Livello applicativo IoT: il protocollo CoAP

In questa lezione del corso di Sistemi e Reti 5, esploriamo il ruolo fondamentale del protocollo CoAP (Constrained Application Protocol) nell'ecosistema Internet of Things.

Approfondiremo le caratteristiche dell'architettura RESTful adattata ai dispositivi IoT, analizzando come CoAP ottimizzi la comunicazione in ambienti a risorse limitate.

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

1. I limiti del Cloud Computing per i dispositivi IoT a bassa latenza

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