1. MISURE PER LA QUALIFICAZIONE DELLE RETI DI TELECOMUNICAZIONI Anno Accademico 2005/2006 Protocol Analysis and Protocol Analyzers Starring : Vitulano Lucia Visone Silvia Testa Salvatore Tavolaro Diego Rosolia Giosuè Ruotolo Alfonso Director: Leopoldo Angrisani Domenicantonio Grillo

2. Outline  Protocolli e Architetture di Rete  Ciclo di Vita di una Rete ed Analisi di Protocollo  Misurazioni di Analisi di Protocollo  Analizzatori di Protocollo e loro Implementazione  Offerta Commerciale Agilent  Analizzatore di Protocollo J6800A

3.  La convergenza di computer e comunicazioni ha influenzato profondamente il concetto di calcolatori.  Il vecchio modello di un solo computer che soddisfa l’intera necessità di calcolo per l’utente oggi è stato sostituito dalle reti di calcolatori.  Con la crescente importanza dei calcolatori era naturale esaminare il problema del collegamento dei calcolatori affinché potessero essere condivisi da utenti geograficamente distribuiti. Computer Networking (1/3)

4.  Gli anni recenti sono stati testimoni di una crescita esplosiva nello sviluppo e nell’operatività di applicazioni funzionanti in rete.  Il numero di utenti che richiede l’accesso alle reti è sempre in aumento. Questi richiedono una capacità sempre maggiore, prestazioni elevate ed applicazioni all’avanguardia.  Si moltiplicano le possibili applicazioni multimediali (intrattenimento video, telefonia IP, radio Internet, siti www multimediali, teleconferenze, giochi interattivi, mondi virtuali, apprendimento a distanza e molto altro). Computer Networking (2/3)

5.  Nel complesso scenario che si è venuto a creare, il computer networking è possibile solo se le apparecchiature ed i fornitori di servizi si attengono agli standard in materia di protocolli, connettori fisici, interfacce elettriche, topologie e formato dati.  Per assicurare che l’equipaggiamento sia conforme agli standard in vigore viene utilizzata l’analisi del protocollo. Computer Networking (3/3)

6.  Nell’uso comune un protocollo è un codice o un insieme di regole che specificano la corretta procedura per lo scambio di informazioni.  Tale concetto è molto semplice da comprendere se si considera un’analogia con l’uomo. Fondamentalmente un protocollo è un accordo fra le parti che comunicano sul modo in cui deve procedere la comunicazione. Che Cos’è un Protocollo? (1/2)

7. “Quando una donna viene presentata ad un uomo può decidere di porgere la mano. Lui, a sua volta, può decidere di stringerle la mano o di baciarla, a seconda del fatto che sia un avvocato americano in una riunione di affari o una principessa europea ad un ballo ufficiale.” Violare il protocollo rende la comunicazione più difficile, se non del tutto impossibile. Che Cos’è un Protocollo? (2/2)

8.  I protocolli vengono definiti allo scopo di rendere efficiente lo scambio di informazione tra due terminali connessi in rete.  In termini di computer networking, i protocolli si occupano di sincronizzazione, indirizzamento, correzione degli errori, informazioni di controllo, intestazione, trasferimento dati, routing, frammentazione e riassemblaggio, incapsulamento e controllo del flusso. Classificazione dei protocolli (1/2)

9.  Message Framing  Delivery Mechanism  Timing  Control La classificazione dei protocolli avviene in base alle diverse caratteristiche che ciascun protocollo possiede in materia di: Classificazione dei protocolli (2/2)

10. Message Framing (1/2)  Bit-oriented  Byte-oriented  Character-oriented Il messaggio è l’unità logica di informazione che viene trasferita tra due terminali. In questo ambito vi sono tre tipologie di protocolli:

11.  Bit-oriented protocols: usano delle specifiche sequenze di bit per delimitare l’inizio e la fine del messaggio da trasferire ed includono in esso delle informazioni di controllo;  Byte-oriented protocols: usano un header di protocollo che include un particolare conteggio di byte;  Character-oriented protocols: usano degli speciali caratteri di controllo per segnalare l’inizio e la fine del trasferimento dei messaggi. I caratteri di controllo dipendono dal codice dati in uso sulla rete, come ad esempio ASCII oppure EBCDIC. Message Framing (2/2)

12.  Connection-oriented: client e server si scambiano pacchetti di controllo prima di spedire pacchetti contenenti dati reali. Queste procedure dette handshaking allertano client e server in modo che possano prepararsi all’arrivo di pacchetti. E’ previsto un riscontro di avvenuta ricezione dei pacchetti spediti;  Connectionless: non prevede alcuna procedura di handshaking. I dati sono inviati più velocemente e non esiste alcun messaggio di riscontro dell’avvenuta ricezione. Il meccanismo di distribuzione dei dati può essere: Delivery Mechanism

13.  Reti sincrone: sono sincronizzate da un clock principale e trasmettono ad intervalli determinati. Esse sono costose da implementare ma forniscono una trasmissione più efficiente;  Reti asincrone: trasferiscono l’informazione un byte alla volta, senza tener conto di alcuna cadenza temporale (un nodo può trasmettere in un qualsiasi momento ed in modo continuo). Le reti di computer, dal punto di vista temporale, possono esser suddivise in due categorie: Timing

14.  master/slave: la rete è controllata da un nodo principale che regola la trasmissione dati degli altri nodi sulla rete;  peer-to-peer: i nodi della rete possono trasmettere informazione senza dover ottenere alcun permesso e senza vincoli temporali. Il sistema di controllo in una rete di computer può essere: Control

15. Introduzione all’Analisi di Protocollo (1/4)  Due applicazioni, in esecuzione su sistemi di computer diversi, per comunicare tra di loro, devono scambiarsi continuamente, efficientemente e correttamente informazioni.  Si richiede l’esistenza della connessione fisica.  Le caratteristiche fisiche e le specifiche dei mezzi di trasmissione devono esser standardizzate in modo che differenti sistemi di computer possano essere connessi elettricamente tra loro.

16.  Come due persone per comunicare tra di loro devono parlare lo stesso linguaggio, così due diversi sistemi di computer devono parlare lo stesso linguaggio per poter comunicare;  Il flusso di bit che essi si scambiano deve dunque conformarsi ad uno standard che definisca gli schemi di decodifica, l’ordine dei bit e le modalità di rilevazione o correzione di errori. Introduzione all’Analisi di Protocollo (2/4)

17.  Si usa un analizzatore di protocollo per esaminare il flusso di bit e garantire che esso sia conforme agli standards del protocollo che definiscono gli schemi di decodifica, le sequenze di bit e le condizioni di errore.  L’informazione è scambiata in unità logiche; una frame di protocollo, un pacchetto, un messaggio o una cella costituiscono l’unità logica trasmessa sulla infrastruttura fisica della rete di computer. Introduzione all’Analisi di Protocollo (3/4)

18.  In base al tipo di rete e di protocollo in esame viene fissata la dimensione dell’unità logica di base dei dati (ad esempio le frames usate nelle reti Ethernet vanno da 64 a1500 Byte).  Nelle reti c’è più di un percorso tra i dispositivi e i pacchetti contenenti i dati, dunque, devono essere opportunamente indirizzati in modo da attraversare percorsi singoli o multipli attraverso la rete. Introduzione all’Analisi di Protocollo (4/4)

19.  Gli standard assicurano l’interoperabilità tra dispositivi e servizi relativi a differenti fornitori;  Tali standard possono essere definiti e implementati nel settore privato dai fornitori di componenti di computer e di reti (CISCO, IBM) ma il maggior numero di standard e raccomandazioni viene creato da organizzazioni nazionali o internazionali (ANSI, CCITT, ETSI, IEEE, ISO, ITU). Il forum ATM e IETF sono gruppi di lavoro per lo sviluppo di standard per prodotti di networking. Standard Protocollari (1/4)

20.  ANSI (American National Standards Institute): è il rappresentante statunitense dell’ISO. Divulga specifiche per FDDI. ANSI lavora con IEEE per l’approvazione delle specifiche relative alle reti LAN;  ATM Forum: è un gruppo formato da tecnici che lavorano sulle specifiche ATM;  CCITT (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony): fa parte dell’ITU. Si occupa di raccomandazioni in materia di telefonia e interfacce di comunicazione dati. CCITT è responsabile per X.25, X.75, X.21 e ISDN; Standard Protocollari (2/4)

21.  ETSI (European Telecommunications Standards Institute): è l’equivalente Europeo dell’ANSI. Definisce specifiche per il settore delle TLC;  IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers): è responsabile per il livello fisico e di collegamento per le reti LAN come IEEE 802.3 CSMA/CD e IEEE Token-Ring. IEEE è un membro dell’ANSI;  IETF (Internet Engineering Task Force): è un gruppo tecnico formato da rappresentanti dell’industria che divulga standard per TCP/IP; Standard Protocollari (3/4)

22.  ISO (International Standards Organization): divulga standard internazionali per la comunicazione dati come OSI (Open Systems Interconnection);  ITU (International Telecommunication Union): divulga standard per le telecomunicazioni. Specifica alcuni standard per ATM. Standard Protocollari (4/4)

23. I protocolli sono caratterizzati da regole semantiche e sintattiche.  Semantica: fa riferimento al significato dell’informazione contenuta nei pacchetti di dati, includendo informazioni di controllo per la coordinazione e il trattamento degli errori;  Sintassi: fa riferimento alla struttura, all’adattamento, all’ordine del protocollo includendo il formato dei dati ed il livello del segnale. L’analisi di protocollo riguarda sia la sintassi che la semantica dei protocolli. Regole Semantiche e Sintattiche

24.  Un analizzatore di protocollo è un sistema dedicato, special-purpose, che agisce come un nodo di rete.  A differenza di un tipico nodo di rete, tuttavia, monitora e cattura tutto il traffico di rete per farne analisi e testing.  Il termine analizzatore di protocollo fu introdotto all’inizio degli anni 80 per descrivere una nuova classe di prodotti, dedicati al testing in serie dei dati sulle reti di telecomunicazione.  Questi primi prodotti fornivano un set di funzioni, focalizzate all’analisi dei protocolli di comunicazione e alla verifica della loro conformità agli standards. Primi Analizzatori di Protocollo (1/2)

25.  Questa classe di prodotti si è sviluppata velocemente, includendo supporti per ogni tipo di computer, rete di telecomunicazione, architettura e protocollo.  Prodotti di tal tipo consentono: il confronto delle frames di dati con gli standard protocollari (protocol decodes); il caricamento della rete, generando traffico, per congestionare la rete; il monitoraggio delle prestazioni di rete con analisi statistiche.  Le misurazioni possibili vanno estese ad un ampio set di applicazioni: troubleshooting, network performance monitoring, network planning, network security, protocol conformance testing, network equipment development. Primi Analizzatori di Protocollo (2/2)

26. Necessità dell’Analisi di Protocollo (1/3)  Chi progetta, implementa e lavora con reti costituite da un gran numero di computer deve costantemente fronteggiare problemi legati a guasti interni alla rete, colli di bottiglia, errate configurazione e ritardi.  I managers di rete fanno uso di una grande varietà di tools e di metodologie per l’installazione ed il mantenimento delle reti.  I tools per l’analisi di protocollo forniscono ad essi una sorta di finestra sulla rete per osservare ed analizzare il traffico di rete.

27.  Mentre nuove tecnologie e componenti di rete a prestazioni sempre più elevate vengono introdotti sul mercato, si sta sviluppando la tendenza a ridurre fortemente i costi, incrementando le prestazioni.  Man mano che i progetti di nuove architetture di rete diventano sempre più affidabili, i fattori trainanti di costo e prestazioni escludono la possibilità di includere capacità estensive di autoanalisi all’interno della rete stessa.  Tools addizionali come sistemi di network management, sistemi di monitoraggio distribuiti ed analizzatori di protocollo sono necessari per garantire che il tempo di downtime del servizio, con conseguenti costi e perdita di produttività, sia minimo.  Tali tools impiegano protocolli di analisi per implementare le necessarie funzionalità di testing. Necessità dell’Analisi di Protocollo (2/3)

28.  L’analisi di protocollo consta di specifiche operazioni che l’utente esegue per localizzare il problema all’interno della rete o per monitorarne le prestazioni.  L’utente invoca misurazioni specifiche, come la decodifica di protocollo o delle statistiche di protocollo, per poter eseguire tali operazioni.  Per acquisire statistiche relative ad un particolare nodo o ad un insieme di nodi, è necessario un opportuno set up dei filtri, con specifici indirizzi di rete. Necessità dell’Analisi di Protocollo (3/3)

29. Un’architettura di rete è il progetto e la struttura di una rete di computer è definita dalla sua implementazione fisica, dalle pile protocollari e dalla topologia  Proprietarie  Proprietarie: sviluppate dai fornitori, possono essere o meno accessibili ad esterni (ad esempio l’IBM Systems Network Architecture);  Pubbliche  Pubbliche: si tratta di implementazioni largamente diffuse ed usate in ambito pubblico (ad esempio l’architettura di rete TCP/IP);  Standard: sviluppate da organizzazioni nazionali ed internazionali deputate alla stesura degli standards (ad esempio le specifiche della rete X.25 definite dal CCITT). Le specifiche che caratterizzano l’architettura si definiscono: Protocolli ed Architettura di Rete

30.  L’ISO (International Standard Organization) ha definito un modello di riferimento per la comunicazione all’interno di una rete di computer, detto OSI (Open System Interconnection);  Il modello OSI ha una struttura gerarchica a sette livelli;  Ad ogni livello corrisponde una specifica funzione;  Ogni livello n fornisce uno o più servizi al livello n+1;  Sistemi complessi sono creati assemblando tecnologie differenti, la cui interoperabilità è garantita dalla presenza di interfacce;  Con una struttura a livelli si possono sostituire componenti mantenendo le interfacce e incapsulando i cambiamenti all’interno dei livelli, oppure sostituendo le interfacce stesse;  La sostituzione dei livelli avviene senza discutere l’intera architettura del sistema. Modello di Riferimento OSI (1/2)

31. Esistono tre differenti tipi di connessione:  Connessione fisica:  Connessione fisica: collegamento effettivamente esistente tra due terminali di rete.  Connessionesoftware:  Connessione software: relativa ai livelli sul medesimo terminale.  Connessionelogica:  Connessione logica: si riferisce al collegamento tra entità paritarie tra sorgente e destinazione. Modello di Riferimento OSI (2/2)

32.  La topologia della rete definisce il livello fisico della rete (configurazione elettrica e percorso logico del flusso d’informazione);  Un analizzatore di protocollo viene connesso elettricamente alla rete in esame. In alcune topologie di rete può essere opzionalmente un elemento attivo nel normale protocollo del livello MAC oppure può essere un osservatore passivo;  Le topologie di rete possono classificarsi come segue: Bus Star Ring Mesh Point-to-Point  Oggi le interconnessioni di rete più complesse sono una combinazione di due o più delle topologie di rete elencate. Topologie di Rete

33.  Tutti i dispositivi di rete sono connessi ad un mezzo fisico comune detto Bus;  Il cammino logico dell’informazione coincide con quello elettrico e l’informazione è condivisa ed accessibile ad ogni nodo della rete;  La più diffusa rete con topologia bus è la rete Ethernet 10base2;  L’analizzatore di protocollo è connesso come un generico nodo della rete ed accede a tutto il traffico che viaggia sul Bus. Topologia Bus

34.  Tutti i dispositivi della rete sono connessi ad un elemento centrale. Le connessioni elettriche vengono commutate affinché essi possano comunicare tra loro;  Il commutatore al centro è solitamente un hub o uno switch (elemento di livello 2);  L’ analizzatore di protocollo accede solo al traffico sul segmento dello switch al quale è connesso. Topologia Star

35.  Tutti i terminali sono connessi ad un mezzo comune che è ripiegato su se stesso a formare un anello;  Lo scambio dell’informazione è coordinata dal possesso di una speciale frame detta token;  Quando non è in possesso del token, il terminale si limita ad ascoltare il traffico sull’anello;  Tutti i nodi hanno accesso all’intero traffico che circola sull’anello;  Esempi di reti con tale topologia sono l’FDDI e l’IBM Token Ring.  L’analizzatore di protocollo è connesso all’anello come un generico nodo di rete e può catturare tutto il traffico. Topologia Ring

36.  Tale topologia sfrutta il concetto di ridondanza fisica, poiché interconnette molti nodi in modo da formare dei cammini multipli attraverso la rete.  Una rete con topologia Mesh è molto affidabile, infatti in caso di congestione o guasto su uno o più link di comunicazione, il traffico-dati può essere dirottato su un differente percorso.  L’ affidabilità ottenibile si paga al prezzo di complessità e costi elevati. Topologia Mesh (1/2)

37.  Si distinguono tre differenti tipi di commutazione: : Commutazione di circuito: un percorso dedicato permette a due terminali di comunicare. Si ha una trasmissione affidabile ma non si fa un uso efficiente delle risorse di banda della rete, con costi maggiori rispetto ad un sistema a commutazione di pacchetto; : Commutazione di pacchetto: I dati da trasferire vengono frammentati in una serie di frames o pacchetti, inviati separatamente attraverso la rete; : Commutazione di messaggio: un intero messaggio viene inviato sulla rete, come in una rete a commutazione di pacchetto, senza stabilire alcun percorso dedicato per la comunicazione.  Tecnologie che usano tale topologia sono: X.25,Frame-relay, ISDN, ATM.  L’analizzatore di protocollo può catturare tutto il traffico sul segmento al quale è collegato. Topologia Mesh (2/2)

38.  In una topologia di rete di tal tipo due terminali sono connessi direttamente l’uno all’altro;  Il cammino elettrico ed il flusso logico dell’ informazione sono su percorso semplice e diretto;  Un esempio di tecnologia con topologia point-to-point è fornito da 100baseT Fast Ethernet);  L’analizzatore di protocollo è collegato in serie agli end-point della rete e cattura tutto il traffico tra i due terminali. Topologia Point-to-Point

39. Topologia di rete Esempi Cosa può analizzare un analizzatore Bus10Base2 EthernetL’ analizzatore accede a tutto il traffico sul segmento. Star10Base-T Ethernet 100Base-T Fast Ethernet L’ analizzatore accede solo al traffico sul segmento della stella al quale è connesso. RingToken-Ring FDDI L’ analizzatore vede tutto il traffico sull’ anello. Può essere un osservatore attivo all’ interno del protocollo o può essere connesso elettricamente all’anello, ma non partecipe. Mesh (switched)X.25, Frame-Relay, ISDN, ATML’ analizzatore vede tutto il traffico sul segmento al quale è connesso. Point - to - PointModem, 100Base-T Fast EthernetL’ analizzatore accede solo al traffico tra due dispositivi. L’analizzatore è connesso in serie con un cavo ad Y, un pannello di patch o con un monitor point. Analisi delle Topologie di Rete

40.  I dispositivi di interconnessione di rete influenzano ulteriormente la capacità di analisi del traffico sulla rete di un analizzatore di protocollo; bridged LAN  In una bridged LAN, ad esempio, i bridges permettono il passaggio di tutto il traffico di rete, consentendo all’analizzatore l’accesso a tutte le informazioni di protocollo sulla rete; routed environment  In un ambiente in cui sono presenti dei routers (routed environment), questi ultimi filtrano il traffico in base al protocollo e all’indirizzo di destinazione e l’analizzatore di protocollo può vedere solo il traffico che attraversa il router posto sul segmento di rete al quale è connesso. Connettori di Rete ed Analizzatori di Protocollo

41.  Il livello fisico in una pila protocollare è responsabile della trasmissione fisica del flusso di bit.  Le specifiche del livello fisico includono: Caratteristiche meccaniche: Caratteristiche meccaniche: relative ai connettori di rete; Caratteristiche elettriche: Caratteristiche elettriche: specificano il livello di tensione ed i parametri di sincronizzazione; Caratteristiche funzionali: Caratteristiche funzionali: indicano come convertire il segnale analogico in segnale digitale, includendo dati, informazioni di controllo e di sincronizzazione e tensione di riferimento; Caratteristiche procedurali: Caratteristiche procedurali: determinano le modalità di trasmissione e di ricezione del segnale. Implementazione del Livello Fisico (1/2)

42.  Il livello fisico determina le modalità di connessione fisica dell’analizzatore di protocollo alla rete sotto test.  In una rete con topologia point-to-point, ad esempio, ci sono tre differenti modalità di connessione: Il cavo può essere disconnesso e l’analizzatore di protocollo può essere connesso in serie tra le due connessioni di rete; Per connettere l’analizzatore di protocollo alla rete sotto test si può usare un pannello di patch, configurato permanentemente nella rete, che permette la connessione tra le interfacce elettriche delle linee d’ingresso e di quelle di uscita; Alcuni dispositivi in una rete con topologia point-to-point sono forniti di speciali porte “monitor” per il testing. Implementazione del Livello Fisico (2/2)

43.  Il modello OSI definisce le modalità di progettazione dei protocolli e delle reti, affinché possano operare in un ambiente “aperto”.  La suite di protocolli ISO è implementata in conformità a tale modello.  I differenti fornitori offrono delle architetture di rete che hanno implementazioni molto diverse tra loro, basate su un modello gerarchico, ma spesso non conformi al modello OSI.  Su una stessa rete fisica possono coesistere architetture multiple di rete che tipicamente non interagiscono tra loro;  Ogni differente architettura di rete fornisce le stesse funzioni, ma queste possono essere eseguite in strati diversi della pila protocollare o in strati multipli per poi essere combinate in un unico strato. Pile Protocollari

44. OSI Reference Model Protocol Layer ISO Protocol Stack Protocols and Protocol Standards TCP/IP Protocol Stack Protocols and Protocol Standards ApplicationFTAM (File Transfer Access and Management) ISO 8571/8572 FTP (File Transfer Protocol) PresentationCOPP(Connection Oriented Presentation Protocol) ISO 8823 SessionCOSP (Connection Oriented Session Protocol) ISO 8327 TransportCOTP (Connection Oriented Transport Protocol) ISO 8073 TCP (Transmission Control Protocol) NetworkCLNP (Connectionless Network Protocol) ISO 8473 IP (Internet Protocol) Data Link Logical Link Control LLC (Logical Link Control) IEEE 802.2 Media Access ControlCSMA/CD Ethernet IEEE 802.3 Physical10Base-T Confronto tra ISO e TCP/IP (1/2)

45.  TCP/IP è il protocollo diffusamente usato nella rete Internet, nato dal progetto statunitense DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).  E’ ormai una realtà affermata perché rende molto agevole l’implementazione delle architetture di rete.  La pila protocollare ISO è un approccio completo ma piuttosto pesante per la progettazione di un architettura di rete.  Un’architettura di rete è basata su un sistema operativo di rete (Network Operating System) che fa uso di una pila protocollare.  Un NOS è un’entità software che fornisce servizi fungendo da interfaccia tra la rete ed il sistema di computer. Confronto tra ISO e TCP/IP (2/2)

46. Incapsulamento di una Frame (1/2)  In una pila protocollare tutte le informazioni di protocollo provenienti da un particolare livello della pila vengono incapsulate come dati nel livello sottostante.  Si consideri come esempio un’applicazione FTP (File Transfer Protocol), che può essere eseguita su una pila protocollare TCP/IP: I dati provenienti dalla sorgente, giunti al livello applicazione, vengono incrementati con dei bit di controllo, che costituiscono l’header; La procedura viene ripetuta su tutti i livelli ed ognuno di essi attaccherà il proprio header ai dati provenienti dal livello superiore; In ricezione si preleva l’header corrispondente a ciascun livello della pila; I rimanenti dati sono inviati al livello superiore fino a raggiungere l’host di destinazione.

47.  Il livello Data Link è formato da due sottolivelli.  Il livello MAC (Media Access Control) regola l’accesso al mezzo da parte di più utenti.  Il livello 2 della pila TCP/IP esplica funzioni di framing, controllo d’errore e di flusso.  Il sottolivello MAC esegue solo le prime due di tali funzioni.  Per completare il livello Data Link è stato introdotto il sottolivello LLC (Logical Link Control). Incapsulamento di una Frame (2/2)

48.  Ogni architettura di rete possiede una propria pila protocollare, caratterizzata da differenti livelli che, in molti casi, hanno funzioni equivalenti a quelle del modello OSI.  Nonostante la grande varietà di protocolli, alcune funzioni di base sono comuni a tutti;  Tali funzioni svolgono la maggior parte del lavoro all’interno dell’architettura di rete e per questo sono più sensibili ad eventuali malfunzionamenti della stessa;  Costituiscono pertanto i punti di maggior interesse per il monitoraggio delle prestazioni della rete.  L’analisi di protocollo viene utilizzata per esaminare l’informazione protocollare che esegue tali funzioni. Funzioni del Protocollo (1/6)

49. Le funzioni di maggior interesse nell’analisi di protocollo sono le seguenti: Sincronizzazione Indirizzamento Correzione d’errore Header e controllo Payload Routing Frammentazione e riassemblaggio Incapsulamento Controllo di flusso Funzioni del Protocollo (2/6)

50.  Sincronizzazione Utilizzata per determinare l’inizio e la fine di una frame d’informazione; Essa è realizzata con diverse segnalazioni quali sequenze specifiche di bit o di caratteri.  Indirizzamento Le frames contengono gli indirizzi della sorgente e del destinatario; L’ indirizzamento può essere fatto al livello 2 o 3; L’ indirizzamento può essere svolto anche a livello Rete mediante indirizzi logici detti di rete; A livello 2 l’ indirizzamento viene svolto point-to-point mentre a livello 3 viene svolto end-to-end; Alcuni elementi di rete, quali i routers, possono manipolare gli indirizzi per rendere più agevole il routing delle frames attraverso la rete. Funzioni del Protocollo (3/6)

51.  Correzione d’errore La trasmissione delle frames è sempre soggetta ad un rumore addizionale che può causare errori nella valutazione del singolo bit; Il protocollo può prevedere la rivelazione d’errore e la correzione automatica, la richiesta di ritrasmissione o può ignorare l’eventuale presenza di errori; Spesso la rivelazione è agevolata dalla presenza di una Frame Check Sequences.  Header e Controllo L’ header ed i campi di controllo delle frames contengono l’informazione necessaria per gestire le operazioni di protocollo come priorità, indirizzamento, routing, informazioni di comando e di risposta. Funzioni del Protocollo (4/6)

52.  Payload La maggior parte delle frames contiene dati; Alcune frames invece contengono solo specifiche informazioni di rete e non includono un campo dati; Ogni livello protocollare considera l’informazione proveniente dal livello superiore come dati.  Routing I routers vengono usati per connettere reti di differenti estensioni fornendo l’accesso a più ampi internetworks; Gli ambiti di rete risultanti sono costituiti da LANs e WANs spesso implementate con protocolli ed architetture di rete molto diverse ma il routing garantisce l’interoperabilità tra un protocollo e l’altro; Le frames trasmesse sulla rete contengono informazioni di routing per rendere più agevole il loro stesso trasferimento. Funzioni del Protocollo (5/6)

53.  Frammentazione e riassemblaggio Per assicurare una trasmissione efficiente delle frames è spesso opportuno limitarne la dimensione, dividendole in frammenti che devono essere successivamente riassemblati in ricezione.  Incapsulamento Molte frames devono attraversare diverse reti intermedie prima di giungere a destinazione; Per favorire le transizioni tra reti differenti, le frames vengono incapsulate all’interno di altre frame adatte a protocolli differenti; Ad esempio le frames TCP/IP possono essere incapsulate in altre relative al protocollo Frame-relay.  Controllo di flusso Nodi differenti su una rete possono avere diverse capacità di trasmissione e ricezione dei dati; I due terminali pertanto negozieranno preventivamente il tasso di trasferimento dei dati per evitare eventuali perdite. Funzioni del Protocollo (6/6)

54. Ciclo di Vita della Rete e Analisi di Protocollo  Emerging phase: vi sono poche infrastrutture di rete e pochi utenti. La tecnologia di networking è ancora in fase di sviluppo;  Growth phase: Una volta convalidata la tecnologia si entra in questa fase (crescita); il numero di installazioni di rete e degli utenti cresce rapidamente;  Mature phase: la rete giunge “a regime”. La tecnologia è largamente sviluppata ed ampiamente diffusa. Il numero di nodi diventa stabile nel tempo. Ci sono diverse fasi nella progettazione e nello sviluppo delle tecnologie di rete:

55. Cicli di Vita della Rete e Analisi Necessarie (1/2)  Research and development  Commissioning  Installation  Maintenance

56.  Ingegneri R&D  Sviluppatori di rete  Ingegneri R&D  Sviluppatori di rete  Progettisti di rete  Installatori di rete  Ingegneri di rete  Tecnici di rete  Manager di rete  Tecnici di rete  Ingegneri di rete Ricerca e sviluppo Commisioning Installazione Manutenzione Cicli di Vita della Rete e Analisi Necessarie (2/2)

57. Research and Development (1/2) Questo stage ricorre tipicamente nella emerging e growth phase nel ciclo di vita di una rete.  Studio dello stato dell’arte  Sviluppo nuove architetture e nuove attrezzature di rete  Grande impiego degli strumenti di analisi di protocollo Test su diversi scenari di traffico e controllo prestazioni

58. Research and Development (2/2)  Design to perform: l’elemento di rete è progettato per eseguire in modo corretto specifiche funzioni, garantendo un buon rapporto qualità-prezzo sull’apparato di rete, o meglio sul suo prototipo, vengono eseguiti molteplici operazioni di misurazioni e molteplici test utili a valutarne le prestazioni e l’efficienza  Design to conform: verificata la funzionalità e l’efficienza dell’apparato di rete, il passo successivo consiste nel redigere un documento scritto che viene “lanciato” su un analizzatore di protocollo (protocol tester). Tale protocol tester stabilisce se l’elemento di rete è conforme a particolari standard nazionali ed internazionali relativi al mondo delle telecomunicazioni  Design to interoperate: i nuovi apparati di rete, devono garantire non solo prestazioni migliori, ma anche l’interopebilità con gli elementi di rete già operanti e, dal punto di vista tecnologico, più obsoleti

59. Commisioning  È la fase in cui la nuova struttura di rete è installata  L’obiettivo principale in questa fase è quello di eseguire test sul nuovo dispositivo in una situazione reale  Si verifica l’interoperabilità con il resto della rete Necessità di simulare la rete

60. Installation  Garantisce l’esatta istallazione dei nuovi elementi di rete  Le procedure di misurazione e di collaudo inerenti alla fase di istallazione dipendono principalmente da tre fattori: Complessità della tecnologia istallata Completo sviluppo della tecnologia Costi di post-istallazione I tools di analisi controllano la correttezza degli scambi dei messaggi dei protocolli

61. Maintenance (1/2) Fase di manutenzione che interviene una volta installato il dispositivo, atta a controllare e ottimizzare le prestazioni. In questa fase il testing è concentrato sulla raccolta ed elaborazioni delle frame protocollari, raccolta delle statistiche delle prestazioni. ITU-T Recommendation M.20 definisce 3 distinte tipologie di manutenzione:  Manutenzione preventiva  Manutenzione correttiva  Manutenzione controllata

62.  La manutenzione preventiva definisce una strategia di controllo pianificato delle apparecchiature in intervalli di tempo predeterminati, la cui pianificazione è fatta in modo da minimizzare la probabilità di malfunzionamenti.  La manutenzione correttiva subentra in caso di rivelazione di un guasto.  La manutenzione controllata prevede la realizzazione di una sovrastruttura di controllo centralizzata capace di monitorare costantemente le attività della rete. Maintenance (2/2)

63. Tools per la gestione delle reti  Networks management systems  Distributed monitoring systems  Protocol analyzers  Handheld test tools Le capacità di misurazione che si realizzano nell’analisi di protocollo sono incluse in molti dispositivi presenti sul mercato. Tali strumenti permettono a chi li utilizza di monitorare le prestazioni della rete e di diagnosticare eventuali problemi. Di seguito viene riportata una classificazione di tali strumenti:

64. Networks management systems  Sono molto complessi, sofisticati e di conseguenza costosi.  Forniscono un’ampia veduta della rete mostrando tutti i segmenti e le interconnessioni all’interno di essa.  Consentono una diagnostica completa.  In questi strumenti vi sono molte applicazioni per la gestione della rete.

65. Distributed monitoring systems  Sono dei dispositivi ibridi (in particolare una via di mezzo tra i sistemi di gestione e gli analizzatori).  Sono dediti al monitoraggio delle prestazioni e forniscono una buona capacità di diagnostica.  Rilevano le statistiche del traffico ed inviano i risultati alle applicazioni di gestione che girano sulle workstation o sui terminali.

66. Protocol Analyzers  Vengono installati su dei segmenti o dei punti di interconnessione “critici” cioè soggetti a problemi e che quindi richiedono il testing.  Tali analizzatori devono essere leggeri, compatti e di semplice configurazione.  In genere possono essere delle applicazioni software che girano su dei PC con un’interfaccia standard di rete.

67.  Tipicamente verificano la connettività a livello fisico. Vengono impiegati per specifici problemi di rete quali guasti a livello fisico. Handheld Test Tools

68. Analisi di Protocollo Nella rete ci possono essere diversi tipi di problemi, compito del network manager è di controllare la rete, localizzare e isolare gli errori quando si verificano.  Gestire le configurazioni di rete  Assicurare la banda e le prestazioni ai clienti  Controllare la sicurezza dei pacchetti trasmessi Necessità di strumenti di analisi !

69. Applicazioni dell’Analisi di Protocollo  Window into the network  Fault isolation and troubleshooting  Performance monitoring  Network baselining  Security  Stress testing  Network mapping  Connectivity testing  Conformance testing

70. Window into the network Permette al network manager di ottenere una stima del comportamento della rete attraverso la visione dei pacchetti che la attraversano. Alcuni problemi possono essere risolti velocemente. rete

71. Fault isolation and Troubleshooting  Questa metodologia consiste nell’osservare la presenza di un problema, raccogliere dati relativi ad esso, formulare delle ipotesi e provare e riprovare le ipotesi. Questo processo è ripetuto fin tanto che il problema è risolto.  L’analisi di protocollo è usata nel processo di troubleshooting, in un primo momento per osservare che un problema sta accadendo, poi per raccogliere dati sul problema in questione e infine per monitorare la rete con le correzioni apportate.

72. Performance monitoring  Serve per determinare l’utilizzo della rete, gli errori che stanno avvenendo, le applicazione che si stanno eseguendo, gli utenti registrati e per capire se la capacità della rete è sufficiente.  Nel breve periodo questa applicazione può servire per il troubleshooting dei problemi mentre nel lungo periodo può servire per determinare i profili di traffico e ottimizzare la configurazione e la topologia della rete.

73. Network baselining Questa applicazione serve per determinare il profilo di una particolare rete nel tempo. Il profilo è definito attraverso dati statistici che includono: mappe della rete, numero di utenti, protocolli in uso, informazioni di errore e livelli di traffico. Queste informazioni possono essere utilizzate per generare reports che descrivono la topologia della rete, le prestazioni e le operazioni che si compiono su di essa. Network mapping I tools dell’analisi di protocollo, in questo caso, sono usati per fornire automaticamente una lista di nodi di tutti gli utenti connessi al fine di creare una mappa della rete e di facilitare il troubleshooting.

74. Security Siccome le reti sono interconnesse su scala globale, può succedere che le reti vengono violate da accessi non autorizzati. Attraverso i tools dell’analisi di protocollo, con filtri, trigger, capacità di decodifica, è possibile rilevare queste intrusioni. Stress testing Molti errori della rete sono intermittenti e possono essere ricreati solo generando traffico per congestionare la rete e ricreare le situazioni di errore. Attraverso questi tipi di test è possibile scoprire molti problemi della rete.

75. Conformance testing Questo tipo di test è usato per verificare che le interfacce siano tutte compatibili ai vari standard e che quindi possano “parlare” tra loro. Tale tipologia di test è “ben stabilita” dallo standard ISO 9646 Connectivity testing Un analizzatore di protocollo può, in questo caso, diventare un nodo della rete e mandare delle frame (come i ping) alle varie interfacce di rete per determinare se esse sono attive, inoltre è possibile misurare anche il tempo di risposta.