Le Reti. Categorie di reti (1)

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1 Le Reti Una rete è un insieme di sistemi: computer, periferiche e dispositivi di connessione. 1 Categorie di reti (1) Reti paritarie o Peer to peer Reti i cui nodi hanno tutti le stesse caratteristiche: non c è una suddivisione di compiti. Solo reti piccole e senza funzioni avanzate di gestione, ad esempio una piccola rete domestica. Reticlient server Reti in cui uno o più nodi (server) forniscono servizi agli altri nodi (client). I server forniscono funzioni avanzate di gestione della rete. 2 1

2 Reti paritetiche (Peer to peer) Sono reti in cui non ci sono divisioni di compiti tra i computer collegati, ogni computer ha il suo spazio di memorizzazione autonomo, che può o meno essere condiviso con gli altri. Queste reti vanno bene per connessioni molto limitate in quanto non si possono portare avanti politiche valide di sicurezza dei dati. KXE 3 Reti Client - Server In una rete di questo tipo i client sono i computer che utilizzano i servizi di altri computer detti server In queste reti si possono gestire, in modo centralizzato, molte funzioni tra cui: gli accessi degli utenti e le politiche di protezione dei dati. computer FOLHQW FOLHQW FOLHQW FOLHQW 4 2

3 Categorie di reti (2) /$1 /ocal $rea 1etwork (rete locale) Limitata a un edificio: un azienda, una scuola, ecc. :$1 :ide $rea 1etwork (rete geografica) Estesa su grandi distanze 5 Perché realizzare una rete? Per consentire lo scambio di informazioni fra più sistemi (trasferimenti di file, posta elettronica) Per condividere risorse (hardware e software: ad esempio una stampante di rete o un programma) fra diversi posti di lavoro 6 3

4 Hardware di rete Tutte le reti, peer to peer o client server, hanno la seguente struttura fisica NIC (1etwork,nterface &ard) cablaggio Dispositivo di connessione (hub o switch) 7 Schede di rete (NIC Network Interface Card) Le schede di rete sono generalmente installate all interno del computer e gli permettono di scambiare dati con la rete. Sul retro del computer compare la parte terminale della scheda, dove si inserisce il cavo di rete. Portatili e notebook hanno schede di rete differenti (formato PCMCIA), e occupano uno slot che si trova solitamente su uno dei lati. Le NIC utilizzate attualmente sono di tipo Ethernet LAN, tecnologia codificata nello standard IEEE che usa il protocollo CSMA-CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection). Dello standard Ethernet iniziale operante a 10 Mb/s sono state sviluppate varie versioni via via più veloci: Fast Ethernet operante a 100 Mb/s (la più utilizzata attualmente nelle LAN) Giga Ethernet operante a 1 Gb/s (utilizzata soprattutto nelle dorsali aziendali) 8 4

5 Supporti di trasmissione per LAN Reti wired Rame Fibra ottica UTF (doppino non schermato) STF (doppino schermato) Cavo coassiale Reti wireless Onde radio 9 Supporti di trasmissione per LAN wired Il cavo coassiale, simile ai cavi per la televisione, non viene quasi più utilizzato a favore del doppino telefonico (più economico) Il doppino (denominato anche 10BaseT), che viene usato di norma nelle nuove installazioni ed è conforme a diversi standard quali, per esempio, il doppino non schermato (UTP, Unshielded Twisted Pair) di Categoria 3 (RJ 11), utilizzato nelle linee telefoniche tradizionali, e quello di Categoria 5 (RJ 45), sempre più spesso usato nelle attuali reti dati (e in quelle miste dati/fonia). Le fibre ottiche, che generalmente vengono riservate ai collegamenti più importanti delle grandi reti. Si tratta di un cablaggio che serve per portare grandi quantità di dati a grande velocità ed è particolarmente costoso ma è immune alle interferenze elettromagnetiche 10 5

6 Reti wireless Utilizzano trasmissioni radio e consentono di collegare i nodi della rete attraverso apparati centrali di distribuzione del segnale detti Access Point (AP) che possono permettere anche il collegamento a reti cablate. Sono possibili anche collegamenti punto-punto. Per poter essere collegato alla LAN wireless il computer deve essere munito di una scheda di rete wireless e trovarsi all interno dell area coperta dal segnale radio LAN Le reti wireless usano i protocolli standard: IEEE b che consente velocità fino a 11 Mb/s e IEEE g con velocità fino a 54 Mb/s 11 Dispositivi hardware presenti nelle reti firewall Hub (concentratore) dispositivo a cui fanno capo i computer di una LAN Switch (commutatore) dispositivo a cui fanno capo più LAN Router (instradatore) dispositivo per il collegamento di una o più reti a un ISP 12 6

7 Hub Gli hub, o ripetitori, sono i dispositivi che collegano fra di loro gruppi di utenti, costituiscono quindi il punto di aggregazione di tutti i cavi collegati ai PC. Ogni pacchetto di dati proveniente da un computer viene ricevuto dall hub su una porta e viene automaticamente trasmesso a tutte le altre. Tutti gli utenti collegati a un hub o a una serie di hub connessi in cascata si trovano nello stesso segmento di rete e condividono la stessa larghezza di banda (la velocità, per così dire). Per esempio, nel caso della comune rete Ethernet, la banda di 10 Mbps viene condivisa in modo tale per cui se un utente sta trasmettendo dei dati, gli altri utenti rimangono in attesa e potranno trasmettere successivamente. Si può anche dire, in termini di modello ISO-OSI (vedi più avanti), che questi dispositivi lavorano a livello Switch Gli switch svolgono la stessa funzione degli hub, ma sono più potenti e intelligenti. In primo luogo, offrono una larghezza di banda maggiore agli utenti, perché la banda non è condivisa, ma dedicata: se si tratta di 10 Mb/s, ogni utente ha a disposizione i propri 10 Mb/s, da non dividere con nessuno. Inoltre uno switch invia i pacchetti di dati solo alle porte specifiche dei destinatari, questo avviene perché legge le informazioni con l indirizzo di ogni pacchetto. Per isolare la trasmissione dalle altre porte, lo switch stabilisce una connessione temporanea tra la sorgente e la destinazione, chiudendola al termine della conversazione. Si può anche dire, in termini di modello ISO OSI, che questi dispositivi lavorano a livello

8 Router Dispositivo di livello 3 della pila ISO-OSI (strato di rete) che determina il percorso ottimale per poter instradare i pacchetti da una rete all altra. Viene anche usato per connettere una o più reti locali a Internet. 15 Firewall Un firewall è un meccanismo di protezione di reti locali o singoli computer, collegati a Internet, contro intrusioni dall esterno o ricezione di particolari tipi di informazioni. Esistono Firewall software un programma che filtra le informazioni in arrivo dall esterno Firewall hardware un computer o un router programmato per svolgere funzioni di filtro 16 8

9 Le tre architetture di base delle LAN (1) A Stella (Star) ACatena (Bus) Ad Anello (Ring) 17 Collegamento a stella I computer sono tutti collegati a un nodo centrale che gestisce il traffico sulla rete, Vantaggi: Facilità di gestione: tutte le comuniczioni avvengono attraverso il nodo centrale Santaggi: Un problema sul nodo centrale blocca tutta la rete 18 9

10 I computer sono tutti collegati a un anello, Collegamento ad anello Vantaggi: Se un nodo si blocca può essere bypassato e la rete continua a funzionare Svantaggi: Possono verificarsi collisioni in quanto tutti i nodi trasmettono sullo stesso anello: sarà compito dei protocolli risolvere il problema 19 I computer sono tutti collegati a una linea, Collegamento a bus Vantaggi: Se un nodo si blocca può essere bypassato e la rete continua a funzionare Svantaggi: Possono verificarsi collisioni in quanto tutti i nodi trasmettono sulla stessa linea: sarà compito dei protocolli risolvere il problema 20 10

11 Protocolli di Comunicazione Ogni collegamento tra più sistemi, oltre all hardware necessario alla connessione fisica, ha bisogno di una serie di regole e convenzioni a cui tutti i sistemi collegati si devono attenere durante la comunicazione. A tali regole e convenzioni condivise si dà il nome di Protocollo I protocolli definiscono tra l altro: le regole per iniziare e terminare una comunicazione i formati delle informazioni scambiate le procedure per il controllo degli errori le tecniche di instradamento dei messaggi metodi per evitare le collisioni in una rete locale 21 IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers È uno degli istituti preposti alla definizione di standard e protocolli per la comunicazione di dati. Nel campo delle reti locali ha sviluppato il progetto 802 suddiviso in diverse sottosezioni tra cui: reti Ethernet (standard per le reti locali cablate) reti wireless 22 11

12 Esempio di protocollo per reti locali CSMA-CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection : Accesso multiplo con ascolto della portante Rilevazione delle collisioni) Metodo utilizzato per l accesso a una linea comune (come nelle reti ad anello o a bus) in cui i dispositivi, una volta pronti a trasmettere le informazioni, ascoltano prima il canale per capire se c è già una trasmissione in atto (se c è una portante). Se due nodi, sentendo il canale libero, trasmettono nello stesso istante, avviene una collisione delle informazioni, questo provoca la perdita dei dati che dovranno, quindi, essere ritrasmessi. Ogni nodo prima di ritrasmettere attende un tempo casuale. CSMA/CD viene usato da Ethernet eda IEEE Livelli di Protocollo I protocolli di comunicazione lavorano a diversi livelli: i livelli bassi (orientati alla rete) sono quelli che si occupano della trasmissione fisica dei bit o gruppi di bit i livelli alti (orientati all applicazione) sono quelli che realizzano i servizi agli utenti delle reti e gestiscono oggetti più complessi dei bit: file, messaggi, ipertesti. Sono stati definiti dall ISO (International Standard Organization) sette livelli di protocollo nella gestione delle reti. Ciascun livello aggiunge servizi a quelli sottostanti e utilizza le funzionalità realizzate da questi Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Linea Fisico 24 12

13 ,62 26, 25 Strato 1: Fisico Scopo dello strato fisico è quello di attivare, mantenere e disattivare la connessione fisica fra due entità di strato 2. Specifica le modalità di invio dei singoli bit sul mezzo fisico di trasmissione. Per fare questo deve specificare le caratteristiche: meccaniche: elettriche: funzionali: procedurali: forma di prese e spine, numero di contatti; grandezza e caratteristiche elettriche dei segnali associati; significato dei vari segnali; combinazioni e sequenze dei segnali all'interfaccia necessarie al fine di regolarne il funzionamento. Lo strato 1 lavora quindi sulla sequenza di bit scambiati senza attribuire loro nessun significato particolare 26 13

14 Lo strato di linea deve Strato 2: Linea attivare, mantenere e disattivare la connessione fisica fra due entità di strato 3; rendere affidabile il collegamento diretto (punto-punto) tra due nodi di rete adiacenti. Le funzioni tipicamente svolte dallo strato 2 sono le seguenti: strutturazione del flusso di dati in unità di dialogo, denominati trame o frames; controllo e gestione degli errori di trasmissione; controllo di flusso; controllo di sequenza. Lo strato 2 lavora quindi su unità di dialogo (frames) in cui i bit cominciano ad avere dei significati particolari 27 Strato 3: Rete Scopo dello strato di rete è di far giungere le unità di informazione, dette pacchetti (packets), al destinatario VFHJOLHQGRODVWUDGD attraverso la rete. Si occupa dunque del problema della commutazione. Nelle reti di calcolatori si usa la commutazione di pacchetto e la funzione svolta dallo strato 3 viene detta routing. Occorre un modo per individuare i destinatari: è necessario uno schema di indirizzi. Se si vuole un unica rete lo schema di indirizzi deve essere universale. Si sono sviluppate reti parziali, ora denominate sottoreti e per arrivare ad una rete unica occorre definire un protocollo di interconnessione di reti (Internetwork Protocol o IP) Lo strato 3 lavora quindi su pacchetti, unità di informazione ancora più complesse di quelle dello strato

15 Strato 4: Trasporto Scopo dello strato di trasporto è fornire un canale sicuro end-to-end, svincolando gli strati superiori da tutti i problemi di rete. Una tipica funzione è adattare la dimensione dei frammenti forniti dagli strati superiori (files) a quella richiesta dalle reti (pacchetti): funzione di Pacchettizzazione (fragmenting/reassembling) Può avere molte altre funzioni fra cui controllo dell errore, controllo di flusso, gestione di dati prioritari, ecc.. Non tutte le applicazioni hanno bisogno delle stesse funzioni, per cui si possono definire diverse Classi di Transport Lo strato 4 comincia ad avere a che fare con file, unità di informazione più complesse dei pacchetti 29 Strato 5: Sessione Suddivide il dialogo fra le applicazioni in unità logiche (dette appunto sessioni). Una sessione deve essere individuata, eventualmente interrotta e ripresa per fare fronte a vari eventi catastrofici: perdita di dati, caduta della linea, momentaneo crash di uno dei due interlocutori. Permette la chiusura ordinata del dialogo, con la garanzia che tutti i dati trasmessi sono arrivati a destinazione. Anche gli strati di sessione hanno molte funzionalità e possono essere più o meno completi a seconda delle richieste. Da questo strato in poi si lavora su uno o più file e vengono forniti servizi alle applicazioni 30 15

16 Strato 6: Presentazione Risolve le differenze tra i formati dei dati usati dai due interlocutori mantenendone il significato. La descrizione del tipo di dati usati per una applicazione e del loro formato si dice una sintassi. Ogni interlocutore ha una sua Sintassi locale e durante il dialogo bisogna concordare una Sintassi di trasferimento. 31 Strato 7: Applicazione Lo strato di Applicazione è il più esterno e quindi fornisce servizi direttamente all utente. Rappresenta il programma applicativo (Applicazione) che per svolgere i suoi compiti ha bisogno di comunicare con altre applicazioni analoghe remote, ad esempio un programma che gestisce la posta elettronica, o uno che gestisce il trasferimento di file. È lo strato meno VWDQGDUGL]]DELOH: l ISO ha cominciato a standardizzare dei moduli applicativi denominati Application Service Element (ASE) su richiesta di gruppi di utenti interessati 32 16

17 Funzionamento del modello a strati Ogni strato aggiunge ai dati utente altre informazioni prima (header) e dopo, che vengono anche dette EXVWD 33 INTERNET (INTERconnection NETwork) Internet è una interconnessione tra reti locali Da cui anche il nome di Rete delle reti backbone = dorsale Via di trasmissione dati ad alta velocità che mette a disposizione i punti di accesso principali ai quali si possono collegare altre reti

18 La connessione a Internet Per connettersi a Internet ci sono due possibilità: 1. Far parte di una delle reti locali che costituiscono Internet, in questo caso si è permanentemente connessi e non è necessario nessun tipo di accesso. 2. Collegarsi a un ISP (Internet Service Provider) tramite un modem e la rete telefonica 35 Tipi di collegamento Per collegarsi a un I.S.P. ci sono oggi diverse possibilità: PSDN (Public Switched Data Network) la comune rete telefonica, permette velocità limitate a 56 kilobit/sec ISDN (Integrated Service Digital Network) rete digitale che integra più servizi (dati, voce, video) e permette di raggiungere i 128 kilobit/sec xdsl ( Digital Subscriber Line) con cui si raggiungono velocità dai 640 kilobit/sec in su

19 I servizi di Internet WWW (World Wide Web) navigazione ipertestuale (Posta elettronica) scambio di messaggi asincroni FTP (File Transfer Protocol) trasferimento di file Newsgroup (Gruppi di discussione) bacheche elettroniche Chat (Conversazioni in tempo reale) Telnet (Terminale virtuale) collegamento a computer remoto 37 WWW (World Wide Web) È certamente il servizio più noto e più usato della Rete. Realizzato alla fine degli anni 80 al CERN di Ginevra per scopi di comunicazione scientifica, si è poi esteso in tutti i settori. Consiste in una organizzazione dei documenti di tipo LSHUWHVWXDOHin cui si può passare da un documento all altro, anche residente su un sito diverso, con un click del mouse su un link costituito da una parola o da un immagine. I documenti (risorse) disponibili sui vari server della rete vengono identificati con un indirizzo detto URL (Uniform Resource Locator) ad esempio: KWWSZZZXQLF]LWDUHDBVWXGHQWLKWPO in cui http indica il protocollo usato (Hyper Text Transfer Protocol) www indica che il sito fa parte del world wide web unicz è il nome dell ente che gestisce il sito (dominio di primo livello) it indica che è un sito italiano / è il separatore usato per costruire il percorso che raggiunge il documento area_studenti è il nome del documento Lo strumento principale per la costruzione delle pagine web è il linguaggio HTML (Hyper Text Markup Language) 38 19

20 La posta elettronica La posta elettronica ( ) è un servizio di scambio di messaggi asincroni fra utenti in possesso di una casella (account) su un server di posta. PLWWHQWH#LROLW rete GHVWLQDWDULR#WLQLW Client PLWWHQWH Server LROLW Server WLQLW Client GHVWLQDWDULR Punti di forza Punti deboli È veloce Non richiede la presenza del destinatario È economica Consente l invio di allegati Non garantisce assoluta riservatezza Si riceve anche posta indesiderata Si possono ricevere virus 39 Trasferimento file (FTP) Servizio che permette di trasferire file da un server FTP a un client (download) da un client a un server FTP (upload) Per eseguire un upload è necessario disporre di uno specifico software I server ftp hanno un indirizzo (URL) del tipo ftp://

21 I protocolli di Internet I protocolli di basso livello di Internet sono costituiti dalla famiglia di protocolli TCP IP (Transfer Control Protocol Internet Protocol) e gestiscono il trasferimento dei dati Ai livelli alti (gestione delle applicazioni) ciascuno dei servizi visti in precedenza è gestito da uno specifico protocollo: ad esempio il WWW funziona col protocollo HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) la posta elettronica usa due protocolli: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) per l invio e il POP3 (Post Office Protocol 3) per la ricezione il trasferimento file usa il protocollo omonimo FTP (File Transfer Protocol) 41 Confronto tra i modelli ISO-OSI e TCP-IP 42 21

22 Reti TCP-IP dal punto di vista dell accessibilità Internet La Rete pubblica aperta a tutti intranet rete locale privata funzionante con le stesse modalità (protocolli, servizi disponibili) di Internet extranet rete privata come la precedente però aperta ad altri soggetti come fornitori, clienti, ecc. 43 Il software per reti di tipo Internet (1) Nelle reti Internet, intranet ed extranet sono usati due tipi di software: Quello che gestisce i server Quello che funziona sui client Il software principale che consente al client di collegarsi alla rete è il Browser Oltre alla navigazione sul Web i browser di solito realizzano anche gli altri principali servizi: , FTP, newsgroup. Esistono poi programmi specializzati nella realizzazione dei singoli servizi

23 Il software per Internet (2) Per ogni servizio disponibile su Internet c è un software dal lato server e uno dal lato client Lato client Browser Client di Posta Client di News Client FTP.. Lato server Web server Server di Posta Server di News Server FTP.. 45 Motori di ricerca (1) Per trovare un particolare sito o una pagina web che ci interessa è necessario conoscerne l indirizzo. Se non abbiamo un indirizzo preciso possiamo ricorrere a un motore di ricerca che ci consente di introdurre una o più parole chiave attinenti all argomento cercato e ci elenca una serie di indirizzi di documenti contenenti quelle parole

24 Motori di ricerca (2) Nel caso in cui le parole chiave della ricerca sono più di una si può ricorrere agli operatori logici AND, OR e NOT per comporre HVSUHVVLRQLORJLFKH di ricerca: AND impone che tutte le parole siano presenti nei documenti trovati OR fa sì che almeno una delle parole sia presente nei documenti trovati NOT è utilizzato per escludere le parole dalla ricerca Ad esempio impostando le ricerca: FRQFHUWRDQG MD]] si chiedono le pagine in cui compaiono sia la parola concerto che la parola jazz, mentre impostando: FRQFHUWRDQGQRW MD]] oppure FRQFHUWRQRW MD]] si cercano le pagine con la parola concerto escludendo però quelle che contengono anche la parola jazz. Molti motori di ricerca (Yahoo, Google, ecc.) effettuano automaticamente l AND fra le parole chiave inserite e sostituiscono l operatore NOT con un - davanti alla parola da escludere (FRQFHUWR±MD]]); inoltre facilitano le impostazioni dell utente con delle maschere di ricerca avanzata in cui si possono impostare diversi altri parametri per raffinare maggiormente la ricerca: lingua, data di ultimo aggiornamento, formato dei file, posizione nella pagina e altri. 47 Maschera di ricerca avanzata di Google 48 24