Panoramica dei protocolli fisici e data-link per l'IoT

In questa lezione del corso Sistemi e Reti 5 analizzeremo le basi della comunicazione IoT, focalizzandoci sui protocolli di livello fisico e data-link.

Scopri come i dispositivi smart comunicano tra loro attraverso le diverse tecnologie di trasmissione dati, essenziali per comprendere l'architettura dell'Internet of Things.

Unità 0

1. I limiti di IPv4 e la necessita' del passaggio a IPv6
2. IPv6: Logica di indirizzamento e regole di notazione abbreviata
3. IPv6: Tipologie di indirizzi (Unicast, Multicast, Anycast)
4. Struttura e analisi dell'header Datagramma IPv6
5. Domini di broadcast e colli di bottiglia nelle LAN tradizionali
6. Introduzione alle VLAN: isolamento logico e vantaggi
7. Analisi del protocollo IEEE 802.1q: il Tagging del frame Ethernet
8. Architettura VLAN: Porte Access e il loro ruolo
9. Architettura VLAN: Porte Trunk e il trasporto multi-VLAN
10. Architettura VLAN: Le Porte Native e le implicazioni di sicurezza
1. Introduzione al livello Trasporto: multiplexing e demultiplexing
2. Il processo di Segmentazione e il riassemblaggio dei dati
3. L'identificazione delle applicazioni tramite i numeri di porta
4. Porte Well-known, Registered e Dynamic: classificazione
5. Il concetto di Socket (Indirizzo IP + Porta)
6. Trasferimento dati: meccanismi di base dell'affidabilita'
7. Protocollo Send and Wait: funzionamento e limiti
8. Protocollo Sliding Window: ottimizzazione delle prestazioni
9. Il controllo del flusso: bilanciare trasmettitore e ricevitore
10. Il controllo della congestione: evitare il collasso della rete
11. Il protocollo TCP: caratteristiche principali e struttura dell'header
12. TCP: Apertura della connessione (Three-way handshake)
13. TCP: Chiusura della connessione e gestione degli stati
14. Il protocollo UDP: struttura dell'header e assenza di stato
15. UDP vs TCP: scelta del protocollo in base all'ambito applicativo
1. Introduzione al Livello Applicativo: architetture Client-Server e P2P
2. Tipi di servizio: differenze tra servizi orientati e non alla connessione
3. Affidabilita' e tolleranza ai ritardi nelle applicazioni moderne
4. Il World Wide Web e l'architettura HTTP
5. HTTP: Metodi di richiesta (GET, POST) e codici di stato
6. Posta Elettronica: architettura generale (MUA, MTA, MDA)
7. Il protocollo SMTP per l'invio delle email
8. I protocolli POP3 e IMAP per la ricezione: differenze
9. Il trasferimento dei file: architettura del protocollo FTP
10. Connessione dati e connessione di controllo in FTP
11. Diagnostica di rete: ruolo e messaggi del protocollo ICMP
12. Strumenti ICMP in pratica: analisi logica di Ping e Traceroute
13. Il sistema DNS: gerarchia dei nomi a dominio e Root Server
14. DNS: Risoluzione iterativa vs ricorsiva
15. Analisi dei record DNS principali (A, AAAA, MX, CNAME)
1. Introduzione all'Internet of Things: dal M2M all'IoT
2. Componenti di un sistema IoT: sensori, attuatori e gateway
3. L'identificazione degli oggetti: architettura dei sistemi RFID
4. La tecnologia NFC: principi di funzionamento e applicazioni
5. Localizzazione indoor e prossimita': i Beacon (iBeacon, Eddystone)
6. Sistemi ottici di identificazione: Bar code 1D e codici QR
7. Tecnologie di localizzazione outdoor: le reti GNSS (GPS, Galileo)
1. Panoramica dei protocolli fisici e data-link per l'IoT
2. Reti WPAN (Wireless Personal Area Network): Bluetooth Low Energy (BLE)
3. Reti mesh per domotica e sensori: lo standard ZigBee
4. Reti WLAN in ambito IoT: i limiti del WiFi tradizionale
5. Reti LPWAN (Low Power Wide Area Network): concetti base
6. Trasmissione a lungo raggio: La tecnologia di modulazione LoRa
7. Architettura di rete LoRaWAN: End nodes, Gateways e Network Server
8. Livello applicativo IoT: il protocollo MQTT (Publish/Subscribe)
9. Livello applicativo IoT: il protocollo CoAP (RESTful per IoT)
1. I limiti del Cloud Computing per i dispositivi IoT a bassa latenza
2. Architettura Edge Computing: elaborazione locale dei dati
3. Architettura Fog Computing: elaborazione distribuita nella rete
4. La sicurezza in ambito IoT: vulnerabilita' intrinseche e best practices
5. L'IoT nel mondo industriale: definizione e sfide di Industry 4.0
6. Massive IoT: Casi di studio in Smart City, Agriculture e Smart Metering
7. Mission Critical IoT: Remote surgery, guida autonoma e automazione
8. Problematiche sul controllo remoto e l'integrazione con le Web App
9. Problematiche sul controllo remoto e l'integrazione con le Mobile App
1. Introduzione alla sicurezza perimetrale: obiettivi e vettori di minaccia
2. Il Firewall: tipologie (Packet filter, Stateful, Application layer)
3. Il Proxy Server: funzionamento per anonimato, caching e filtraggio
4. Next-Generation Firewall (NGFW): caratteristiche e funzionalita' avanzate
5. Rilevamento delle intrusioni: architettura dei sistemi IDS
6. Prevenzione delle intrusioni: differenza e funzionamento dei sistemi IPS
7. L'architettura a due zone: concetti base per la creazione di una DMZ
8. Implementazione logica e fisica di una DMZ in ambito aziendale
9. Confinamento dei servizi critici: uso combinato di Subnetting e VLAN
10. Accesso di terze parti (ospiti/BYOD): concetti e funzionamento del Captive Portal
1. Le fasi del ciclo di vita di una rete aziendale (modello PPDIOO o simili)
2. L'analisi dei requisiti di business e raccolta dei requisiti tecnici
3. Definizione dei vincoli del progetto: budget, tempo, scalabilita'
4. La progettazione logica: assegnazione indirizzi IP e segmentazione VLAN
5. La progettazione fisica: scelta degli apparati e disegno del diagramma di rete
6. Progettazione della sicurezza: definizione del perimetro e confine con l'esterno
7. Definizione dell'infrastruttura dei servizi (Server farm, servizi Cloud, DMZ)
8. Studio di un caso reale: Analisi e requisiti di una rete scolastica
9. Studio di un caso reale: Progettazione logica e fisica della rete scolastica
10. Sviluppo applicazioni: considerazioni sull'integrazione del software nell'infrastruttura
1. Etica digitale e la figura dell'Ethical Hacker (White Hat vs Black Hat)
2. Metodologia dell'Ethical Hacking: le fasi di un Penetration Test
3. La debolezza del fattore umano: introduzione ai concetti di Social Engineering
4. Tecniche di inganno digitali: Phishing, Spear Phishing e Vishing
5. Tecniche di inganno fisiche e miste: Baiting, Pretexting e Tailgating
6. Difesa attiva: Comportamenti virtuosi per proteggere dati e identita' digitali
1. Interfaccia CLI Cisco IOS: Modalita' User, Privileged e Global Configuration
2. CLI Cisco IOS: Comandi base per configurazione interfacce, hostname e password
3. Richiamo di Subnetting FLSM vs introduzione teorica al concetto di VLSM
4. Esercitazione alla lavagna: Progettazione manuale di un piano VLSM
5. Implementazione su Packet Tracer di un piano di indirizzamento VLSM
6. Protocolli di routing dinamico: Introduzione ai Distance Vector (RIP)
7. Configurazione pratica del Routing tramite protocollo RIPv2
8. Il comando network in RIPv2: analisi dettagliata della dichiarazione delle reti
9. Esercitazione pratica: Rete multi-router completa con subnetting VLSM e RIPv2
10. Troubleshooting del routing RIPv2: l'uso di show ip route e logica di debug
11. Introduzione ad IPv6 su apparati Cisco in Packet Tracer
12. Configurazione delle interfacce per IPv6: l'impiego del comando ipv6 unicast-routing
13. Configurazione manuale degli indirizzi IPv6 e utilizzo del link-local
14. Esercitazione pratica: Implementazione di Routing statico base su reti IPv6
15. Prova pratica valutativa (simulazione): Setup rete base e Routing IPv4/IPv6
1. Packet Tracer: Setup iniziale di uno Switch e configurazione delle porte (Switchport)
2. Creazione e assegnazione VLAN in un'unica sottorete (Standard 802.1Q)
3. Verifica della configurazione VLAN: utilizzo pratico di show vlan brief
4. Creazione e configurazione di connessioni Trunk tra piu' Switch
5. Gestione del traffico Trunk: utilizzo di show interface trunk e Allowed VLANs
6. Identificare il problema del routing inter-VLAN in ambienti puramente layer 2
7. Architettura Router on-a-stick: preparazione dell'ambiente di simulazione
8. Configurazione Router on-a-stick (Pt 1): creazione delle sotto-interfacce
9. Configurazione Router on-a-stick (Pt 2): applicazione del comando encapsulation dot1Q
10. Esercitazione pratica: Rete aziendale multilivello con VLAN e Router on-a-stick
11. I limiti prestazionali del Router on-a-stick e introduzione teorica allo Switch Layer 3
12. Switch L3: Abilitazione del routing IP e configurazione delle interfacce SVI
13. Switch L3: Conversione tra porte instradate e porte switchate (comando no switchport)
14. Esercitazione complessa: Routing inter-VLAN ad alte prestazioni esclusivamente con Switch L3
15. Analisi degli errori: Troubleshooting avanzato su VLAN, porte Trunk e Routing Inter-VLAN
1. Packet Tracer: Creazione topologia logica e fisica per l'implementazione di una DMZ
2. Introduzione alle Access Control List (ACL): regole generali e logica di lettura Top-Down
3. Esercitazione teorica: Il calcolo della Wildcard-mask a partire dalla Subnet Mask
4. Configurazione pratica di ACL Standard: regole di blocco e permesso per IP sorgente
5. Applicazione delle ACL alle interfacce: studio del comando access-group direzionale (in/out)
6. Configurazione pratica di ACL Estese: filtraggio mirato per protocollo e singole porte (TCP/UDP)
7. Esercitazione pratica: Isolamento della zona DMZ tramite l'utilizzo combinato di ACL estese sui router
8. Sicurezza di fascia alta: Introduzione all'appliance firewall Cisco ASA su Packet Tracer
9. Configurazione base interfacce ASA: assegnazione delle zone outside, inside e dmz
10. Gestione automatizzata delle policy tramite l'impostazione dei livelli di sicurezza (security-level)
1. Introduzione all'interfaccia utente di Wireshark e comprensione della modalita' promiscua
2. Selezione dell'interfaccia di rete corretta e test della prima cattura del traffico
3. Analisi della PDU (Pt 1): Ispezione manuale dei frame Ethernet e decodifica dei pacchetti IP
4. Analisi della PDU (Pt 2): Ispezione dei segmenti TCP e studio del Three-way handshake reale
5. Ottimizzazione dell'analisi del traffico: La sintassi e l'utilizzo dei filtri di visualizzazione (display filters)
6. Esercitazione pratica: Cattura di traffico HTTP (in chiaro) per l'analisi di una potenziale sottrazione di credenziali

2. Reti WPAN (Wireless Personal Area Network): Bluetooth Low Energy (BLE)

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