel caso in cui si cambi l'interfaccia fisica di rete.

IPV6 in dettaglio

Architettura

ICMPv6

ICMPv6 sostituisce ICMPv4 ed è responsabile di fornire analisi e appuntare errori dovuti all’insuccesso nella ricezione dei pacchetti IPv6.

Neighbor Discovery (ND)

Neighbor Discovery si occupa dell’interazione fra nodi adiacenti e include scambio di messaggi per segnalare indirizzi, scoprire doppi indirizzi, segnalare Router e cambio di direzione. Sostituisce il protocollo (ARP), ICMPv4 Router Discovery, e ICMPv4 Redirect message.

Multicast Listener Discovery (MLD)

Multicast Listener Discovery è una serie di 3 messaggi che sostituisce IGMP (Internet Group Management Protocol) per la gestione dell’appartenenza a una sotto rette Multicast.

Il pacchetto IPV6

Il pacchetto IPv6 è composto dall’intestazione seguito di una serie di Intestazioni da estensione (opzioni) e finalmente il carico utile.

Il Campo Next Header esiste in ogni intestazione e permette quindi di avere una struttura a catena.

Abbiamo sei tipi di intestazione corrispondendo a un opzione (Hop By Hop Option Header, Routing Header Fragment , Header,Authentication Header,Encrypted Security Payload Header, Destination Option Header)

architettura indirizzamento

formato indirizzi

L’indirizzo è di 128 bit. Per poterlo scrivere, usiamo 8 gruppi di 4 numeri in base esadecimale separati da “: “.

Concludiamo quest’articolo specificando che per rendere il processo di migrazione progressivo esistono delle tecnologie di compatibilità fra IPv6 e IPv4 fra cui possiamo citare il Dual Stack, il Tunelling e L’Header Translation.

Riferimenti:

Slide del Prof Ciminiera

Tesi di Laurea di Irene Bonta’ http://www.scribd.com/doc/36853683/Il-protocollo-IPv6-e-progetto-di-una-rete-aziendale

WikiPedia http://it.wikipedia.org/wiki/IPv6

Technet http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc781672%28WS.10%29.aspx

Ipv6.com http://ipv6.com/articles/general/ipv6-the-next-generation-internet.htm

Il Protocollo Alohanet

2011-01-11T17:37:00.001+01:00

ALOHA è un protocollo di rete del livello MAC che gestisce l'accesso al mezzo trasmissivo in modalità casuale per connessioni broadcast.

E stato sviluppato negli anni settanta nelle università Hawaii per collegare le facoltà sparse in diverse isole.

In questo articolo,vedremmo come funziona il protocollo Alohanet originale e poi quello Slotted sviluppato in seguito.

Funzionamento di Alohanet

La filosofia del protocollo è il seguente:

-se hai da trasmettere dati,trasmettili e poi ascolta per un eventuale conferma di successo o insuccesso del trasferimento. Dopo un certo tempo di attesa ,se non ricevi una conferma di ricezione dell'informazione che hai trasmesso in precedenza,ritrasmettilo.

-se c'è una collisione (più stazioni trasmettono contemporaneamente),ritrasmetti dopo un tempo casuale.

Si capisce che una stazione trasmette appena ne ha la necessita indipendentemente da falto che un'altra stazione sta già trasmettendo o meno.

Per evitare che una collisione si ripeta più volte, il tempo di attesa prima della ritrasmissione deve essere diverso per ogni stazione coinvolta nella collisione. Per fare questo si usa il metodo di Back-off secondo il quale il tempo di attesa prima della ritrasmissione viene scelto casualmente fra 0 e (K-1)T dove T è il tempo totale di trasmissione dell'informazione e K puo dipendere dal numero di collisione già avvenute.

Ora vediamo com'è stato migliorato alohanet in aloha slotted.

Funzionamento del protocollo Aloha Slotted

Questo protocollo funziona come prima eccetto l'aggiunta di due vincoli:

-il tempo viene diviso in unita discrete chiamate slot.

-ogni stazione ha l'obbligo di trasmettere sollo all'inizio di un slot.

Quindi se una stazione è pronta a trasmettere ,deve comunque aspettare l'inizio di un slot prima di trasmettere.

Il vantaggio è che due stazione possono collidere solo all'interno di slot. Lo svantaggio qui è che il protocollo deve prevedere un meccanismo di sincronizzazione per indicare ad ogni stazione quando possono trasmettere.

Terminiamo l'articolo con un confronto di efficienza. Il protocollo Alohanet originario ha un efficienza di 18,4% e nella versione migliorata Aloha slotted ha un efficienza pari a 36,8%

Grazie per l'attenzione

Riferimenti e approfondimenti:

Articolo Aloha su Wikipedia.

Tutto quello che devi sapere su DQDB

2011-01-11T17:36:00.000+01:00

una rete DQDB(Distributed-Queue Dual-Bus) è una rete del livello collegamento ad accesso multiplo che usa un doppio bus e una coda distribuita fornendo acceso alle reti locali o metropolitane.

DBDQ è definito nello standard 802.6 e fornisce fra l'altro servizi di comunicazione a traffico isocrono come la voce per esempio.

In questo articolo vedremmo in dettaglio la topologia di una rete DQDB, come funziona e analizzeremmo la sua trama.

Topologia

DQDB è formato da due code in parallelo che attraversano I nodi. Ogni bus ha un punto di inizio flusso e un punto di fine flusso. DQDB si puo usare con 2 configurazioni :

bus aperto

In questo caso, se c'è guasto fisico di una connessione, la rete viene riconfigurata come due sotto reti diverse.

bus chiuso ad anello

In questo caso I punti di inizio e fine flusso della configurazione precedente sono collegati. In caso di guasto fisico di una connessione ,la rete si riconfigura come una rete a doppio bus aperto

Funzionamento

Il primo bus A è usato per trasmettere I dati e il secondo B per prenotare l'accesso e poter mandare I dati.

Se una trama è occupata nessun altro nodo lo puo usare. Se un nodo vuole trasmettere sul Bus A ,deve prenotare su una trama del BUS B il che notifica agli altro nodi che una prenotazione è stata fatta.

Ogni nodo ha due contatori :

.-RC: Request Counter che tiene traccia del numero di prenotazioni.

-CD: Count Down Tiene traccia del numero di prenotazioni che ci sono prima della trasmissione di un segmento del nodo corrente.

Il Request Conuter incrementa ogni volta che c'è una nuova prenotazione sul Bus B e decrementa ogni volta che una trama vuota esce dal bus A.

Quando un nodo vuole trasmettere deve :

mettere il segmento da trasferire nella coda di accesso del bus A;
impostare una richiesta di accesso sul bus B;
copiare il valore corrente del contatore RC nel contatore CD ;
azzerare il contatore RC e ricomincia a contare le richieste di accesso successive;
contare le trame libere che transitano sul bus A ed al passaggio di ognuno di questi decrementa il contatore CD. Quando il contatore CD arriva a zero il segmento può essere trasferito;
impostare il bit di busy , al passaggio della prima trama, per indicare che è
stata utilizzata e trasferire il segmento che era in coda.

In riassunto, un nodo deve aspettare I nodi che hanno prenotato la trama prima della sua prenotazione,solo a questo punto potra trasmettere.

Trama DQDB

Ogni trama ha un bit Busy e un insieme di bit Request. L'uno serve a scpecificare se la trama è libera (Busy bit = 0) o se sta trasportando un messaggio (Busy bit = 1) e l'altro serve a prenotare la trama.

Il segmento è suddiviso in due ulteriori campi:

- il segment header contiene le informazioni relative al payload e al tipo di connessione;

- il segment payload è il campo dati, lungo 48 ottetti.

Concludiamo dicendo che la trama di una rete DQDB è molto simile a qualla della cella ATM (ogetto di un articolo che farò fra un po di giorni)

Grazie per l'attenzione.

Riferimenti e Approfondimenti:

Articolo sul DQDB su Wikipedia

Articoli su internet :

Laboratorio nislab della boston university nislab.bu.edu

javvin.com

Tutto quello che devi sapere sulle reti Token Ring

2011-01-11T17:32:00.000+01:00

Una rete Token Ring è una rete di livello collegamento che implementa le specifiche descritte nell'802.5 .

Si tratta in particolare i una rete ad anello in cui l'ascesso al canale trasmissivo è determinato dal passaggio di un gettone chiamato Token.

Esseno di livello collegamento ,si capisce che la topologia ad anello della token ring è una topologia logica e quindi fisicamente i terminali non sono per forza organizzati in questo modo.

In questo articolo vedremo come funziona una rete token Ring e analizzeremo il formatto di un messaggio Token Ring(trama).

Funzionamento

Sistema di manutenzione autonomo

All'inizializzazione i una rete Token ring,c'è una competizione per determinare quale Terminale della rete giocherà il ruolo di Monitor. Vince chi l'indirizzo Mac più alto. A questo punto, il Monitor avrà come compiti quelli di :

ogni 7 secondi monitorare la rete alla ricerca di qualsiasi guasto o perdita del gettone.
rigenerare un nuovo gettone in caso di perdita o di gettone orfani (senza mittente).
eliminare un terminale se questo qui crea problemi nella rete.
ripristinare la rete in caso di guasto generale o globale.

Sistema di trasmissione di dati

Un gettone o Token è una trama di bit che puo essere riempito dai terminali della rete. Il gettone della rete Token Ring fa il giro passando da un terminale all'altro. I scenari di funzionamento sono questi:

Se è libero ,un terminale che vuole tramettere deve aspettare il suo arrivo e poi mettere il segnale occupato e riempire la trama del suo messaggio e dell'indirizzo Mac del destinatario.
se il gettone non è libero, il terminale che lo riceve deve :

verificare se Mac destinatario è suo. Se è cosi legge il messaggio e manda una conferma al terminale sorgente riempendo la parte acknowledgment della trama. Se il Mac non è suo ,può passare il gettone al suo vicino.
prenotare il gettone sul bit apposito della trama se vuole trasmettere.

Se il gettone si libera di nuovo. Le prenotazioni fate in precedenza diventano delle priorità. Chi ha una priorità alta cioè (ha prenotato lui per primo) potra avere accesso al getto al prossimo passaggio.

E importante notare che il Token funziona in due modi :

Token token quando è libero e gira per la rete.
Token dati quando è riempito o da un messaggio o da una conferma ricezione di messaggio (ACK)

La trama della rete Token Ring

La trama del Token Ring è formata da 24 bit. In dettaglio è formata da:

1. Start Delimiter

Formato da 8 bit e serve per separare il resto del frame.

2. Access Control (formato a sua volta dall'Access Control e anche dal Frame Control, dal Destination Address, dal Source Address, dal Data e dal Frame Check Sequence)

Il campo Priority Bit rappresenta il bit di priorità usato da una stazione che vuole trasmettere ma che vede che il token è di tipo dati e non di tipo token. A questo punto prenota solo se la priorità che si vuole imporre è maggiore di quella già presente;
Il campo Type è usato per sapere se il token è di tipo dati o tipo token;
Il campo Monitor è usato dalla stazione monitor per vedere se il frame è orfano (ossia senza mittente e/o destinatario);
Il campo Reservation Bit è il bit necessario per trasmettere.

3. Ending Delimiter (formato a sua volta, oltre che dall'Ending Delimiter, anche dal Frame Status).

Segue lo schema JK1JK1IE, dove l'Intermediate Bit, indica se è finita la trasmissione della trama o meno, e l'Error Bit indica gli errori nella trama.

Concludiamo l'articolo con un confronto della Token Ring con Ethernet.

-Mentre Ethernet ha una rete flessibile in cui la rimossione o l'aggiunta di un Terminale alla rete non crea nessun tipo di problema, in una rete Token Ring ,la rete è rigida e rimuovere o aggiungere un Terminale richiede una nuova inizializzazione della rete.

-Mentre Ethernet funzionava efficientemente in un scenario di traffico scarso per poca probabilità di collisione ,nel Token Ring un terminale che vuole trasmettere deve comunque aspettare l'arrivo del gettone anche se il canale è libero per scarsità di traffico.

-In un scenario di traffico intenso in Ethernet la probabilità di collisione aumenta e quindi garantire l'arrivo di un messaggio in un dato tempo non è possibile. Mentre nel Token Ring con l'uso delle prenotazioni e delle priorità , c'è la garanzia di invio di messaggi entro un dato tempo.

Grazie per l'attenzione.

Riferimenti e approfondimenti:

Articolo Token Ring su Wikipedia

Articoli sul Token Ring nella rete (trovate con Google)

Appunti di sistemi informatici

Tutto quello che devi sapere sul routing

2011-01-10T19:05:00.000+01:00

Tutto quello che devi sapere sul routing

Quando un terminale A manda un pacchetto a un terminale B,questo pacchetto attraverso tanti router nella rete. Come fa ogni router che riceve il pacchetto a determinare qual'è il prossimo router più vicino al terminale B ? Questa domanda pone in modo molto semplice il problema del routing.

Prima di andare nello specifico,vediamo cosa fa il router. Il router

Elabora l’indirizzo dei pacchetti IP e determina la subnet in cui si trova l’host

di destinazione.

se l’host di destinazione si trova in una delle subnets a cui il router `e
direttamente connesso affida il pacchetto alla subnet per la consegna;
altrimenti determina il router successivo verso cui instradare il pacchetto. L'obbiettivo è di determinare il percorso migliore per ogni terminale possibile.

Il routing è composto da due elementi:

Un protocollo di routing per costruire la Routing Table. Viene eseguito periodicamente a prescindere dai pacchetti dati.
Un algoritmo di switching, che si applica ad ogni pacchetto in transito.

Una routing table è una tabella che permette di determinare dove mandare il pacchetto analizzando il suo indirizzo ip di destinazione.

In questo articolo,vedremmo gli algoritmi di routing con i protocolli che gli implementano.

Algoritmi di routing

Distance Vector:

Questo algoritmo locale e dinamico è un implementazione di BellMan Ford distribuita. Ogni router mantiene una tabella che dice dove mandare un pacchetto diretto verso uno specifico router e quanto costa questo trasferimento. Quindi la tabella da tre informazioni: destinazione,costo e prossima fermata. Per avere queste informazioni su tutte le destinazioni della rete,Ogni router misura la distanza o costo (secondo una metrica che può includere vari fattori) che lo separa dai nodi adiacenti e riceve la stessa informazione dai nodi vicini .Utilizzando l'algoritmo di Bellman-Ford con i suoi dati e quelli dei nodi adiacenti, il router costruisce una tabella che associa ad ogni destinazione conosciuta: la stima della distanza che lo separa dalla destinazione e il primo passo del percorso calcolato.Periodicamente ogni router manda un aggiornamento ai suoi vicini. Un aggiornamento è una lista di coppie (destinazione,distanza) cioè tutta la tabella di routing.

Il problema con quest'algoritmo resta la formazione di cicli all'interno dei percorsi calcolati. Ci sono varie alternative per evitare la formazione di cicli. Per esempio Split Horizon che segue questa regola:

Quando mandi un aggiornamento al router A,non specificare le destinazioni che raggiungi tramite A.

Un altro svantaggio è la propagazione di un informazione errata attraverso la rete nel caso di un malfunzionamento di un router per esempio.

Link State

Questo è un algoritmo basato sullo stato dei collegamenti della rete che implementa al suo interno Dijkstra.

La strategia usata è quella di mandare dei messaggi a tutti i router (non solo i vicini). I messaggi tratta solo di informazioni sui collegamenti diretti(non di tutta la tabella di routing).

I messaggi sono chiamati Link state Packet e sono composti di un ID (indentifica il nodo che manda il pacchetto),il costo del collegamento a tutti i nodi direttamente connessi a lui,un numero di sequenza e un Time-To-Live (durata di vita del pacchetto).

Il numero di sequenza serve a sapere se un pacchetto è recente o meno rispetto a pacchetti ricevuti in precedenza.

Ogni nodo memorizza i pacchetti ricevuti e costruisce una mappa completa e aggiornata della rete: il Link State Database.

A questo punto ogni router usando l'algoritmo Dijkstra single shortest Path sugli informazioni ottenuti dagli altri nodi calcola il percorso a più basso costo partendo da se stesso.

Quindi in questo caso la topologia dell'intera rete è conosciuta.

È possibile costruire la tabella di routing di un nodo memorizzando per ciascuna destinazione il nodo successivo sul cammino a costo minimo.

Vantaggi e svantaggi

L'utilizzo di un algoritmo di routing Link State, presenta diversi vantaggi:

può gestire reti composte da un gran numero di nodi;

converge rapidamente al cammino minimo;

difficilmente genera cammini ciclici;

è facile da comprendere poiché ogni nodo ha la mappa della rete;

Il principale svantaggio di un algoritmo Link State è la complessità di realizzazione, anche dovuta alla notevole capacità di memoria ed elaborazione richiesti.

Ora vediamo i protocolli di routing.

Protocolli di routing.

Ci sono 2 grande categorie di routing che hanno a che vedere con l'organizzazione delle reti di internet:Interior Gateway Protocol e Exterior Gateway protocol. Internet è fatta di più sotto reti(AS:autonomous System) connesse fra loro. Interior Gateway Protocol raggruppa l'insieme dei protocolli che si occupa del routing interno a un AS. Exterior Gateway protocol si occupa del routing esterno ad un AS cioè fra due router di bordo .

Interior Gateway Protocol

RIP(routing information protocol)

Il Routing Information Protocol (RIP) è molto usato su reti locali ed aiuta i router ad adattarsi dinamicamente ai cambiamenti dei collegamenti di rete, scambiandosi informazioni riguardo a quali reti possono raggiungere e quanto siano lontane. Il RIP è un'implementazione del Distance Vector che impiega il conteggio dei numeri di passi (hop count) come metrica di routing. Il massimo numero di hop permessi è 15. Ogni router RIP trasmette di default, ogni 30 secondi, la propria tabella completa di routing a tutti i vicini direttamente collegati, generando grandi quantità di traffico di rete. Opzionalmente può utilizzare un meccanismo di ottimizzazione denominato split horizon.

E da notare che il basso numero di hop impone un limite alla grandezza della rete. D'altra parte, è molto facile da configurare.

OSPF(open shortest path first)

Il protocollo Open Shortest Path First(OSPF) è un protocollo, che gestisce le tabelle di routing in una rete con il metodo del Link State. Questo standard è open (aperto) nel senso che è un protocollo non proprietario. Il protocollo utilizza un metodo di instradamento che non si differenzia sostanzialmente dal Link State, ma aggiunge delle altre proprietà:Autenticazione dei messaggi, Bilanciamento del carico,e Aggiunta di un ulteriore grado di gerarchia nei domini.

Inizializzazione del protocollo:

Inizializzazione e controllo (attraverso livelli inferiori) del funzionamento delle interfacce
Si inviano pacchetti Hello in broadcast per acquisire le informazioni sui router vicini
Si ricevono i pacchetti Hello dei vicini
- I pacchetti Hello vengono anche usati per testare il funzionamento di link (keep alive)

Funzionamento del protocollo:

i router
- formano i Link State Advertisement (LSA) che contengono una lista delle reti adiacenti con i relativi costi di raggiungimento
- gli LSA sono trasmessi a tutti gli altri router
tutti i router della rete hanno lo stesso insieme di dati e quindi possono costruire lo stesso grafo pesato della rete
il grafo di rete è utilizzato per determinare i cammini ottimi e quindi l’instradamento

Exterior Gateway Protocol

Border Gateway Protocol

Per stabilire una route i router BGP si scambiano informazioni riguardanti la

raggiungibilità di una rete e una serie di attributi relativi al link (o ai link) tra i

due AS coinvolti:

Weight (prop. Cisco)

E’ un attributo locale (interno ad un router).

Non `e propagato (advertised).

In caso di multipath, viene preferita la route con maggior weight.

Local preference

E’ usato per scegliere la strada di uscita preferita tra due o più router.

In caso di multi-route, viene preferita la route con maggior peso.

Multi-exit discriminator (MED) o metric attribute

MED

E’ usato per suggerire la strada di ingresso preferita tra due o pi `u router.

In caso di multi-route, viene preferita la route con minor peso.

Origin

E’ usato per classificare il modo in cui BGP ha appreso una route.

Le route sono divise in:

IGP - la route e generata da un protocollo IGP ed `e interna all’AS che la

propaga

EGP - la route e stata appresa attraverso un protocollo EGP

Incomplete - la route e di origine sconosciuta o appresa tramite altra via

La classificazione `e usata per la scelta della tabella di routing, ovviamente

preferendo le prime alle altre: IGP >EGP >Incomplete

AS path

usato per determinare i loop:

Ogni router traversato viene aggiunto ad una lista ordinata.

Vengono scartate tutte le routes che contengano loops.

Next hop

usato per indicare il next hop (numero IP del router che fa

l’advertising)

Community

E’ usato per raggruppare destinazioni (comunità) per le quali le decisioni di

routing debbano subire speciali trattamenti.

Per definire le comunità si usano Route maps.

Terminiamo l'articolo dicendo che il RIP è un protocollo molto usato ma è spesso sostituito dal OSPF soprattutto per reti molto grandi.

Grazie per l'attenzione

Riferimenti e approfondimenti:

Slide del Professore Peccorella dell'università degli studi di Firenze

Articoli presi su internet: Wikipedia

Modalità di commutazione dell'informazione

2011-01-04T02:53:00.000+01:00

Nelle grande reti come internet,ci sono più sotto reti che sono connesse fra di loro con degli switch (apparecchiatura di rete capace di gestire la comunicazione tra qualsiasi due nodi terminali). Queste reti si chiamano reti a commutazione.

In questo articolo analizzeremo 3 modalità di commutazione:circuito,pacchetto e messaggio.

1 Commutazione a pacchetto

Funzionamento:

Per comunicare un terminale deve chiedere una connessione.

Gli switch della rete riservano dei canali di comunicazione creando cosi un circuito. Il terminale sorgente manda i dati che usufruiranno il circuito creato appositamente. Dopo di che si chiude la comunicazione alla fine del trasferimento cosi i canali riservati in precedenza sono liberati.

Struttura:

Nella commutazione a pacchetto ci sono 3 fasi:

-setup Fase in cui si ricerca il percorso migliore fra sorgente A e destinazione B (End-to-End)

-Utilizzo Fase durante la quale il messaggio è mandato da A a B. Il collegamento è mantenuto e controllato

-Reset o Fine Utilizzo è la fase in cui il collegamento viene chiuso.

I diversi ritardi sono creati dal tempo di setup e di chiusura più il tempo dell'attesa dell'arrivo dei dati.

Questa modalità è usata quando la richiesta di connessione è frequente e la fase di utilizzo dura di più rispetto alle altre.

Lo svantaggio è che non c'è nessun punto di salvataggio nei nodi intermedi.

Applicazione

La rete telefonica nello strato fisico usa la commutazione a circuito. Basta pensare alla modalità di comunicazione. L'utente A chiama (setup) quando i due utenti sono collegati

si possono mandare messaggi vocali (Fase utilizzo) e alla fine si riagganciare (Chiusura)

2 Commutazione a Pacchetto

Principio:

In questa modalità i dati sono divisi in pacchetti di informazione che vengono poi mandati attraverso la rete uno alla volta.

Ci sono due implementazioni della commutazione a pacchetto : circuito virtuale e datagram

Commutazione a Datagram

I pacchetti non devo seguire un percorso fisso. Non c'è bisogno di richiedere la connessione. Non c'è prenotazione dei canali di comunicazione che invece vengono allocate dinamicamente. I pacchetti possono arrivare fuori sequenza. Possibilità di lavoro in parallelo cioè un terminale può mandare dati ricevendone altri contemporaneamente il che fa risparmiare un bel po di tempo.

Esempio di una rete che usa questa modalità di commutazione è internet che la implementa nello strato di rete.

Commutazione a circuito virtuale

Questa modalità è una via di mezzo fra la commutazione a circuito e quella a datagram.

Come nella commutazione a datagram ,i dati sono suddivisi in pacchetti.

Come nella commutazione a circuito ,ci sono tre fasi setup,utilizzo e fine utilizzo e quindi i pacchetti seguono un percorso fisso. Non c'è il problema dell'ordinazione dei pacchetti all'arrivo.

Per i canali di comunicazione possono essere :

- prenotati come nella commutazione a circuito.

- allocati dinamicamente come nella commutazione a datagram.

Il circuito è detto virtuale perché i suoi rami e collegamenti sono condivisi da altri flussi.

3 Commutazione a Messaggio

In questa modalità il messaggio è inviato interamente su base LINK-to-LINK senza fase di instaurazione e chiusura di connessione.

Si usa questa modalità quando la richiesta di connessione non è frequente e i dati da mandare sono limitati.

Essendo nello strato di rete ,c'è la possibilità di ricevere bit errati.

In conclusione si usa una modalità di commutazione nelle reti a commutazione in base ai requisiti della rete.

Riferimenti e Approfondimenti:

Slide del professore Romano Fantacci dell'universita degli studi di Firenze

Tutto quello che devi sapere su Ethernet

2011-01-02T11:48:00.000+01:00

Con Ethernet , si intende una famiglia di tecnologie per reti locali (LAN) sviluppato inizialmente al livello sperimentale da Robert Metcalfe e David Boggs (suo assistente) allo Xerox PARC e poi ricoperta dalla norma IEEE 802.3.

Il principio di una rete Ethernet è semplice:

Tutti i terminali della rete Ethernet sono connessi allo stesso mezzo di comunicazione, costituito da cavi cilindrici.

Quest’articolo parlerà degli elementi di una rete Ethernet, della sua topologia, del suo Funzionamento.

componenti di una rete Ethernet:

La rete Ethernet è composta dei nodi della rete e del mezzo trasmissivo.

I nodi sono divisi in due classi:

1- Gli apparati terminali: Elementi che sono o la sorgente o la destinazione di un Frame d’informazioni. Come esempio abbiamo PC, Notebook, server, oppure stampanti.

2- Gli apparati di comunicazione: Elementi intermediari che ricevono e poi spediscono Frame d’informazione attraverso la rete. Come esempio abbiamo i repeater, switch oppure modem.

Il mezzo trasmissivo è comune e definisce percorsi per i segnali elettrici attraverso la rete. Può essere un cavo doppio o un cavo a fibra ottica.

Topologia di una rete Ethernet

Come si è detto all'introduzione un solo mezzo permette di trasportare i frame da una sorgente a una destinazione. Questa ci fa subito pensare a una topologia a bus coassiale.

Questo rappresenta solo la topologia logica della rete cioè, il percorso logico che le informazioni seguono per arrivare a destinazione. Nelle prime reti Ethernet la topologia elettrica corrispondeva anche alla topologia fisica, cioè al modo in cui fisicamente le varie stazioni erano collegate tra loro. In seguito con l’adozione di apparati di comunicazione come repeater o switch, la topologia fisica è cambiata.

Ora vedremo le strutture più semplici che si trovano combinate nelle topologie ethernet fisiche in generale.

La connessione Punto-a-Punto

Rappresenta la struttura più semplice e coinvolge due elementi. Può essere del tipo

AT-a-AT, AT-a-AC oppure AC-a-AC

La struttura doppio bus coassiale.

E una struttura molto usata singolarmente dalle reti ethernet semplici.

Struttura a Stella

Questa struttura si ritrova nelle reti ethernet più complesse.

In queste strutture gli apparati di comunicazione vanno dai repeater (per aumentare la lunghezza dei segmenti di rette) agli switch (per collegare più reti ethernet in un nodo).

Funzionamento della rete Ethernet

Ethernet fornisce al livello di rete un servizio senza connessione in cui l’informazione è trasmessa in modalità broadcast. Tutti i terminali ricevono l’informazione e solo il terminale destinatario dopo verifica legge tutto il pacchetto mandato.

Non c’è nessun sistema che gestisce l’accesso al mezzo trasmissivo. Il sistema di gestione delle collisioni e dell’accesso condiviso del canale trasmissivo è interno a ogni apparato di rete e si chiama CSMA/CD.

Carrier Sense: ascolto del canale (Ogni Terminale ascolta in continuo il canale per determinare intervalli fra la trasmissione dei Frame.)

Multile Access: accesso multiplo

Collision Detecion: rilevamento di collisione

Ecco come avviene la comunicazione nei diversi scenari possibili:

· Ciascun terminale verifica che non via siano comunicazioni sulla linea prima di emettere.

· Se due terminali emettono contemporaneamente, allora vi sarà collisione (cioè più trame di dati si trovano sulla linea allo stesso momento).

· I due terminali interrompono le loro comunicazioni e aspetto per un periodo aleatorio, poi sarà la prima che avrà terminato questo periodo a emettere di nuovo.

Questo principio è basato su più limiti:

· I pacchetti di dati devono avere una dimensione massima.

· Deve esserci un tempo di attesa fra le due emissioni.

Il tempo di attesa varia secondo la frequenza delle collisioni:

· Dopo la prima collisione, un terminale aspetta per una data unità di tempo.

· Dopo la seconda collisione, il terminale aspetta per due unità di tempo.

· Dopo la terza collisione, il terminale aspetta per quattro unità di tempo.

Dopo ogni trasmissione di un terminale, tutti i terminali avranno di nuovo un’opportunità di accesso al canale con priorità uguale.

Confronto del modello IEEE 802.3 con il modello OSI

I livelli ethernet sono MAC –Client, MAC e livello fisico.

Il MAC-Client può essere:

Logical Link Control (LLC), che fornisce un’interfaccia fra il livello MAC e I livelli superiori.
Un Bridge o Switch, che fornisce un’interfaccia LAN-a-LAN fra rei che usano lo stesso protocollo (Esempio Ethernet-a-Ethernet) oppure protocolli diversi (Esempio Ethernet-a-Token Ring).

Il Livello Mac ha la responsabilità di:

Encapsulazione dei dati, incluso assemblaggio e suddivisione del frame prima e dopo la trasmissione, e del controllo e rilevamento di errori dopo la ricezione.
Accesso al canale trasmissivo, incluso l’inizializzazione del frame e la manutenzione in caso d’insuccesso della trasmissione.

Il livello fisico si occupa della trasmissione dei dati, della cifratura del segnale del tipo di mezzo trasmissivo connettendo due nodi.

Terminiamo l’articolo con i vantaggi che offre la rete ethernet:

Facile da capire, implementare e gestire.
Costa poco rispetto altre tecnologie LAN.
Grande flessibilità nell'estensione e l’installazione della rete.
Funziona bene e genera pochi problemi.

Riferimenti e approfondimenti:

Articoli su Ethernet nei siti:

javvin.com

kiokea.net

wikipedia.com

howstuffworks.com

cisco.com

Appunti del prof Necci su Ethernet (uniroma3)

L’Architettura di una rete di connessione

2010-12-29T05:30:00.000+01:00

Nell'articolo Tutto quello che devi sapere sulle reti di telecomunicazione, abbiamo visto il diagramma a blocchi di una rete a commutazione o meglio un auto-commutatore. Oggi ci concentriamo sul blocco centrale: la rete di connessione.

Cos’è la rete di connessione?

La rete di connessione è un circuito che organizza e modifica le terminazioni entranti usando i requisiti dell’unità di controllo per poi fornire le terminazioni di uscita. Si tratta di creare la comunicazione tra gli utenti A e B usando le linee in entrata e uscita corrispondenti a quelli degli utenti.

Una rete di connessione si dice non bloccante dal punto di vista della struttura se considerate le richieste di connessione in ingresso non in conflitto fra di loro (cioè rivolte a linee di uscita diverse), la rete riesce a realizzare l’operazione di comunicazione giacché in questo caso le richieste in uscita sono disponibili.

La struttura si dice bloccante invece se la rete non riesce a realizzare l’operazione di comunicazione richiesta.

Una struttura in genere è non bloccante per definizione.

Tipi di Strutture per la rete di connessione

Struttura a divisione di spazio:

[caption id="attachment_545" align="aligncenter" width="240" caption="Struttura a divisione di tempo"][/caption]

Ha una funzionalità duale cioè si usa sia nella telefonia analogica sia nella telefonia numerica.

È una struttura non bloccante.

Il suo costo è uguale a NxM con N ingressi e M uscite.

L’operazione fondamentale che compie è quella di spostare i canali della trama d’ingresso mantenendola inalterata da una linea a un'altra.

Esempio:

Immaginiamo che in ingresso abbiamo la richiesta di spostare il canale nella linea 3 alla linea 5 di uscita:

Struttura a divisione di tempo

Si chiama in Inglese Time Slot Interchanger (TSI).

Si usa solo nella telefonia numerica. L’operazione principale che compie è quella di permutare il canale in ingresso nella stessa trama (non c’è cambio di linea).

Gli TSI sono delle memorie a lettura/scrittura.

Il tempo di una trama è 125µs

Funzionamento:

Per prima cosa c’è una scrittura nella memoria (TSI) della trama letta in ingresso e poi una lettura dalla stessa memoria dell’informazione che andrà in uscita.

Ci sono due modalità di funzionamento:

Scrittura sequenziale e Lettura Casuale

Qui la permutazione è implementata in uscita. Infatti, la casualità della lettura è definita da segnali che provengono dall’unità centrale.

Scrittura casuale e Lettura sequenziale

Qui il funzionamento è duale cioè la permutazione sarà implementata all’ingresso. Come prima la casualità della lettura è dettata dai segnali dell’unità centrale.

Calcolo del costo della struttura

Costo = tempo di accesso alla TSI

Strutture a Più stadi

Le strutture a più stadi sono strutture composte di altre strutture organizzati in stadi successivi dove le uscite della struttura di uno stadio sono gli ingressi della struttura del stadio successivo e cosi via.

Gli obbiettivi di queste strutture sono 2:

-aumentare il grado di libertà di una struttura monostadio (permutazione canale e cambio linea)

-diminuire il costo totale

Ovviamente c’è un obbiettivo intrinseco alla struttura di cui non parlato: creare una struttura non bloccante.

Ci sono due tipi di strutture multistadio:

1. omogenee (usano la stessa tecnologia di struttura: S)

2. eterogenee (usano tecnologie di struttura diverse: T e S)

Ora analizzeremo in profondità qualche struttura multistadio.

Numero di stadi	Omogeneo	Eterogeneo
2	S-S	T-S\|S-T
3	S-S-S	T-S-T

La struttura S-S

Facciamo un esempio:

abbiamo N ingressi e M uscite.

N=15 e M=4

La soluzione monostadio con una struttura S ci da un costo di 60. La struttura è non bloccante.

La soluzione con 2 stadi S-S

Ecco la configurazione:

Stadio	Numero di blocchi S	Numero d’ingressi	Numero di Uscite
1	3	5	2
2	2	3	2

Calcolo costo:

Costo totale = Costo1 + Costo2 = 3(5x2) + 2(3x2) = 30 + 12 = 42 < 60 Secondo obbiettivo raggiunto

Vediamo se la struttura creata è non bloccante.osserviamo questa richiesta di commutazione:

LINEA2-BLOCCO3-STADIO1-->LINEA2-BLOCCO1-STADIO2

LINEA5-BLOCCO3-STADIO1-->LINEA1-BLOCCO1-STADIO2

Questa richiesta di commutazione non può essere portata a termine perche c’è un blocco:

Si può aumentare il numero di uscite dei blocchi del primo stadio quante sono le uscite dei blocchi al secondo stadio ,pero questo aumenterebbe il costo e l’obbiettivo due non sarebbe più raggiunto.

Strutture T-S:

Primo obbiettivo raggiunto : abbiamo due gradi di liberta.

Esempio di funzionamento: richiesta di commutazione: CANALE 2-LINEA4 --> CANALE5-LINEA1

Esecuzione:

La Matrice T del quarto blocco sposta il canale 2 sulla posizione 5 in uscita.

S trasferisce il canale 5 dalla linea 4 alla linea 1

Non c’è riduzione di costo.

Vediamo se la rete è bloccante:

Consideriamo la richiesta di commutazione seguente:

LINEA1-CANALE3 --> LINEA1-CANALE8

LINEA1-CANALE5 -->LINEA4-CANALE8

La prima richiesta blocca la prima linea impedendo l’esecuzione della seconda richiesta.

Strutture S-T

Anche qui abbiamo 2 gradi di libertà.

Esempio di funzionamento:

CANALE2-LINEA5 -->CANALE5-LINEA3

Esecuzione:

La Matrice S trasferisce la trama presente in ingresso nella linea5 alla linea3 in uscita

La Matrice T del terzo blocco sposta il canale 2 sulla posizione 5 in uscita.

Vediamo se la struttura è non bloccante:

Consideriamo la richiesta di commutazione seguente:

CANALE5-LINEA3--> CANALE6-LINEA4

CANALE1-LINEA7-->CANALE2-LINEA4

La prima richiesta blocca la linea4. La richiesta due : impossibile da eseguire.

Ora vediamo le strutture a 3 stadi.

La struttura S-S-S

Consideriamo per semplicità di avere N linee in ingresso e N linee in uscita.

La soluzione monostadio S ha un costo pari a N².

In questa struttura abbiamo 3 stadi organizzate nel seguente modo:

Stadio	Numero di blocchi S	Numero d’ingressi	Numero di Uscite
1	N/n	n	k
2	K	N/n	N/n
3	N/n	k	n

Calcolo del costo:

Costo Totale = C1+C2+C3 = N/n(n x k) + k(N/n)(N/n) + N/n(k x n) = 2Nk + K(N/n)² < N²

Assenza di Blocco (Formula di CLOS)

Il principio usato è semplice: Calcolare il valore di k che nel peggiore caso garantisce l’assenza di blocco e quindi anche negli altri casi si potrà usare questo valore di k sapendo che la struttura costruita è non bloccante.

Enunciamo il caso peggiore:

Fra le n linee d’ingresso al primo blocco (A) del primo stadio, n-1 sono indisponibili.

Il blocco del terzo stadio(B) che voglio raggiungere a solo un’uscita libera.

I blocchi del secondo stadio che hanno occupato le n-1 uscite del blocco B sono disgiunti dai blocchi che hanno in ingresso le linee generate dalle richieste del blocco A.

Tutto questo ci fa concludere che al secondo stadio abbiamo bisogno di:

k = n-1 (linee del blocco A) + n-1 (linee del blocco B) + 1(unica linea rimasta libera da usare per l’ultima richiesta)

k=2n-1 condizione di CLOS

il costo diventa 2N(2n-1) + (2n-1)(N/n)²

Ora basta minimizzare questo costo rispetto a n.

Struttura T-S-T

Questa struttura ha per obbiettivo di risolvere le situazioni di blocco delle strutture T-S e S-T.

Come funziona?

Esempio di richiesta di commutazione:

CANALE3-LINEA1-->CANALE 2-LINEA4

La Matrice T del primo blocco del primo stadio sposta il canale 3 sulla posizione 2 in uscita.

La Matrice S trasferisce la trama presente in ingresso nella linea1 alla linea4 in uscita

La Matrice T del terzo stadio del terzo blocco non sposta niente.

Supponiamo di avere N ingressi e N uscite. La matrice S avrà un costo di N².

Per minimizzare il costo dobbiamo agire sulle matrice T del primo e del terzo stadio.

Per il primo stadio prendo delle trame in ingresso con n canali e in uscita delle trame con k canali (con k>n)

Per il terzo stadio prendo delle trame in ingresso con k canali e in uscita delle trame con n canali (con k>n).

Come nella struttura S-S-S ,possiamo usare la formula di CLOS.

Ipotesi del caso peggiore:

Sia una trama del primo stadio (la trama del blocco A). n-1 canali sono indisponibili,quindi noi permuteremmo l’unico canale libero nell’unica posizione libera in uscita in una trama (quella del blocco B) del terzo stadio.

Le n-1 posizioni occupate in uscita sulla trama del blocco A sono diverse dalle posizioni occupate in ingresso sulla trama del blocco B.

Da cui si trova k = 2n-1. Il costo poi va minimizzato in funzione di n.

Concludiamo l’articolo con la probabilità di non blocco delle strutture T-S-T e S-S-S.

Probabilità di non blocco

Sia a la probabilità di avere una richiesta di connessione su una linea d’ingresso

Supponiamo che l’indirizzamento della richiesta su una delle k uscite sia uniforme.

Sia p la probabilità che una linea in uscita da un blocco del primo stadio sia occupata = n x a /k

1-p = probabilità che almeno linea in uscita da un blocco del primo stadio sia occupata.

(1-p)² = probabilità che almeno un percorso intero dal primo stadio al terzo sia occupato

1-(1-p)² = probabilità che un percorso intero dal primo stadio al terzo sia occupato

Sappiamo che ci sono k percorsi

(1-(1-p)²)^k= probabilità che tutti i percorsi dal primo stadio al terzo siano occupati.

Sia P la probabilità di non blocco.

P = (1-(1-p)² )^k

Grazie per l’attenzione

Riferimenti e Approfondimenti:

1.Slide del prof Fantacci dell'unifi

2.Appunti dello studente Roberto bandini dell'unifi: http://www.robertobandini.it

Tutto quello che devi sapere sulle reti di telecomunicazioni

2010-12-28T08:02:00.000+01:00

Una rete di telecomunicazione è un insieme di nodi che comunicano tra di loro mandandosi messaggi dove per ogni nodo s’intende un insieme di apparecchiature che gioca il ruolo di mittente, destinatario o entrambi. Al secondo del tipo di rete (rete di calcolatori o rete telefonica) un nodo può essere il telefono dell’utente o un calcolatore mentre il canale di comunicazione può essere cavo fisico, fibre ottiche o onde radio. Ci sono più tipologie di reti in base alla loro struttura.

Tipologie di reti:

Come tipologie, abbiamo la configurazione a stella e quella a maglia:

Rete a maglia:

Si tratta di una rete, dove ogni nodo è connesso (direttamente) con tutti gli altri nodi della rete tramite un collegamento bidirezionale.

E una rete completamente interconnessa in cui ci può essere comunicazione simultanea visto che c’è un canale individuale per ogni copia di nodi. Si usa questa tipologia di rete quando il numero di nodi è piccolo. Lo svantaggio è il costo di allacciamento che cresce all’aumentare dei nodi nella rete. Per risparmiare si può usare una stella a stella.

Rete a stella (Rete a commutazione):

In questa rete ci sono due tipi di nodi:

Il nodo utente che è un nodo terminale che può essere o mittente o destinatario.

Il nodo centrale che ha il compito di mettere in comunicazione due nodi utenti. E ovvio che la comunicazione garantita non è simultanea per tutti i nodi. Si chiama anche centrale di commutazioni.

Vediamo da più vicino come funzionano le centrali di commutazioni:

Centrale di commutazione:

Prima di vedere cosa sono le centrali di commutazione, definiamo cosa intendiamo per commutazione.

Una commutazione è il processo che permette di definire opportunatamente il percorso mittente-destinatario.

I compiti di una centrale di commutazione sono:

-mettere in connessione due nodi utenti

-mantenere la connessione fra due nodi utenti

-abbattere la connessione fra due nodi utenti quando la comunicazione finisce

-fornire servizi aggiuntivi della rete

Ora vediamo la struttura della rete di commutazione:

Come si vede nella figura della struttura a blocco semplificata di una centrale di commutazione, ci sono tre parti principali:

Le terminazioni entranti e uscenti: Sono dispositivi che interfacciano la centrale con la linea esterna (linea utente o linea di un'altra centrale.)

La rete di connessione: si compone di apparecchiature di commutazione che permettono di collegare fisicamente e temporaneamente le linee interne provenendo dalla terminazione di entrata con quelle provenendo dalle terminazioni esterne nell’obiettivo di far comunicare due nodi utenti.

Questa rete può essere a matrice:

Esempio: Matrice (3x12)-3 linee per far comunicare 24 utenti.

Unità di comando e di segnalazione; si tratta di un blocco costituito da un sistema a microprocessore in quanto svolge la funzione di identificare la terminazione d’ingresso a cui è collegato l’utente chiamante, di individuare la terminazione di uscita su cui evadere la richiesta di collegamento, di attivare la matrice per collegare la terminazione d’ingresso con quella d’uscita, disattivare la connessione al termine della telefonata, di ricevere le segnalazioni emesse dagli utenti per l’instradamento delle chiamate.

Ora vediamo qualcosa di più interessante: le architetture di una rete di comunicazione; cene sono due principali quella gerarchica e quella non.

Rete policentrica ma non gerarchica.

Si è già capito che con i problemi di costi non si può usare nei casi complessi (grande numero di utenti) le centrali di commutazione sono indispensabili. In quest’architettura, si usano due tipologie (a maglia e a stella).

Detto semplicemente ,si tratta di una maglia di reti a stelle.

Esempio con una rete urbana:

Si capisce l’utilità della rete pensando a territori grandi che necessitano più reti urbane.

L’unico limite è il costo e la difficoltà della gestione che cresce con la complessità della rete.

Basta pensare a un intero paese che deve essere coperto dalla rete. Qui si può usare una rete policentrica gerarchica

Rete policentrica gerarchica.

Qui abbiamo una struttura a stella fatta di stelle. 2 utenti possono comunicare indipendentemente da dove si trovino. Quindi le centrali locali gestiscono le comunicazioni locali e sono tutte connesse fra di loro per permettere comunicazione fra utenti di diverse località. Pero gestire un gran numero di comunicazione simultaneamente richiede che centrali siano capaci di sopportare il volume di traffico entrante e uscente.

Ora vediamo un esempio di architettura mista usata dalla rete telefonica nazionale.

La rete telefonica nazionale è di tipo gerarchico con tipologia mista stella/maglia. Con questo tipo di struttura il traffico telefonico di aree geografiche, sempre maggiori man mano che aumenta la distanza dei centri che si devono collegare, viene instradato su una stessa via per utilizzare al meglio i collegamenti tra le centrali.

Il territorio nazionale è diviso in diverse aree:

aree urbane: che si trovano nei centri urbani:

Settori: insieme di aree urbane ubicate in centri di settore.

Distretto: insieme di settori ubicati in centri di distretto.

Compartimenti: insieme di distretti ubicati in centri di compartimento.

Ecco la struttura globale della rete:

Terminiamo l’articolo parlando della trasmissione di messaggi fra utenti di una rete.

Il metodo usato si chiama multiplexing. In pratica, un Multiplexer viene utilizzato come intermediario tra l’elaboratore centrale e i terminali, con il compito di farli dialogare tra loro. Il collegamento prevede una linea ad alta velocità tra l’elaboratore e il Multiplexer, e linee meno veloci tra il Multiplexer e i vari terminali.

Questo collegamento consente che su una stessa linea possano viaggiare contemporaneamente informazioni provenienti da terminali diversi, utilizzando una tecnica di divisione del tempo chiamata Multiplexing, che opera in maniera molto simile al time sharing (tempo condiviso). Il Multiplexer ha il compito di prelevare da ogni terminale, a intervalli di tempo regolari, i byte che questi inviano e di passarli all’elaboratore, che si occuperà di ricostruire il messaggio e di eseguire le operazioni richieste.

Riferimenti e Approfondimenti

1.Wikipedia: http://it.wikipedia.org/wiki/Rete_per_telecomunicazioni

2.Articoli che trattano di reti di telecomunicazione su internet

Introduzione alle reti telefoniche

2010-12-28T07:09:00.000+01:00

La rete telefonica è una rete di telecomunicazione che permette a una coppia di utente (gli abbonati) di comunicare trasmettendosi messaggi vocali. La rete telefonica deve fornire una prestazione di conversazione normale, quasi come se si fosse in presenza fisica, riconoscendo sia che cosa viene detto sia chi parla all’altro estremo. Queste caratteristiche costituiscono lo standard di qualità della telefonia pubblica. Per una prestazione di questo livello all’utente è dato un circuito analogico avente banda di frequenze comprese fra 300 e 3400 Hz.

Trasmissione analogica della voce:

Un segnale analogico è un'onda elettromagnetica che varia con continuità e che può essere trasmesso sopra una larga varietà di mezzi; esempi sono i cavi quali il doppino telefonico, il cavo coassiale, la fibra ottica e la propagazione nell'atmosfera o nello spazio. La rete telefonica trasferisce segnali elettrici analogici che rappresentano la voce. Su una linea ci sono più segnali. La tecnica di trasmissione usata si chiama FDM(Frequency Division Multipliplexing) ovvero traslazione continua nel tempo in frequenza di ciascun segnale uscente da un telefono. Questo segnale multiplato vera poi amplificato per aumentare l’energia del segnale analogico che diminuisce con la distanza.

Trasmissione digitale della voce.

Le telecomunicazioni, originariamente rivolte a soddisfare le esigenze concernenti il trasporto del solo traffico voce, nel tempo si sono però spostate verso la necessità di trasferire informazioni di tipo digitale. Un segnale digitale è una sequenza di impulsi che possono invece essere trasmessi solo attraverso un cavo. La rete telefonica usa un convertitore analogico/digitale detto codec (coder-decoder) che in un verso esegue l’operazione di codifica, ossia prende il segnale analogico che rappresenta la voce e lo trasforma in un flusso di bit, nel verso opposto compie l’operazione inversa (decodifica). La tecnica di codifica della voce di uso generalizzato nella rete telefonica pubblica è chiamata Pulse Code Modulation (PCM) e opera come segue: -Il segnale che rappresenta la voce (curva A) è campionato a intervalli di tempo equidistanti dt. Si ottiene un treno di impulsi distanziati nel tempo di dt. -L’ampiezza di ogni impulso è rappresentata mediante un numero intero. Si ottiene una successione di numeri che si susseguono nel tempo a intervalli dt. Se ogni numero è rappresentato da n bit, si ha un flusso di n bit ogni dt secondi. Il teorema del campionamento ci assicura che, per ricostruire la nostra curva, si deve usare un intervallo dt pari alla metà del periodo corrispondente alla massima frequenza che si vuole riprodurre. In altre parole, se vogliamo riprodurre tutte le frequenze fino a fmax dobbiamo campionare con una frequenza 2dfmax. In telefonia si è visto che la frequenza massima è 3,4 kHz che, arrotondata per eccesso a 4 kHz, prescrive una frequenza di campionamento di 8 kHz, corrispondente a dt = 125 µs. La seconda operazione, ossia la sostituzione di un’ampiezza d’impulso con un numero, introduce un errore dovuto al fatto che un numero di n bit può rappresentare al massimo 2n valori distinti (corrispondenti ad altrettanti livelli dell’impulso). Quando l’impulso assume un valore intermedio fra due livelli viene approssimato con uno di essi e viene così alterato. Il treno di impulsi alterati produrrà, in fase di ricostruzione del segnale, una forma d’onda (curva B) diversa da quella originale. La differenza fra le due curve equivale a un disturbo chiamato rumore di quantizzazione. La trasmissione fra centrali viene effettuata realizzando più giunzioni su una stessa linea fisica mediante multiplazione a divisione di tempo (TDM: Time Division Multipliplexing) da apparati detti multiplex (multiplatore) che affacciano canali da 64 kbit/s. Il collegamento deve essere mantenuto solo durante il tempo in cui ci sia sincronizzazione e individuazione del canale dove mandare il messaggio. Concludiamo dicendo che oggi le reti si sono talmente modernizzate che si usa un sistema di rete che permette la trasmissione di dati multimedia (voce,video,immagini,testo). Sto parlando dell’ISDN

Riferimenti e Approfondimenti:

1. Wikipedia: articolo: http://it.wikipedia.org/wiki/Rete_telefonica

2. Appunti del l Prof A. Lazzari dell'università di Parma: http://www.cedi.unipr.it/links/Corsi/telematica/Materiale/dispense/Telefonia/PSTN.html

Tutto quello che devi sapere su IPSecure

2010-11-22T15:41:00.000+01:00

Definizione

Internet Protocol Security (IPSec) è una collezione di protocolli implementati da IETF che fornisce un metodo robusto e facilmente espandibile per garantire la sicurezza del protocollo IP, sia esso versione 4 sia 6, e dei protocolli di livello superiore (come ad esempio UDP e TCP), proteggendo i pacchetti che viaggiano tra due sistemi host, tra due security gateway (ad esempio router o firewall) oppure tra un sistema host e una security gateway.

La sicurezza viene raggiunta attraverso la cifratura e l'autenticazione dei pacchetti IP. La sicurezza viene fornita, quindi, a livello di rete. La capacità di fornire protezione a livello di rete rende questo protocollo trasparente al livello delle applicazioni che non devono essere modificate.

IPSec permette di:

Rendere sicure le comunicazioni tra diversi uffici di un’organizzazione.

Rendere sicuro l’accesso remoto via Internet.

Stabilite connettività intranet/extranet con partner aziendali.

Miglioramenti nella sicurezza del commercio elettronico.

Rendere sicure le VPN basate su reti IP.

IP Sec offre come servizi principali:

Controllo degli accessi;

Integrità dei datagrammi;

Autenticazione dell'origine dei dati;

Rifiuto dei pacchetti introdotti nuovamente in rete (una forma parziale di verifica dell'integrità di sequenza);

Riservatezza (mediante l'uso della crittografia);

Limitata riservatezza del flusso del traffico.

Come funziona IPsec?

IPSec crea delle comunicazioni sicure che sono basate su:

- Protocolli di garanzia dell'integrità dei dati

- Algoritmi cronografici

Per ogni trasmissione di dati, IPSec stabilisce una connessione di un certo tempo.

Per ogni trasmissione IPSec tiene un certo numero d’informazione sulla connessione usando La SAD (Security Association Database.)

Per controllare gli accessi alla connessione IPSec usa la SPD (Security Policy Database).

Per garantire l'integrità dei dati L'IPSec usa 2 protocolli (Authentication Header (AH) e Encapsulating Security Payload (ESP). )

Per garantire lo scambio delle chiavi e realizzare un flusso crittografato, IPSec usa il protocollo IKE (Internet Key Exchange.)

Per funzionare IPSec ha due modalità:

-Modalità Trasporto (Transport Mode): quando, tra due sistemi terminali di una connessione IPSec, viene a essere garantita la sicurezza dei protocolli di livello superiore a IP;

-Modalità Tunnel (Tunnel Mode): quando gli attori vengono a essere le security gateway e la sicurezza è data a tutto il pacchetto IP.

Figura1: Architettura dell'IPSec

IPsec in dettaglio

Security Policy Database (SPD)

SPD definisce i requisiti di sicurezza per IPSec. E' consultato ogni qualvolta sia necessario trattare del traffico, sia in ingresso sia in uscita e basandosi su caratteristiche legate al protocollo IP, oppure a quanto contenuto nei protocolli di livello superiore, permette l'applicazione di un semplice criterio:

Scarta: impedirà al pacchetto di entrare/uscire;

Non applicare: non applicherà i servizi di sicurezza al pacchetto in uscita e non si aspetterà di averne sul pacchetto in entrata;

Applica: applicherà i servizi di sicurezza al pacchetto in uscita e si aspetterà di averne sul pacchetto in entrata.

Security Association (SA) e Security Association Database (SAD)

Una SA è un insieme di accordi circa i protocolli, gli algoritmi crittografici e le chiavi da utilizzare per la comunicazione IPSec.

Ogni SA, che sia creata manualmente o come vedremo dopo, mediante IKE, definisce, anche in base al protocollo utilizzato, che sia esso AH o ESP, un legame di tipo unidirezionale. Supponendo, ad esempio, di avere due sistemi, A e B, connessi mediante IPSec, si avrà per ognuno dei due una SA_ingresso ed una SA_uscita, aventi però gli stessi parametri dal punto di vista crittografico.

SAD è l'archivio all'interno del quale, ogni singolo sistema conserverà un elenco delle SA attive, identificandole con i seguenti parametri.

Gli indirizzi IP dei peer coinvolti nella comunicazione.

Il protocollo che sarà utilizzato per il tunnel (AH o ESP.)

Le tecniche di cifratura utilizzate e le relative chiavi.

Un intero a 32 bit chiamato SPI, acronimo per Security Parameter Index.

Autentication Header (AH)

AH rappresenta una Semplice autenticazione e permette di autenticare il mittente ed evitare attacchi “man in the middle”.

Garantisce l'integrità del messaggio ma non offre la confidenzialità.

Figura2: Autentication Header

Encapsulating Security Payload (ESP)

Corrisponde allo scenario di autenticazione e crittazione.

Abbiamo autenticazione del mittente e crittazione del payload. Livello massimo di sicurezza, ma viene “oscurato” il payload IP, quindi crea problemi per il caching, il filtering e la gestione della QoS.

In questo caso abbiamo confidenzialità e controllo d’integrità del messaggio.

Figura 3:Encapsulating Security Payload:

Modalità di Funzionamento:

Figura 4: Modalità di Funzionamento dell'IPSec:

Trasporto:

Nella modalità trasporto, l'intestazione Ipsec è inserita subito dopo di quella dell'IP. Il campo Protocol nell'intestazione IP è cambiato in modo da indicare che un'intestazione IPsec segue quella solita dell'IP. L'intestazione IPsec contiene le

informazioni di sicurezza: l'identificatore SA, un nuovo numero di sequenza,

eventualmente un controllo d’integrità del campo payload.

La modalità trasporto non cambia di molto la lunghezza del pacchetto. Aggiunge un

intestazione al pacchetto IP detta AH (Authentication Header). AH garantisce il controllo

dell'integrità e la sicurezza contro gli attacchi di ricezione, ma non la segretezza (cioè la cifratura).Nel transport mode si devono ricalcolare i checksum dell’IP e del TCP.

Tunnel:

Nella modalità tunnel l'intero pacchetto IP, compresa l'intestazione, è incapsulato nel corpo di un nuovo pacchetto IP con un'intestazione IP completamente diversa. La modalità tunnel è utile quando il tunnel arriva in un posto diverso dalla sua destinazione finale. Il tunnel di solito arriva a una macchina con un gateway sicuro, per esempio il firewall dell'azienda. Facendo terminare il tunnel su questa macchina sicura, il pacchetto è mandato in chiaro al destinatario sulla LAN dell'azienda. Il firewall si occupa di decifrare il messaggio. La modalità tunnel è utile anche nella situazione in cui si vuole aggregare un insieme di connessioni TCP, per poi gestirle come un unico flusso cifrato. In questo modo si evita che un intruso possa avere informazioni sul traffico: per esempio chi sta mandando dei pacchetti, a chi li sta mandando e quanti ne sta inviando (Analisi del traffico).

Casi Pratici di uso dell'IPSec:

• due diverse sedi comunicano tramite un tunnel reso sicuro,

• gli utenti esterni (telelavoro, utenti in viaggio, etc.) accedono alla rete aziendale tramite un canale sicuro, attraverso Internet non è possibile “vedere” il contenuto dei pacchetti.

Vantaggi e Svantaggi dell'IPSec:

IPsec è il miglior protocollo di sicurezza IP disponibile al momento. Il suo punto debole è però la sua complessità. IPsec contiene troppe opzioni e lascia troppa flessibilità al suo utilizzatore, mette a disposizione vari metodi per ottenere lo stesso risultato. Questa complessità addizionale ha un effetto devastante sugli standard di sicurezza.

La trappola della complessità

Il nemico peggiore della sicurezza è la complessità. Fallimenti semplici sono semplici da evitare e spesso anche semplici da gestire. Con la complessità invece non si sa come comportarsi. Sistemi complessi mostrano di solito più fallimenti. La complessità non solo rende impossibile la creazione di un sistema sicuro, ma rende il sistema difficile da gestire. IPsec è troppo complesso per essere sicuro. Il progetto chiaramente cerca di supportare differenti situazioni con opzioni diverse. Ciò lo rende veramente complicato. Anche la documentazione è difficile da capire. IPsec ha due modi operativi: AH ed ESP. AH offre l'autenticazione, ESP l'autenticazione, la cifratura o entrambi. Esistono quindi 4 diversi

modi per due macchine che vogliono comunicare tra loro usando l'IPsec: transport/AH, tunnel/AH, transport/ESP, tunnel/ESP. Principalmente le funzionalità della modalità tunnel sono un sovra insieme delle funzionalità della modalità transport. L'unico vantaggio di transport è la dimensione minore del pacchetto. Con l'attuale sviluppo della banda larga si potrebbe eliminare del tutto la modalità transport. Lo stesso discorso vale per ESP e AH. Con una leggera modifica a ESP, includendo il controllo dell'intestazione IP, si potrebbe eliminare anche AH, alleggerendo la complessità del progetto. Un'altra debolezza di IPsec è l'ordine in cui compie l'autenticazione e la cifratura. IPsec esegue prima la cifratura e poi autentica il testo cifrato.

Tipico attacco a IPsec

– supponiamo che due interlocutori abbiano stabilito una SA (che chiameremo SA1) e la usino per trasferire informazioni cifrate con il protocollo ESP (che chiameremo ESP1.)

– finita la trasmissione, SA1 è cancellata.

– supponiamo ora che qualche ora dopo i due interlocutori abbiano di nuovo la necessità di scambiare dati sensibili.

– se il ricevente usa lo stesso Security Parameter Index (l'identificatore della connessione) della ricezione precedente un critto-analista potrebbe introdurre un pacchetto prelevato dalla trasmissione precedente.

– il ricevente controlla l'autenticazione e la trova valida, procede alla decrittazione del messaggio, presumibilmente con una chiave diversa da quella precedente, e si trova con dei dati spazzatura che potrebbero influire sulla stabilità del sistema.

Quest’attacco si potrebbe evitare introducendo l'autenticazione di tutto ciò che è usato per determinare il significato del messaggio.

Ciononostante, utilizzando un algoritmo robusto di cifratura dei dati e stando attenti ai dettagli, si riesce a trasmettere i dati in modo abbastanza sicuro. Non esiste un'alternativa valida che rimpiazza IPsec utilizzando IPv4, l'attuale protocollo standard per le trasmissioni su Internet. Nello sviluppo di Ipv6, il nuovo protocollo per le trasmissioni Internet, si sta dando maggiore importanza alla sicurezza e quindi ci sarà da aspettarsi un supporto nativo alle funzioni di crittografia e di autenticazione sicura.

Riferimenti e approfondimenti:

1. Articolo Ipsec-How to su Pluto.it | http://www.pluto.it/files/ildp/traduzioni/ipsec-howto

2.Wikipedia | http://it.wikipedia.org/wiki/IPsec

3. Presentazione Powerpoint di Fabrizio Grossi | Microsoft TechNet

4.Tesina di Claudio Alberto Pisapia e Emanuel Weitschek | VPN e Sicurezza: IPSec

5.Articolo di Antonio Magri sull'IPSec | http://www.amagri.it/sicurezza_ms_windows/vpn/ipsec

6. Presentazione Powerpoint di Tommaso Peccorela | Unifi

Secchione o ultimo della classe. Qual è il tuo posto?

2010-11-11T15:00:00.000+01:00

Nella nostra classe c’è sempre stato uno studente secchione, che prende voti alti, non si sa quando studia, però è sempre il primo. Allo stesso tempo c’è anche sempre un ultimo della classe, che si siede in fondo, disturba durante le lezioni, e non ha paura di nessuno. Il secchione fuori della scuola a volte è timido, introverso, ha pochi amici, è sempre rinchiuso a studiare. Invece l’ultimo della classe ha molti amici, organizza sempre le feste, è simpatico, ecc…

Ora che siamo all’università sappiamo tutti che per trovare un lavoro non basta avere 110 e lode, ma devi anche avere capacità sociali per poterlo trovare.

In questo articolo analizzeremo tutti e due gli studenti per capire come diventare studente modello all’università.

Tipologie di studenti

Generalmente abbiamo sempre 3 tipi di studenti: super-dotati, fortunati e normali.

SUPERDOTATI: questi sono rarissimi, ma hanno delle alte capacità( memorizzazione, logica, matematica, ecc…) per fare un esempio loro studiano nelle enciclopedie e la sera per divertirsi ascoltano documentari di National Geographic. Si capisce che hanno una cultura molto ricca e a volte non sono compresi dai comuni mortali. Ad esempio, così era Einstein. Se non sei superdotato forse sei fortunato.

FORTUNATI: persone che hanno un IQ più elevato e delle capacità innate. Studiano pochissimo e capiscono molto velocemente. Praticamente avranno una media di 25 senza passare più di 4 ore al giorno a studiare. Ne troviamo di più ai giorni nostri, basta andare alle lauree e contare quelli giovani con 110 e lode. Forse ti senti fortunato, guarda il tuo libretto per verificarlo altrimenti sei normale.

NORMALI: sono studenti come te e me. Niente capacità nascoste, niente intelligenza speciale. La buona notizia è che anche noi possiamo avere una media alta, ma dobbiamo studiare un sacco.

Con un po’ di costanza e di conoscenza di se stesso si arriva a fare cose straordinarie.

Ora che sai circa che tipo di studente sei, vediamo quali sono i vantaggi ad essere uno studioso?

Vantaggi dello studioso:

Uno studioso è un gran contenitore di conoscenza. Di solito studia circa bene e ha voti abbastanza alti. Quali sono i suoi vantaggi.

-comprensione veloce: facendo un sacco di domande al prof durante o dopo la lezione, lo studente capisce molto più velocemente i concetti.

-Condivisione: Lo studente che capisce e condivide diventa più padrone della materia perché lo spiega a tante persone.

-Appunti degli appunti: Uno studente che sintetizza gli appunti presi a lezione, capisce e memorizza meglio gli argomenti.

L’ultimo della classe ci può insegnare qualcosa di buono.

Vantaggi ad essere ultimo della classe:

L’ultimo della classe è il classico ribelle che fa tutto a modo suo, anche se è vietato o sbagliato.

Allo stesso tempo sviluppa delle capacità interessanti:

-Reti di conoscenze: parlando a tante persone e avendo un po’ d’amici, non ha problemi di comunicazione e può risolvere qualsiasi tipo di problema pratico chiamando la persona giusta se la conosce.

-Capacita organizzative: Uno che organizza eventi e si sposta sempre in gruppo è molto abile nel riunire persone e organizzare attività coinvolgente.

La domanda è, ma uno può essere entrambi studioso e Ultimo della classe?

Meglio sarebbe possibile avere la buona parte d’entrambi i profili?

La persona che risponde, risponderà anche alla leggendaria domanda dello Studente Modello.

Come diventarlo?

Io affermerei che non tutti lo vogliono o lo possono fare, ma in ogni caso dalla mia esperienza ci vogliono disciplina e cambiamento d’abitudini.

Un po’ di consigli per finire:

Siediti sempre in prima fila

Tutti i giorni studierai

Dai tuoi appunti, delle schede sintetizzerai.

Ai professori delle domande farai

Ai tuoi compagni i concetti spiegherai

Questi consigli rispetterai

Tutto quello che devi sapere su una VPN

2010-11-11T14:47:00.000+01:00

[caption id="" align="aligncenter" width="450" caption="vpn"][/caption]

Una Virtual Private Network o VPN è una rete privata instaurata tra soggetti che utilizzano un sistema di trasmissione pubblico e condiviso come per esempio Internet. Lo scopo delle reti VPN è di dare alle aziende le stesse possibilità delle linee private in affitto ad un costo inferiore sfruttando le reti condivise pubbliche. (Wiki)

Qual è la differenza fra una VPN che usa un’infrastruttura privata e quella che ne usa una pubblica?

Una VPN con infrastruttura privata costa tanto e è difficilmente riconfigurabile. Allo stesso tempo offre sicurezza e una qualita del servizio previdibile.

Un tempo era l’unica opzione possibile per le reti private,mentre ora ci sono anche infrastrutture pubbliche(internet).

Una VPN che sfrutta internet ha un costo basso e un ottima integrazione del protocolo IP e si puo riconfigurare.

Ci sono anche dei limiti:

1.Sicurezza

Facendo viaggiare i dati una azienda via internet c’è possibilità di un intrusione esterna. Per ovviare al problema si puo usare:

a)       Un firewall(è una bariera o filtro tra la rete privata e Internet)

b)       IPsec(Protocollo di sicurezza del livello di rete basato sul pacchetto IP)

c)       i server AAA(server Autenticazione,Autorizzazione,Accounting usati per un sicuro accesso in modo remoto ad una VPN)

d)       il criptaggio(Processo di codificare tutti idati mandati in modo che lo decodifichi solo il destinatario)

2.La scarsità degli indirizzi di Routing

Qui si puo usare il NAT

Vederequi per gli approfondimenti sul NAT.

Tipi di VPN

Remote Access VPN –VPDN(Virtual Private Dial-up Network)

E una conessione host to LAN utilizzato dale aziende che hanno dipendenti che hanno bisogno di connetersi alla rete dell’azienda da piu posti remoti. L’azienda in questo caso contatta un enterprise Service Provider che configura un NAS (Network access Server) e fornisce agli utenti della rete un software VPN speciale da usare sul loro computer per la connessione .

Site-to-Site VPN

Attraverso internet l’azienda college piu siti insieme. Poi usando strumenti adeguati e criptaggio ad alta scala struttura una gerarchia di acessi a livelli rispetto alla natura dell’host di chi si connete.

In pratica se si conette un cliente avra una certa vista della rette che sara diversa da quella accessibile da un dipendente dell’azienda.

Perche usare le VPN?

Come l’abbiamo visto sono poco costose,sono semplici e si possono configurare.

L’estendibilità della rete è facilitata e si gestisce comodamente con gli strumenti appositi.

Tutto quello che devi sapere sul NAT

2010-11-02T22:35:00.000+01:00

Il NAT(Network Adress Translation) è un metodo per alleviare il problema della scarsità d’indirizzi IPv4. In effetti, Il numero d’indirizzi ip usabili per l’instradamento dei pacchetti via internet non è sufficiente per soddisfare la richiesta.

[caption id="" align="aligncenter" width="400" caption="nat "][/caption]

Oltre ad essere pochi, gli indirizzi ip sono anche costosi.

Le aziende hanno il bisogno di non far vedere la struttura interna della loro intranet; la NAT gli aiuta a risolvere questo problema.

Principio di funzionamento:

La NAT funziona al livello di rete (3 nello stack iso/osi) che è il livello dove lavorano i router sotto il livello di trasporto.

La NAT funziona tramite un firewall o un router che è messo fra una rete privata e internet.

All’interno della rete privata sono usati indirizzi ip non di routing che serve solo all’interno.

La NAT ha un o più indirizzi ip di routing.

Quando la NAT riceve un pacchetto dall’interno, scambia l’indirizzo ip (con porta) interno con uno esterno valido per il routing e mantiene una tabella di routing per gestire le connessioni e le diverse comunicazioni fra host.

Se invece riceve un pacchetto dall'esterno,verifica con la tabella di routing se c'è un host interno che aspetta un pacchetto se no ignora il pacchetto mandato.

Per un utente interno l’uso del NAT è del tutto trasparente e per l’host esterno gli sembra di avere una comunicazione con un host che ha l’indirizzo ip fornito dal NAT.

Una rete interna usa degli indirizzi ip riservati proprio a questo scopo:

La tabella seguente rappresenta gli indirizzi ip che possono essere usati dalle reti private.

Class	Private Address Range
A	10.0.0.0 - 10.255.255.255
B	172.16.0.0 - 172.31.255.255
C	192.168.0.0 - 192.168.255.255

Tipi di NAT

NAT Statico:

Si tratta di una corrispondenza tra un indirizzo ip interno e uno esterno che è gestito dal NAT al momento di una comunicazione fra host interni e host da internet.

La connessione è trasparente, ma il problema della scarsità degli indirizzi ip non è risolto.

Il NAT statico non è usato molto.

NAPT (dinamico) -Network Adress and Port Translation

Richiede un protocollo di trasporto statefull (TCP).

Il NAT deve gestire un numero d’indirizzi Ip esterni molto più piccolo del numero di host presente nella rete privata.

C’è una traduzione dinamica degli indirizzi in altre parole ad un host interno è assegnato un indirizzo esterno libero in modo dinamico, quando vuole comunicare con l’esterno.

Questo è possibile grazie al meccanismo: traslazione di porta (porte diverse ma stesso indirizzo ip).

La sicurezza nell’uso della NAT

La sicurezza è garantita dal mascheramento dell’indirizzo ip fornito dalla traduzione.

Visto che i pacchetti che vengono dal l’esterno non sono accettati,a meno che ci sia una connessione aperta prima da un host interno.

Il NAT da anche la sicurezza di un firewall.

Limiti del NAT

Tanti servizi hanno bisogno di una comunicazione in cui il client può essere server e vice versa, ma il NAT non lo permette nel senso che una connessione che inizia dall’esterno(internet) difficilmente può essere legittimata dal NAT che ignora il pacchetto.

Abbiamo per esempio servizi di condivisione di file, console di giochi con modalità live servizi VOIP

Per rimediare al problema basta usare NAT in congiunzione con Ipsec(uno standard per ottenere connessioni basate su reti IP sicure).

Per farlo, il firewall deve permettere i protocolli seguenti:

Internet Key Exchange (IKE) - User Datagram Protocol (UDP)

Encapsulating Security Payload (ESP)

Authentication Header (AH)

Spero che hai gradito la lettura. Se hai dubbi,accomodati pure usando il form dei commenti qui sotto.

Tutto quello che devi sapere su SNMP

2010-10-21T05:30:00.000+02:00

Definizione

Simple Network Management Protocol (SNMP),definita dalla IETF(Internet Engineering Task Force) nella RFC 1157 è un protocollo Client/Server del livello applicazione dello Stack ISO/OSI che fa parte del pacchetto TCP/IP e permette di gestire l’infrastruttura di intere reti

Permette ad un amministratore di rete di :

-monitorare e controllo di ogni apparato raggiungibile tramite la rete

-monitorare le prestazioni della rete

-diagnosticare problemi di rete

Come funziona SMNP?

Un sistema di gestione di rete si basa su due elementi che comunicano fra di loro: un supervisore e degli agenti. Il supervisore è una console tramite il quale l’amministratore di rete esegue delle operazioni di gestione. Gli agenti sono delle entita che si trovano collegati ad ogni aparato di rete dal quale recuperano delle informazioni(informazioni hardware ,parametri di configurazione ,statistiche di prestazione o altro direttamente collegato al comportamento in corso dell’aparato in questione.)

Queste informazioni sono classificati in un database. SNMP permette il dialogo fra il supervisore e gli agenti tramite lo scambio di messagi SNMP che usano il protocollo UDP per il trasporto.

Più in dettaglio, il manager dialoga con i sistemi gestiti essenzialmente in due modi: invia richieste SNMP e riceve notifiche SNMP.

Quali sono i componenti SNMP?

Supervisore SNMP (il Client)

Il supervisore è un generalmente un calcolatore che l’amministratore utilizza per eseguire uno o piu NMS(Network Managment System : console che permette di fare operazioni di gestione). Il supervisore rimane in ascolto sulla porta UDP 162.

Funzionalità importanti:

-Fare delle richieste agli agenti

-Ricevere delle risposte dagli agenti

-Modificare delle variabili negli agenti

-Riconoscere eventi asincroni dagli agenti (tramite i TRAP)

Managed Device(ogetto gestibile)

Dispositivo o apparato di rete che puo essere monitorato o gestito attraverso delle informazioni sulle sue caratteristiche.

Esempio:Switch,Hub,router,server,Stampante…

Agente SMNP (il server)

Un agente SNMP è un programma che integrato in un oggetto gestibile che permette a quest’ultimo di raccogliere informazioni localmente in un database per poi renderlo disponibile al supervisore SNMP quando viene richiesto. Ce ne sono di due tipi: quello standard (Net-SNMP) e quelli proprietari.L’agente rimane in ascolto sulla porta UDP 161

Funzionalità importanti:

-collezionare informazioni di gestione sul suo comportamento e sull’ambiente

-Caricare e scaricare informazioni di gestione come definiti nel database

-Segnalare eventi al supervisore

-Agire come proxy per un nodo della rete non compatibile con SNMP

Diagramma di base di una comunicazione SNMP:

Database MIB(Management Information Base)

Ogni SNMP contiene un database di informazioni sui propri parametri gestibili. Il supervisore SNMP usa questo database quando richiede informazioni da usare dal NMS.

Questo database condiviso prende il nome di MIB. Gli oggetti nel MIB sono suddivisi in categorie (System,interface,Adress Translation,ip,icmp,Tcp,Udp,Egp,Transmission,Snmp)

Struttura dell’MIB:

.

SMI(Structure Management Information) definisce in modo standard come devono essere strutturate le informazioni e la loro gerarchia per essere inserite in un Information Base: MIB.

Un MIB è strutturato in albero gerarchico e contiene parametri gestibili che sono identificati da un Object Identifier (OID).

Ci sono 2 tipi di parametri gestibili :

-scalari(una sola istanza dell’oggetto) Esempio: Nome del venditore di un apparatoàrisposta unica

- tabulari(un istanza multipla dell’ogetto) Esempio:L’utilizzo della CPU di un quad-Processoreà risposta con 4 elementi

Ogni parametro gestito puo essere identificato dalla catena completa dei nomi degli ogetti sul suo cammino patendo dalla radice oppure dalla catena degli OID dei parametri del cammino in questione.

Esempio: OID di “sysDescr” è iso.organization.dod.internet.MGMT.MIB.SYSTEM è equivalente a 1.3.6.1.2.1.1

Messaggi SNMP:

Il protocollo SNMP prevede sei tipi di messaggi:

get-request : utilizzata per il recupero di una o più informazioni contenute nel MIB di un Agent da parte di un supervisore;

get-next-request : utilizzata per "percorrere" le strutture dati del MIB di un Agent da parte di un supervisore, accedendo in sequenza alla informazioni in esso contenute.

get-bulk :utilizzata per leggere un MIB con un'unica richiesta anziché utilizzare piu messaggi get-next-request da parte di un supervisore

set-request : utilizzata per la modifica delle informazioni contenute nel MIB di un Agent da parte di un Supervisore;

get-response:utilizzata in risposta ad ognuna delle precedenti per inviare informazioni di risposta al supervisore (get, get-next) o per confermare l’operazione richiesta (set)

trap : utilizzata, nella comunicazione asincrona, per la segnalazione da parte di un Agent ad un supervisore di eventi considerati come eccezioni al normale funzionamento. Per l'operazione di trap sono previsti un numero limitato di eventi predefiniti per i quali è definito l'utilizzo di questa operazione;

Il Pacchetto SMNP-PDU(Protocol Data Unit):

I pacchetti SNMP (SNMP-PDU) sono costituiti da una etichetta globale, contenente 3 campi, e dal messaggio SNMP vero e proprio. L’etichetta contiene:

- la lunghezza complessiva della PDU SNMP in ottetti,

- la versione del protocollo SNMP utilizzata per la codifica del messaggio,

- la stringa identificativa della “community” del mittente del messaggio.

Quest’ultimo campo è utilizzato per realizzare i meccanismi di controllo dell'accesso e di autorizzazione previsti in SNMP. Tali meccanismi sono particolarmente semplici: la “community” definisce una particolare relazione tra un Agente ed uno o più supervisori: quando un'entità SNMP invia un messaggio, vi inserisce, in chiaro, la comunità di appartenenza; se questa viene accettata dall'entità SNMP che riceve il messaggio, l'entità chiamante è riconosciuta come appartenete alla comunità e si procede all’esecuzione dell’operazione conseguente, altrimenti il messaggio viene ignorato.

Ci sono tre tipi di community:

monitor:permete di lavorare in Read only , quindi il supervisore puo solamente effetuare richieste agli agenti.

Control:lavoro read/write;Qui i supervisori possono anche modificare degli informazioni di gestione tramite richieste del tipo set.

Trap:permette a un agente di mandare un messaggio Trap SNMP al supervisore.

Versioni di SNMP(v1-v2-v3)

Vediamo la differenza fra le 3 versioni si SNMP.

Versione	Sistema di Autenticazione	Criptaggio	funzionamento
SNMPv1	Community	No	SNMPv1 utilizza un sitema di autenticazione che una password di nome communty.
SNMPv2	MD5	No	SNMPv2 utilizza un sitema di autenticazione che is basa sugli algoritmi MD5
SNMPv3	MD5 o SHA	DES	SNMPv3 in piu dell’autenticazion cifratta con MD5,fornisce un criptaggio DES

Il sitema di autenticazione del SNMPv1 non è in grado di garantire la completa sicurezza dell’accesso agli agenti, in quanto il trasporto in chiaro dell'identificativo della comunità consente, in modo reletivamente facile, l’intercettazione della stringa di community e quindi l’intrusione di Manager non autorizzati: a questo inconveniente si è cercato di porre rimedio attraverso la definizione di meccanismi più severi per l'autenticazione e con l'introduzione di meccanismi di crittografia, definiti dapprima nel S-SNMP (Secure-SNMP) e poi nell’SNMPv2.

Limitazione SNMPv1 e v2: community name in chiaroà soggetti al packet sniffing

SNMPv3 ha tanti vantaggi:

- il controllo dell’integrità dei pacchetti

-autenticazione forte:trasmissione dei dati via un canale sicuro(crittografatto)

-il criptaggio dei pacchetti

Conclusione

Perche usare SNMP?

-è semplice

-richiede un insieme minimo di risorse per una sua efficiente implementazione

-tutti gli apparati TCP/IP sono venduti con un Agente SNMP integrato

-Si puo usare SNMP anche in una rete con dei nodi non-SNMP (introduzione di un “Proxy Agent”, ossia si utilizza un sistema separato che ospita un agente SNMP ed il MIB dell’apparato da gestire, e agisce per conto di questo nelle relazioni con il supervisore, trasformando le operazioni SNMP in comandi comprensibili dall’apparato e generando Trap verso il sistema di gestione in corrispondenza delle segnalazioni proprietarie che riceve. )

Spero che ti è piaciuto l’articolo.

Cosa sono i Trouble ticket?

2010-10-20T02:34:00.000+02:00

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I trouble ticket sono un insieme di documenti che riportino tutte le informazioni utili relative a ciascun guasto verificatosi in una rete: apparato, tipo di guasto, persona che lo ha gestito, soluzione adottata.

Più imprese oggi usano dei servizi internet collegati al cliente per riportare i guasti nei Trouble ticket. Questi ticket quando non sono risolti entrano in una coda con priorità che viaggia nel sistema finche non viene assegnato ad un operatore abbastanza esperto per risolverlo.

Nel RFC 1297 delL’IETF il trouble ticket viene paragonato alla scheda del paziente in un ospedale. Infatti tutti e due definiscono un problema e aiuta a coordinare il lavoro di piu persone che ci lavoreranno sopra in tempi diversi.

Organizzazione delle aree di management ISO/OSI

2010-10-18T23:35:00.000+02:00

.Lo scopo principale del Network management ISO/OSI è riuscire a gestire oggetti che rappresentano i sette strati del modello di riferimento OSI e i servizi di comunicazione forniti dalla rete che si basi su tale famiglia di protocolli.Nell’ambito della standardizzazione OSI sulla gestione di rete sono descritte cinque aree funzionali. Tali settori riassumono le principali attività in cui si esplicitano le funzionalità di Network Management.In alternativa ci sono standard di gestione proprietari oppure il protocollo di gestione SNMP, definito nell’ambito della famiglia di protocolli TCP/IP.

1.Fault Management

Tra i principali compiti della gestione di rete centralizzata c’è certamente la rapida ed efficace individuazione dei guasti, e tale è l’obiettivo della funzionalità di gestione dei guasti. E’ di fondamentale importanza in proposito “localizzare” il guasto identificando con esattezza l’elemento di rete che ha generato il problema. La principale difficoltà nell’effettuare questa operazione è legata, come si è già detto, alla grande quantità di “sintomi” generati da un singolo problema. I guasti vengono normalmente segnalati sotto la forma di allarmi sulla console d'operatore. Una volta identificato l’elemento guasto, la rete deve essere riconfigurata, sfruttando la presenza di eventuali ridondanze, per consentire il recupero della propria funzionalità. La riconfigurazione conseguente ad un guasto è spesso un’operazione molto critica. E’ infatti abbastanza frequente che nell’effettuare modifiche di configurazione ad un dispositivo tali modifiche non siano riportate anche su quello di riserva la cui messa in servizio potrebbe generare quindi altri problemi sulla rete.

Fa parte delle funzionalità di gestione dei guasti anche la produzione di documenti (trouble ticket) che riportino tutte le informazioni utili relative a ciascun guasto verificatosi: apparato, tipo di guasto, persona che lo ha gestito, soluzione adottata.

Tali dati possono essere utilizzati sia per motivi statistici e sia per essere di ausilio nella soluzione di problemi futuri.

2.Configuration management:

Le funzionalità di gestione della configurazione forniscono all'operatore una conoscenza in tempo reale della rete e dei parametri operativi degli elementi che la compongono. Tale conoscenza può essere acquisita attraverso l'uso di strumenti di apprendimento automatico della struttura della rete e della configurazione dei suoi apparati (Auto discovery) e di disegno automatico della mappa corrispondente (Auto topology ).

La gestione della configurazione consiste inoltre nel fornire gli strumenti per modificare i parametri operativi di ciascuna risorsa gestibile nella rete: lo stato di un’interfaccia di un router (up/down), un indirizzo di una porta, i percorsi dei flussi di traffico sulla rete, etc..

3.Accounting Management

La gestione dell’ “accounting” consiste fondamentalmente nel misurare l’impegno delle risorse di rete da parte dei diversi utilizzatori. Questo è fondamentale sia per un eventuale tariffazione degli utenti, nel caso di rete pubblica, sia per ripartire i costi di rete sui diversi settori di un’azienda, nel caso di rete privata.

4.Performance Management

Lo scopo della gestione delle prestazioni è quello di poter valutare il comportamento e l’efficienza della rete e dei suoi singoli componenti. Ciò si ottiene attraverso il controllo di parametri indicatori (traffico sulle interfacce, tassi di errore, tempi di ritardo, etc.), i quali, registrati in opportuni archivi (log), costituiscono un utile mezzo per valutare la qualità del servizio fornito dalla rete e per identificare potenziali situazioni critiche (ad esempio la congestione di nodi o di rami di rete.)

Il monitoring delle prestazioni è anche essenziale per ottimizzare l’utilizzo delle risorse di rete attraverso una loro riallocazione dinamica in funzione delle reali esigenze di traffico.

5.Security Management

La gestione della sicurezza è senza dubbio di importanza fondamentale: attraverso un sistema di gestione l'operatore è infatti in grado di effettuare operazioni che possono avere un impatto enorme sull’efficienza di un’azienda, ed in caso di errori o di manovre fraudolente, è addirittura possibile, in molti casi, paralizzare completamente l’intera attività aziendale. E' quindi indispensabile proteggere l'accesso alle funzionalità più “delicate” del sistema di gestione mediante la definizione di differenti “viste” della rete e l’impiego di password differenti per accedere alle diverse viste avendo quindi diversi livelli di accesso alle informazioni. Oltre a tutti gli aspetti legati all’accesso del sistema di gestione, le funzionalità di gestione della sicurezza consistono anche, più in generale, nel gestire i diritti di accesso alla rete dall’esterno, controllando la distribuzione delle password e monitorando i tentativi di ingresso nella rete, e nel controllare i meccanismi di protezione delle informazioni (distribuzione e verifica delle chiavi di crittografazione, etc.).

PS: articolo ispirato da Wikipedia e dai slide del Prof Peccorella

Massimo trasferimento della potenza attiva

2010-07-25T20:53:00.000+02:00

Teorema:

Quali devono essere le condizioni sul carico ZL affinché il generatore trasferisce su di esso la massima potenza attiva?

Calcolo della potenza trasferita sul carico:

Per quale valore di R e X la funzione f è massima??

1.Sapendo che X di thevenin e del carico possono prendere valori positivi o negativi,si deduce che P sara massimo quando loro saranno opposti cioè:

2.Sapendo questo ora deriviamo la nostra funzione rispetto a R. Annullando la derivata calcolata ,si trova il valore di R che corrisponde al massimo P:

Dopo un po' di conti,abbiamo:

Conclusione del teorema:

Si ha la massima potenza trasferita sul carico quando :

Valore della potenza massima:

Caso particolare:il carico è una resistenza pura:

Calcolo della potenza trasferita sul carico:

Per quale valore di R la funzione f è massima??

Rendimento e utilità:

Il rendimento è del 50 % il che non è un rendimento soddisfacente.

Quindi non si può usare il massimo trasferimento di potenza attiva per sistemi elettrici per l’energia.

Nonostante questo ,il massimo trasferimento risulta una buona scelta per i sistemi elettrici per l’informazione.

Applicazione

1.Usiamo il metodo di Thevenin che ci permetterà di applicare il teorema di trasferimento massimo della potenza.

Scelgo due punti A e B:

Ora mi calcolo L’impedenza equivalente di Thevenin Zth:

2.Ora mi calcolo Vth:

Ora applico la formula:

Risultato: P= 8 W.

1.Usiamo il metodo di Thevenin che ci permetterà di applicare il teorema di trasferimento massimo della potenza.

Scelgo due punti A e B:

Ora mi calcolo L’impedenza equivalente di Thevenin Zth:

IL nostro carico è formato da una resistenza R e un induttore L,quindi:

2.Ora mi calcolo Vth:

Ora applico la formula:

Risultato: P= 2,5 mW.

Come funziona la block recovery?

2010-07-09T01:17:00.000+02:00

Nella progettazione di software,ci sono a volte errori (bug) inevitabili all’interno del codice. Bisogna quindi trovare tecniche in grado di far comunque funzionare il programma gestendo bene questi errori. Una di queste tecniche è la block recovery.

E una tecnica che si basa su tre elementi software:

-Routine primaria: esegue una funzione software critica;

-Test di accettazione: controlla le uscite della routine primaria dopo ogni esecuzione;

-Routine alternativa: realizza la stessa funzione della routine primaria.

Come mai funziona ?

La routine primaria può essere progettata in modo che sia la più veloce possibile, mentre la routine alternativa può essere più lenta (viene usata un minor numero di volte), implementata in modo semplice in modo da implementare correttamente le specifiche.

(

piccola parentesi per farvi capire meglio con un esempio

:

Uno studente deve fare l’esame di informatica industriale.

Decide di fare una preparazione veloce (Routine primaria)

Cosi tenta il primo appello dopo una settimana di studio.

Il prof valuto il Compito del nostro studente e decide che voto darlo-questo è il Test di accettazione del nostro esempio.

Se supera l’esame anche con un 18 accetterà comunque (ormai è l’ultimo esame prima di laurearsi e lui ha molto fretta oppure non ne può più dell’università)

ma se invece viene bocciato dovrà per forza rifare l’esame. Ora per essere sicuro di passare,decide di dedicare 3 settimane con un preparazione più lenta e impegnativa (senza cibo ne acqua no scherzo) -Routine alternativa

Si capisce che La routine alternativa in questo caso vera ripetuta finche lo studente non supera l’Esame oppure molla L’università (Errore peggiore???) )

Struttura della Block recovery

La clausola Ensure specifica il test di accettazione T, la clausola by indica la routine primaria P e la clausola else by individua la routine alternativa S da utilizzare se quella primaria fornisce dei risultati non corretti, si può inserire un numero arbitrario di clausole else by prima di del caso peggiore in cui bisogna accettare l’errore.

Esempio di implementazione in Java

Se abbiamo due versioni diverse della stessa funzione:
int fvers1(int x,y);
int fvers2(int x,y);
e un acceptance test :
boolean acceptable(int x);
Un recovery block si può realizzare come:
int fsafe(int x,y);
{
int res;
res = fvers1(x,y);
if acceptable(res) return res;
else {
res = fvers2(x,y);
if acceptable(res) return res;
else failsafestate();
}
}

failsafestate() è una funzione che ci permette di passare dallo stato di errore ad uno stato sicuro (per esempio scrivendo un messaggio di errore con la possibilità di tornare indietro )

Applicazione:

Spero che hai imparato qualcosa leggendo questo articolo. Se hai dei dubbi o suggerimenti,lasca un commento qui sotto.

Amplificatore operazionale

2010-07-08T04:02:00.000+02:00

Un amplificatore è una rete due porte con la quale è possibile realizzare circuiti elettronici in grado di effettuare numerose operazioni matematiche: la somma, la sottrazione, la derivata, l'integrale, il calcolo di logaritmi e di antilogaritmi.

Ora vediamo come si presenta un amplificatore operazionale ideale :

Per un amplificatore operazionale ideale abbiamo queste condizioni sulle variabili della figura :

Ecco una rappresentazione equivalente dell’amplificatore operazionale reale:

Caratteristiche per un amplificatore reale:

Cosi Notiamo due cose :

Io e Vo hanno un valore qualsiasi che dipende da quant’è grande Av.

Vediamo qualche configurazioni standard dell’Amplificatore operazionale:

Configurazione Invertente

Secondo Wikipedia,un amplificatore invertente con operazionale si ottiene applicando la tensione di ingresso Vs sul morsetto contraddistinto dal segno "-", mentre l'altro morsetto è a massa. Nell'amplificatore invertente il segnale periodico uscente viene sfasato di 180º rispetto all'ingresso (per questo il circuito è chiamato amplificatore "invertente"), ovvero il guadagno è negativo.

Ora cercheremo di dimostrare che il guadagno è negativo.

La figura dell’amplificatore invertente (caso ideale):

Usiamo il metodo ai nodi sul nodo x colorato in rosso:

Inseguitore di tensione o Buffer:

Si tratta di un amplificatore di tensione di guadagno unitario (voltage follower in English ).Si ottiene un buffer applicando la tensione di ingresso Vs sul morsetto contraddistinto dal segno "+", mentre l'altro morsetto è a massa.

Usando il metodo ai nodi su x come prima si ottiene:

Domande per capire isolanti,conduttori e semiconduttori

2010-07-06T05:51:00.000+02:00

Isolanti:

1.Com’è la banda di conduzione di un isolante ?

-vuota

Spiegazione: la banda energetica proibita essendo molto ampia, l'energia termica non basta ad eccitare gli elettroni a sufficienza per andare oltre tale banda e poter arrivare alla banda di conduzione

Conduttori:

2.Com’è la banda di valenza rispetto a quella di conduzione in un conduttore?

-In stretta contiguità, o addirittura sovrapposta

Spiegazione. Gli elettroni liberi della banda di valenza possono facilmente passare da un livello di energia della banda di conduzione

Semiconduttori:

3.Com’è la struttura interna ad un semiconduttore?

-Cristallina (Disposizione regolare)

Spiegazione: Ogni atomo ha 4 elettroni di valenza e stabilisce quindi 4 legami covalenti con i 4 atomi adiacenti.

4. All’aumentare della temperatura che succede nel semiconduttore?

-Creazione copia LACUNA-ELETTRONE

Spiegazione: L’energia termica permette la rottura di un legame covalente nel reticolo cristallino

5.La conducibilità di un semiconduttore può aumentare quando viene drogato?

-Si

Spiegazione:A temperatura ambiente , il quinto elettrone portato dall’atomo del drogaggio che non partecipa a nessun legame covalente diventa un elettrone di conduzione

Codici binari nel progetto dei sistemi affidabili.

2010-07-04T17:43:00.000+02:00

Definizione

Una codifica – code – e una maniera di rappresentare l’informazione o i dati, secondo un insieme di regole predefinito.

Un code-word `e un insieme di simboli, digits se il sistema `e numerico, utilizzato per rappresentare una porzione di dati secondo una codifica specificato. Un code-word viene chiamato valido se rispetta tutte le regole definite dalla codifica,altrimenti viene chiamato non valido.

Un code ha 2 parametri: n e k dove k sta per la lunghezza di un qualsiasi code-word e n sta per la sua dimensione.

Il processo di codifica consiste nel prendere il dato originale e trovare il code-word corrispondente secondo la codifica scelta, cioè rappresentare il dato originale secondo le regole della codifica utilizzata.

Il processo di decodifica consiste nel recuperare, a partire dal code-word in questione, il dato originale che esso rappresenta.

Dettaglio in immagine:

Può accadere pero che se in un code-word binario uno dei suoi bit viene alterato da vari disturbi durante il trasferimento, il code-word stesso rimanga sempre nell’insieme dei codici validi pur essendo incorretto per il dato originale che rappresenta.

Per questo ci sono tecniche di rilevamento di errori:che si basano su una codifica particolare.

Cosi,se la codifica e stata
progettata correttamente, l’alterazione di un singolo bit comporta, come risultato, un code-word che appartiene all’insieme
dei codici illegali o non validi.

Proprietà

1.Distanza di Hamming di un codice

Definizione

Per definire questo concetto ci serve prima definire il termine distanza di Hamming.

la distanza di Hamming tra due code-word `e data dal numero delle posizioni dei bit nelle quali le due parole differiscono.In altri termini, la distanza di Hamming misura il numero di sostituzioni necessarie per convertire un code-word nell’altro. (Grazie Wiki)

Si definisce distanza di Hamming di una codifica come la minima distanza di Hamming calcolata tra tutte le possibili coppie di code-word della codifica.

Conseguenze sulla rilevamento e la correzione di errori

Fatto1:Si osservi che se due code-word hanno distanza di Hamming pari a 1 e sempre possibile, alterando un bit ad uno dei due, farlo coincidere con l’altro.

Fatto2:Se invece due code-word hanno distanza di Hamming pari a 2, non e
assolutamente possibile, a partire da una delle due parole, recuperare l’altra alterando solo un bit in quanto i bit nei quali differiscono sono 2.

rilevamento degli errori.

Questi fatti mostrano come la distanza di Hamming sia utile ai fini del rilevamento degli errori. Infatti,se una codifica e caratterizzata da una distanza di Hamming pari a 2, tutti gli errori su singolo bit sono rilevabili. Allo stesso modo, se una codifica e caratterizzata da una distanza di Hamming pari a 3, tutti gli errori su singolo bit e tutti gli errori su doppio bit sarebbero rilevabili. Inoltre si noti che per una codifica con distanza di Hamming pari a 3,

correzione di errori

Per una codifica caratterizzata da una distanza di Hamming pari a 3,questi fatti mostrano che sarebbe possibile anche una correzione dell’errore su singolo bit in quanto il code-word risultante da un errore su singolo bit avrebbe una distanza di Hamming pari ad 1 rispetto ad uno solo dei code-word validi – cioè quello corretto – e almeno pari a 2 rispetto a tutti gli
altri.

Vediamo un esempio per capire meglio queste due conseguenze:

Per il nostro esempio il code ha dimensione k=3 e viene rappresentato con un cubo dove ogni vertice è un code-word. I code-word validi sono colorati in azzurro.

2.La separabilità

Una codifica separabile consiste nel conservare intatta l’informazione
alla quale vengono concatenate le informazioni di controllo. Quindi, l’informazione originale concatenata con le informazioni di controllo aggiuntive forma la code-word. In questo modo, in fase di decodifica, l’unica cosa da fare e eliminare le informazioni di controllo e mantenere solo quelle di interesse. D’altra parte una codifica non separabile non possiede la proprietà della separabilità. Per questo motivo il recupero dell’informazione originale deve essere eseguito mediante una decodifica più complicata.

3.ridondanza

La ridondanza si può definire come il costo aggiuntivo richiesto rispetto ad una codifica minima.

La ridondanza può essere espressa come il rapporto tra il numero
di bit della codifica e il numero di bit strettamente necessario a rappresentare tutte le informazioni codificate. La ridondanza può essere direttamente usata per determinare il costo della codifica. Di solito, una codifica con maggiore
distanza di Hamming, e quindi migliore copertura di errori, ha ridondanza, e quindi costo maggiore.
D’altra parte, il costo della codifica può essere anche limitato dalla semplicità della codifica e decodifica (cioè dal fatto che sia separabile o no).

Formula matematica:

4.la capacità diagnostica

la sua capacita diagnostica è la capacita non solo di rilevare la presenza di un errore (e quindi di un guasto che ha provocato l’errore) ma anche di localizzare il guasto,indicare cioè quale componente e guasto. In generale, per avere capacita diagnostica occorre maggiore ridondanza, e quindi costo maggiore. Inoltre, la capacita diagnostica può essere utilizzata non soltanto per guidare la manutenzione del sistema, ma direttamente per correggere l’errore: se la capacita diagnostica e tale da fornire il vettore di errore,
sommandolo (bit a bit, in modulo 2 - cioè con una batteria di XOR) alla parola errata si ottiene la parola corretta.
Un codice con tale capacita e quindi un codice correttore di errore.

Tipologie

1.Codici di parità

La codifica più semplice consiste nel controllo della parità. E' un codice per la rilevazione d'errore. Esistono molte variazioni rispetto all’idea che sta alla base
di questa codifica. Esistono due tipi di parità: parità pari e parità dispari:

La codifica di parità viene eseguita aggiungendo al word-code un bit con valore dipendente dal tipo di parità scelta in modo da avere un numero di bit “1” pari o dispari a seconda della parità in uso:

- in una codifica con parità pari, il numero di tutti i bit “1” compreso il bit di parità è pari.Esempio:

- in una codifica a parità dispari, il numero di tutti i bit “1” compreso il bit di parità è dispari.Esempio:

Si noti che, poiché la distanza da un code-word valido e l’altro, in entrambe le tipologie e pari ad 2, questa tecnica e in grado di rilevare gli errori su singolo bit, ma non e in grado di correggerli.

Dato il modo in cui viene costruita la code-word: aggiunta del bit di controllo, la codifica di parità e una codifica separabile.
Un’applicazione comune che utilizza questa tecnica e rappresentata dalle memorie dei computer.

La codifica/decodifica della parola, anche con questa semplice tecnica, comporta un hardware aggiuntivo, inoltre e necessario che la memoria abbia la capacita di contenere il bit aggiuntivo. L’hardware deve essere progettato quindi per la creazione e controllo dell’extra-bit. L’hardware è una batteria di XOR

Si noti pero che il controllo di parità con singolo bit può non rilevare alcuni errori su più bit.
state proposte quindi alcune varianti rispetto all’idea fondamentale, ne vedremo alcune:

Bit-per-word

questa tecnica e stata appena discussa: aggiungere un bit di parità alla parola.

Il principale svantaggio consiste nel fatto che alcuni errori possono non essere rilevabili. Ad esempio un fallimento completo, di un bus
o dei buffer, che porta tutti i bit a 1 può essere rilevato da una parità dispari solo se il numero di bit e pari, lo stesso fallimento viene rilevato da una parità pari solo se il numero di bit della parola, compreso il bit di parità,
e dispari. D’altra parte il fallimento che porta tutti i bit a 0 non può essere mai rilevato dalla parità pari in quanto una parola che vale zero viene considerata con un numero pari di 1. Viceversa questo fallimento viene sempre rilevato dalla parità dispari.

Bit-per-byte

Questa tecnica consiste nell’utilizzare due bit di controllo e suddividere quindi la parola in due byte, un bit controlla un byte, l’altro bit controlla l’altro byte. Sebbene la tecnica si chiami bit-per-byte non e necessario che i gruppi siano esattamente di 8−bit.

Per raggiungere completamente i vantaggi offerti da questa tecnica e necessario che il numero di bit di un gruppo sia pari e che un byte venga controllato con parità pari e l’altro con parità dispari. In questo modo entrambi gli errori con tutti i bit a 0 e a 1 vengono rilevati. Inoltre questa tecnica `e in grado di rilevare tutti gli errori su due bit purché un errore avvenga in un byte e l’altro errore avvenga nell’altro.

Lo svantaggio di entrambe le tecniche: bit-per-word e bit-per-byte consiste nel fatto che gli errori multipli non sono sempre rilevabili. Considerando che i bit che formano una parola sono spesso assegnati a chip separati, , il fallimento di uno dei chip non viene identificato.

Bit-per-multiple-chip

Per risolvere il problema precedente viene utilizzato un numero di bit di parità pari al numero di bit contenuti in un chip. Ciascun bit viene associato ad un solo bit di ciascun chip in questo modo un bit di parità controlla un solo bit di ogni chip. Come si può facilmente notare questa tecnica di parità e in grado di
rilevare gli errori dovuti al fallimento di un intero chip, fallimento denominato come whole-chip failure mode.
Sebbene questa variante della codifica di parità sia in grado rilevare il fallimento di un intero chip non e pero in grado di localizzare il chip danneggiato.

Bit-per-chip

questa variante e stata sviluppata per ovviare al problema appena accennato. Funziona nel modo seguente: ciascun bit di parità viene assegnato ad un singolo chip. In questo modo non solo viene rilevato il fallimento di singolo chip, ma dato che ogni bit di parità e associato ad un unico chip, il fallimento e anche
localizzabile. Lo svantaggio primario e pero lo stesso presentato dalla tecnica bit-per-word. Infatti il semplice controllo di parità su una parola non `

e in grado di rilevare errori su più bit, di conseguenza se all’interno di un
singolo chip si verificano errori multipli, tali fallimenti potrebbero non venire rilevati.

Interlaced

un altro tipo di organizzazione dei bit consiste nella parità interlacciata. E’ simile, in concetto, alla parità bit-per-multiple-chip. La differenza sostanziale consiste nel fatto che questo tipo di parità non tiene conto dell’organizzazione fisica dei bit come accade per la multiple-chip. La parola viene suddivisa in gruppi di uguale lunghezza di bit e i bit di parità vengono organizzati in modo tale che non sia possibile che due bit adiacenti del code-word appartengono allo stesso gruppo. La parità interlacciata e utile, come si può immaginare, per il
rilevamento degli errori sui bit adiacenti, tipici dei collegamenti a bus.

Overlapped parity

L’ultimo tipo di parità che esaminiamo ha come idea di base che un bit appartenga a più di un gruppo di parità. Questo permette, oltre ad una rivelazione degli errori, anche la loro localizzazione in questo
modo, mediante un’operazione di complemento, l’errore può essere corretto.

Il concetto di base di questa tecnica consiste nel porre ciascun bit di parità in modo che controlli una combinazione unica dei bit della parola. Per
comprendere meglio quanto appena detto si osservi la figura in alto. Nella figura sono anche mostrati i bit coinvolti da un fallimento sui bit di parola e di parità. Questo tipo di parità può essere implementata mediante una serie di comparatori e un decoder con una circuiteria di controllo di parità. L’operazione di correzione dell’errore può essere fatta mediante il complemento del bit errato.

Ad esempio, quando una parola viene memorizzata in una cella di memoria vengono costruiti i bit di parità aggiuntivi e memorizzati assieme alla parola. Durante l’operazione di lettura i bit di parità vengono nuovamente generati e confrontati con quelli memorizzati. Il risultato del confronto permette quindi la correzione dell’eventuale errore. Vediamo come funziona: si noti la
tabella mostrata in figura. Tale tabella mostra i bit di parità coinvolti quando si verificano errori sui bit 3, 2,1 ecc..

Ora, si supponga di memorizzare la parola 1101. I bit di parità per questa parola sono i seguenti 100 (parità dispari),per cui la parola complessiva `e 1101100. Si supponga invece di leggere la parola 1001100. Come si può notare
si e verificato un errore sul bit 2. Vediamo come può essere corretto. Come abbiamo detto quando si recupera una parola dalla memoria i bit di parità devono essere nuovamente generati. Stando alla parola letta i nuovi bit
di parità sono i seguenti 010. Il confronto tra i vecchi bit di parità e i nuovi appena calcolati mostra due bit in disaccordo , più precisamente P2 e P1. Dalla tabella in figura la configurazione dei bit affetti riferita alla riga
P2, P1 si recupera il bit che causa questa combinazione – unica – e cioè`e il bit 2, proprio il bit che e effettivamente errato. A questo punto con un’operazione di complemento e possibile recuperare la parola originale. Si noti che,in questo caso, la “spesa” per la copertura su tutti e quattro i bit e molto alta:

3−bit di parità per 4−bit di informazione cioè il 75% di ridondanza in più. Comunque, all’aumentare dei bit di informazione, la percentuale
di ridondanza diminuisce. In particolare e possibile stabilire il legame tra i bit di informazione da proteggere e i bit di parità. Sia d il numero di bit di informazione e r il numero di bit di parità`a. Le combinazioni uniche
che devono essere contemplate sono almeno d + m cioè dobbiamo proteggere d−bit di informazione e r−bit di parità. Inoltre dobbiamo contemplare anche la combinazione in cui non si sia verificato un errore. In definitiva
dobbiamo contemplare almeno d + r + 1 combinazioni uniche. Per cui la relazione tra d ed r e data dalla seguente relazione:

2.codici aritmetici

Le codifiche aritmetiche sono utili quando si rende necessario controllare le operazioni aritmetiche come addizione,moltiplicazione, divisione ecc.. L’idea di fondo e la seguente: gli operandi vengono codificati prima di eseguire su di essi
l’operazione desiderata. Il risultato viene quindi controllato per verificare se il code-word risultante dall’operazione aritmetica `e valido. Se il code-word risultante non e valido significa che si e verificata una condizione di errore. Una
codifica aritmetica deve essere invariante rispetto ad un insieme di operazioni. In particolare una codifica aritmetica
ha la seguente proprietà: A(b * c) = A(b) *A(c) dove b e c rappresenta gli operandi, * rappresenta una delle operazioni per le quali la codifica e invariante e A(x) rappresenta la codifica aritmetica per l’operando x. In altre parole possiamo dire che una codifica aritmetica ha la seguente proprietà: l’operazione aritmetica su operandi codificati produce lo stesso code-word rispetto alla codifica aritmetica del risultato della normale operazione. Per caratterizzare una codifica aritmetica è necessario specificare il metodo di codifica e l’insieme delle operazioni per le quali la codifica e invariante. Ora vediamo qualche codifica aritmetica:

Codifica AN

Questo tipo di codifica consiste nel moltiplicare ciascuna parola dei dati, N, per una costante, A. Questa codifica e invariante alle operazioni di addizione e di sottrazione, ma non alle operazioni di moltiplicazione e divisione. Quindi la verifica che il code-word sia valido viene eseguita dividendo il code-word per A e verificando che sia divisibile quindi per A. La scelta della costante A comporta il numero di extra-bit che verranno utilizzati e la capacita di rilevare gli errori. Quindi la scelta di A `e un’operazione critica. A deve essere scelta in modo tale che non sia 2 elevato alla x. Per capire le ragioni di questa limitazione dobbiamo ricordare che in base binaria la moltiplicazione per 2 elevato alla x si traduce in una operazione di shift aritmetico verso sinistra del numero per
cui il numero an−1, . . . , a0 diventerebbe an−1, . . . , a0, 0, . . . , 0 con esattamente x zero. La rappresentazione decimale
quindi e data da:

Questo numero e divisibile per 2 alla x. Si può notare inoltre che in caso di un’alterazione di uno solo dei coefficienti, il numero rimane comunque divisibile per 2 elevato alla x. Quindi se A è pari a 2 elevato alla x la codifica non e in grado di rilevare gli errori su singolo bit.
Una codifica AN corretta `e la 3N. La codifica 3N comporta, per una parola di n−bit, (n+2)−bit per rappresentare il code-word. L’implementazione della codifica 3N `e relativamente semplice: si utilizza un sommatore per eseguire la somma N + 2N dove la quantità 2N e facilmente ottenibile mediante shift binario verso sinistra di una posizione.

Codifica Residuo

E’ un tipo di codifica separabile che consiste nell’aggiungere al numero da
codificare il residuo. Supposto che il numero da codificare sia N, scelto un modulo m chiamato anche check-base, possiamo scrivere N = Im + r dove I e il quoziente intero tra N e m e r e il resto. Ad esempio supposto di dover
codificare 14 avendo scelto un modulo pari a 3 possiamo scrivere che 14 = 3 * 4 + r da cui r = 2. Il residuo quindi e pari a 2.Il numero di extra-bit necessari con questo tipo di codifica dipende dal modulo scelto, infatti il residuo non e
mai maggiore del modulo: 0 <= r < m. La verifica di correttezza su un risultato e data dal calcolo del residuo del dato da verificare e dal suo confronto con il residuo concatenato con il dato. La codifica con residuo e invariante rispetto
all’addizione. Quindi supposto di avere due numeri D1 e D2, rispettivamente con i residui r1 e r2, la somma verrà creata come S = D1 + D2 con residuo rs = r1 + r2. Durante il controllo quindi si esegue il calcolo del residuo di S e lo si controlla con rs. Se i due residui differiscono significa che si e verificato un errore. I residui vengono addizionati con un sommatore modulo−m. Il vantaggio primario di questa codifica consiste nel fatto che e separabile. Se il valore del
modulo per il calcolo del residuo viene scelto in un modo particolare la codifica prende il nome di low-cost residue.
In particolare scegliendo

il numero di extra-bit per la codifica low-cost e pari a b. Il vantaggio
primario di questa tecnica consiste nel fatto che il procedimento di codifica viene semplificato. Si ricordi infatti che per eseguire una codifica con residue dobbiamo calcolare un resto e quindi dobbiamo eseguire una divisione. La
codifica low-cost permette di sostituire l’operazione di divisione con un’operazione di addizione. I bit dell’informazione vengono prima suddivisi in gruppi di b−bit, ciascun gruppo quindi viene addizionato all’altro mediante un addizione modulo

Il risultato di questa operazione rappresenta il residue dell’informazione.

Codici ciclici

La caratteristica dei codici ciclici e data dal fatto che lo shift con riporto di un code-word genera sempre un altro code-word. Un codice ciclico e univocamente, e completamente, identificato dal suo polinomio generatore

G(X) che e un polinomio di grado (n−k) o superiore dove n rappresenta il numero di bit complessivo cioè bit di informazione più bit di controllo – e k e il numero di bit di cui e formata l’informazione originale. Un codice ciclico con polinomio generatore di grado (n−k) viene chiamato codice (n−k) e (n−k) rappresenta la sua caratteristica. Un codice di questo tipo e in
grado di rilevare errori sui singoli bit e tutti gli errori multipli e adiacenti con lunghezza non superiore a (n − k)−bit.
Supponendo che un code-word sia formato da n−bit possiamo affermare che ogni code-word e rappresentato da un polinomio V (X). Supposto di avere un code-word del tipo v = v0, . . . , vn−1, il polinomio che lo rappresenta e dato da

Quindi, ogni code-word e rappresentato da un polinomio di grado n−1 o inferiore chiamato code-polynomial. Quindi, dato il polinomio dei dati D(X), ad esempio per la parola di 4−bit 1101 il polinomio dei dati e

,il code-polynomial viene composto moltiplicando il polinomio dei dati con il polinomio generatore (che abbiamo già introdotto), per cui V (X) = D(X)G(X). Si osservi pero che ogni addizione richiesta durante la moltiplicazione
dei due polinomi deve essere eseguita in modulo 2.

Ad esempio, supposto di avere un polinomio generatore pari a

, il polinomio di codifica e quindi

,

o meglio V (X) =

In questo modo il code-word e dato dai coefficienti del code-polynomial,
e in questo caso abbiamo v = 1010001.

Vediamo come valutare se il code-word ricevuto sia valido o meno. Si supponga di aver ricevuto il code-word r = r0, . . . , rn−1, il polinomio del codice e R(X). Poiché il polinomio R(X) e stato ottenuto moltiplicando il polinomio dei dati per il polinomio generatore possiamo scrivere che R(X) = D(X)G(X) + S(X), dove

S(X), dovrebbe essere nullo se R(X) e un multiplo del polinomio generatore, cioè se R(X) `e un code-word valido. Un metodo per verificare se R(X) sia un code-word valido consiste nel dividere R(X) per G(X) e controllare che il resto della divisione sia zero. In questo caso R(X) e un codice valido. Il polinomio

S(X) viene chiamato syndrome polynomial.

Lo svantaggio primario dei codici ciclici `e rappresentato dal fatto che non sono
separabili.

Applicazione

Esercizi presi sul sito del Professore Alessandro Fantechi