Prin cipi di Reti di Calcolatori e Problematiche di Internet

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1 Prin cipi di Reti di Calcolatori e Problematiche di Internet Prof. S an t o Motta Prof. Francesco Pappalardo

2 Reti di Calcola tori MODEM MODEM 2

3 Reti di Calcola tori Cosa è una rete? Pun to di vista log ico: sistem a di da ti ed u tenti distribuito Pun to di vista fisico: in sie m e di h ardware, collegam enti, e p rotocolli ch e p erm e tton o la comun ica zione tra m a cchin e rem ote Prin cipi di Re ti d i Ca lcola tori e Prob lematiche di internet 3

4 Reti di Calcola tori Un a rete di calcola tore offre alcuni va n taggi rispe tto a ll u so di un calcola tore is ola to: Con division e d e ll Informazione Con division e d e lle Risorse Acc e s so a Risors e Re mote Alta Affida b ilità Con ve n ie n za Econ omica Cres cita Gra d u a le 4

5 Mezzi fisici di trasmissione da ti Mezzi di tras m issione (bp s = bit/sec) ch e si utilizzano m etod i pe r trasmis sion e tele fonica Cavo a doppino intrecciato Doppino te lefonico (ve locità fino ai 20 Mbit/s ADSL2+ ) Cavo Ethernet (fino a 100 Mbit/s - 1 Gbit/s) Cavo coassiale ( bps) Fibra ottica (monomodali e multimodali) (bit = a sse nza/pre se nza se gnale luminoso; 10 9 bps) Ond e e lettromagne tiche (e s. via sa te llite ) 5

6 Trasmissione del segnale Digita le-ana logico L in forma zione tra sm e s s a è digitale (s e q u e n za di b it) S eg n a li = a n a lo g ic o (con tin uo) Il Mode m (Modulatore - D e m odu la to re) tras form a u n a s e q u e n z a di b it in s e g n a li a n alog ici e vice v e rs a Modulazione in frequenza = il mod em a lte ra in frequ enza una s e qu enza p ortante 0 = freq più bassa; 1 = freq più alta Altri tipi di modulazione: Mo dula zion e in a mpiezza e fas e. 6

7 Tipi di modulazione ASK (Amplitude Shift Keying) FSK (Frequency Shift Keying) PSK (Phase Shift Keying) DPSK (Differential Shift Keying) => Modulazione d'ampiezza (deriva dall AM) => Modulazione di frequenza (deriva dalla FM) => Modulazione di fase (deriva dalla PM) => Modulazione di fase (deriva dalla PM) QAM (Quadrature Amplitude Modulation) => Modulazione mista di ampiezza e fase Segnale Modulazione in ampiezza Modulazione in frequenza Modulazione in fase 7

8 Velocità delle reti di Calcola tori Le p re s ta zioni di u n a rete sono d a te d a lla la rg h e zza d i b a n d a. La la rghe zza di band a indica la quantità di informazione che la rete è in grado di trasmette re. La la rghe zza di band a viene misura ta in bit a l secondo: un collegamento telefon ico via mod e m analogico PSTN (fin o a 5 6 Kb ps). un collegamento telefon ico d edica to ISDN (fino a 128 kbps usando 2 canali) o ADSL (fino a 20Mb ps). un collegamento di u na rete loca le (fin o a 1 Gbps). 8

9 Da PSTN a ADSL Come siamo passati dai 56kbps dei vecchi modem PSTN ai 20 Mbps (ed oltre) dei moderni modem ADSL visto che entrambe utilizzano lo stesso supporto? PSTN: Usava modem analogici che modulavano opportunamente un segnale sonoro attraverso il doppino telefonico. Il cavo di rame del doppino telefonico è però in grado di trasmettere non solo le frequenze che vanno da 0 a 4 khz (comunicazione vocale) ma è in grado di arrivare molto oltre (ordine di 8000 khz!!) ADSL (Asimmetrical Digital Subscriber Line): Riservare le frequenze da 0 a 4 khz per le chiamate. E dividere le frequenze più alte rimanenti (fino a 1104 per l ADSL e fino a 2.2 Mhz per l ADSL2) per la trasmissione digitale. Le frequenze disponibili sono a loro volta divise in tanti canali di trasmissione di ampiezza di circa 4 khz. 9

10 Classificazione delle Reti in base alla dimensione Le reti s on o class ificate in b ase a lla loro d im e n s ion e: Rete personale (PAN: Personal area network) Rete loca le (LAN: Local Area network) Rete Me trop olita n a (MAN: Metropolitan area network) Rete Geog rafica (WAN: Wide Area Network) 10

11 Reti Loca li Term inali n ella stess a stan za /e dificio: u tilizzano colle g a m enti d iretti (se nza passa re p er reti pubblich e) Reti loca li più diffu se: E th e rne t e Fas t Et h e r n e t, Gigabit ethernet.fa mig lia d i com p one n ti (h a rd wa re e s oftwa re ) che g e s tis con o la tra s mis s ione d a ti in una re te locale 11

12 Rete Locale Printer pc pc LAN d orsa le se rver pc 12

13 Reti Metropolitane e Geografiche Nodi distribuiti su distan za m e d io-lun ga E possib ile u sa re la re te di com u n icazion e p u b blica u tilizz a n d o mod e m o a ffitta n d o line e d i tra s mis s ione (PSTN) re ti d ig itali d i tra s mis s ion e d a ti (ISDN / ADSL) Tras m iss ion e da ti: a ttraverso m essaggi 13

14 Topologia di una Rete A s t e lla = tutti i nodi sono collega ti ad u n e labora tore centrale (ch e sm is ta m essaggi) Ad a n ello = treno di m es saggi A b us = nodi disposti lungo u n unico cana le Irrego la r e = a ttrave rso host e nodi di trasm issione 1 2

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16 Me ssa ggi? S eq u e n ze d i b it (com e a l s olito ) trasmesse da una sorgente ad una destinazione attraverso una rete. I messaggi che vengono trasferiti da un computer ad un altro vengono di solito spezzettati in pezzi più piccoli ed impacchettati in pacchetti di uguale lunghezza che contengono: Mitte n te D estinata rio Ca ratte ri di controllo (pe r consiste nza) Conte nuto Numero del pacchetto (per ricostruire il messaggio) Timestamp del pacchetto (data e ora) Nodo d i tras mis sion e (router): riceve e ritras m e tte un m e s s a g g io a l d e s tin a tario o a d u n n odo vicino s e il d e s tin a ta rio non è direttamente colleg a to Rou t in g = il p e rcorso d el m e s s a g gio n e lla rete p u ò e s sere s ta tico o d ina m ico. 16

17 Classificazione in base al tipo di connessione Come vengono instradati i pacchetti all interno di una rete (routing)? Reti a commutazione di circuito: Viene stabilito un percorso fisso tra sorgente e destinazione. Tutti i pacchetti del messaggio seguiranno quel percorso. Vantaggio: i pacchetti vengono consegnati nell ordine di spedizione. Svantaggio: Se il tragitto si interrompe in un punto c è alto rischio di perdita di dati. Reti a commutazione di pacchetto: Ogni pacchetto può seguire un percorso tra sorgente e destinazione destinazione diverso. Vantaggio: più resistente nel caso di interruzioni del percorso. Svantaggio: L ordine dei pacchetti non è (quasi mai) garantito. 17

18 Circuit Switching Router Packet Switching 18

19 Pro tocolli di Com unicazione Utilizza ti d a i c a lcolato ri p e r d ialog a re Com e n e l ca s o d ella cod ifica d e i d a ti, occorre u tilizza re d e g li s ta n d ard intern a z ion a li p er p roblem i d i com p a tib ilità Ese mpio Modello TCP/IP (standa rd d e fac to) 19

20 Modello TCP/IP Suddiviso in va ri liv elli Applicazione: software a pplicativo Trasporto: trasform a dati in m essag gi usa ndo i proto colli TCP (tra smissione sicura ) e UDP (trasmission e veloce). Intern et: protocollo IP d i spe dizion e dei m essa ggi su lla re te (routing). Indirizzo IP = ind irizzo d egli host (computer) in rete Fisico: A s p e tti le g a ti a l tip o d i re te 20

21 Modello TCP/IP TELNET FTP SMTP DNS Applicazione UDP TCP Tras p orto IP Internet ARPANET LAN Fisico 21

22 Inte rnet In te r-re te (cioè ch e colleg a m o lte s ottore ti tra loro) n a ta d a lla fu sion e d i divers e reti d i a g e n zie g overn a tive a m e rica n e (ARPANET) e re ti d i unive rsità Rete di calco la to ri ch e p e rmette pote n zialm e n te la com u nicazione tra tu tti i calcola to ri d e l mon d o: Un indirizzo dive rso p er ogni calcola tore (ind irizzo IP) Protocollo di comun icazione comun e (TCP/IP) p er lo s ca mbio di m es saggi tra i calcola tori 22

23 Indirizzi IP Un indirizzo IP è composto da una sequenza di qua ttro numeri com presi tra 0 e 2 55 (IPv4) Esiste un sistema detto Dom ain Nam e System (DNS) ch e p erm e tte di a ssocia re d ei n omi sim bolici agli indirizzi IP. foresto.ce.unip r.it

24 Indirizzi IP Abbiamo 2 32 possibili indirizzi. Alcuni indirizzi e range di indirizzi speciali sono riservati (reti private, broadcast etc ) Originariamente suddivisi in classi: Attualmente non sufficienti. Si usano di solito degli escamotage (es: indirizzi IP Dinamici). Futuro: IPv6 (2 128 indirizzi possibili) es: 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:

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26 Indirizzi IP privati e speciali 26

27 Indirizzi IP e denominazione simbolica I nom i s im bolici a s so cia ti a gli indirizzi IP n on so n o libe ri, m a a s s e g n a ti d a u ffici a p positi. Il s im b olo te rmin a le è a s s e g n a to a livello intern a z ion a le e p uò e s s e re d i due tip i: Indicante il tipo di orga n izzazione com e d u gov n e t biz org Indicante la nazione (it, uk, fr, ) 27

28 Dominio Domini = suddivision e logica di Inte rne t per fa cilita re la gestione dei nom i de lle risorse Inte rne t è su ddivisa in un a moltitu dine di domini ra dice Domin i nazionali: u k it de us jp eu Domin i g en erici: com org e du biz Un d omin io ra dice (o di primo livello) includ e u n a collezion e d i host e p uò e s sere s u d diviso a s u a volta in so ttod omin i e così via Sottod omin io d el vostro dipartimento: dominio radice (o di primo livello) Sottodominio 28

29 Spazio dei nom i dei domini com gov org it... jp yahoo microsoft research... unict unipi... dmi ceda di ac co 29

30 Na m e Serve r (Se rve r DNS) Lo spazio de i nom i è diviso in zone (domini) gestite da un se rver principale e se rve r se conda ri nei quali è m ante nuta la lista degli host inclusi nel dominio ste sso (da taba se dei nomi) S e u n s e rve r n on trova u n n om e n el s uo d a tab a s e m a n d a u n a rich ie s ta a l s e rv e r d e l domin io a n te n a to o s uccess ore e così via (in te rrog a zion i ricorsive ) Questi server mantengono in memoria gli indirizzi più richiesti/più recenti re cupe ra ti tra mite a ltri s erve r. 30

31 Domain Nam e System Lo s p a z io d e i n om i è m e m orizza to q u indi so tto forma d i d a ta b a s e d is trib u ito (DNS) Ogn i rete loca le h a u n p rop rio s e rve r DNS ch e map p a n om i log ici (ind irizzi DNS) in ind irizzi fisici (ind irizzi IP) Ricord a te che Indirizzi IP = codice bina rio utilizzato dal protocollo di invio da ti d el mod ello TCP/IP (livello In te rne t) Es

32 Servizi di Inte rnet La rete in terne t fornisce qua ttro servizi (protocolli) p rin cipali: FTP (File Tran s fe r Protocol) SMTP (pop/imap) (Sim ple Mail Tra n sfe r Proto col) TELNET HTTP (Hyp e rte xt Transfer Protocol) 32

33 WorldWide Web Assie m e alla posta ele ttron ica, il World Wid e We b (WWW o We b ) è il m odo più diffu so di u tilizzare la rete In terne t. Il We b p erm e tte agli utenti di Intern e t di m ettere a disposizion e e d i a cce dere a documenti via HTTP. Il We b si basa su due prog ram mi: Il We b s e rver Il We b clien t (b rows e r) Attenzione: Internet -> Rete di computers WWW -> Servizio di Internet (che usa servizi di TCP/IP) basato sul concetto di iperteso 33

34 L ipe rte sto globale : l id e a d ella ragna tela (we b ) a protocollo unico universa le (CERN di Gin evra) : sviluppo d ella p ia ttaform a ad in terfaccia g rafica p e r l acce s so ai s iti (20 0 s e rve r web) : va rie decin e di m ilioni di s e rver w eb 2 000: 50 0 milioni di s e rve r web 34

35 Il succe sso del web Distribuzione p la n etaria : si s e rve d el ca n a le d i distribuzion e più vasto e ram ifica to d el mon do (Internet attraverso le lin e e tele fon ich e) Facilità di u tilizzo Organizzazione ip ertestuale Possibilità di tras m ettere / ricevere in formazioni m ultim e d iali Se m plicità di ges tion e p e r i fornitori di in formazioni (tutti g li u ten ti) 35

36 I concetti ba se del WWW Iperte s to : informa zione org a n izz a ta in m o do no n s e q u e nziale m a reticolare Ese mpio di informa zion e s e q u e n ziale : libro in cu i le p a g ine s ono lette in s e quen za Un iperte s to è cos titu ito d a u n ità in form a tive (nod i) e colleg a m e n ti ch e p e rme tto no di p a s s a re d a u n n odo a d u n a ltro 36

37 WorldWide We b (WWW) Archite ttu ra softwa re per ge stire da ti distribuiti ge ogra ficam en te, ba sa ta sulla nozione di iperte sto Pa gin e w e b : iperte sti che possono conte nere tes to, im magini, suoni, p rogrammi e seg uibili u n u te n te legge le pagin e, se se leziona u n lin k (colleg a m ento a d un altra pagina, e ve n tualmente conte n uta in u n s e rve r rem oto, associato a d un oggetto d ell ipe rte s to) la pagina vie ne sostituita con quella rich ie s ta Si a p p og g ia a HTTP e a TCP/IP, e q u indi è compa tib ile con og n i tip o d i m acchin a colleg a ta a d In te rne t 37

38 Struttura del Web Arch ite ttu ra Client-se rve r Clie n t (a d e s e m p io In te rne t Exp lore r) p e rme tte la n a vigazione n e l we b tras m ette le rich ieste di pagine /dati re moti, rice ve le in formazion i e le visualizza sul compu te r sul q uale è in e s e cuzione A volte u tilizza p rog rammi e s te rn i (plug -in ) p er g es tire i dati rice vu ti, se codifica ti s e condo formati non supporta ti Il S e r v e r è u n p r o c e s s o s e m p re a ttivo (su un computer remoto ch e a spetta e s e rv e le rich ie s te d e i clien t Res tituisce la pa gina richies ta oppure u n m essaggio di e rrore 38

39 Architettura Clie nt - Server Richiesta SERVER Exp lorer CNN.COM Late st News Pagina INTERNET 39

40 Le regole del web Forma to unive rsa le d e i docum e n ti (HTML) Hyper text markup language Proto collo (linguag gio) di co m u nicazione s tanda rd tra l u te n te (clie n t) e d il s e rv e r: HTTP Hyper text trasport protocol Stru m e n to e s s enzia le è il b ro w ser: p rog ramma ch e rice ve i com andiu te n te, li tras m e tte a l s erve r, rice ve d a q u e sto le in formazioni (d ocu m e n ti) rich ie s te, n e in terpreta il form ato e n e e ffettu a la p res enta zione s u l PC sul q u ale è in esecuzione 40

41 Le regole del web Attrave rso appo siti p rog ra m m i (Com mon Ga tewa y In terfa ce ) il serve r we b e segu e le rich ieste d el clie n t Il linguaggio HTML (Hyp e r Text Ma rkup Lan gu a g e) Le istruzioni con te n g ono d e i marca tori, d e tti ta g (s e q u e nze di c a ra tte ri ASCII) ch e s e rvono a d e s crive re la s tru ttu ra, la compos izion e e l im p a g inazione d e l d ocu m e n to ip erte s tu a le Alcune componenti aggiuntive (filmati etc..) v e n g ono g e s tite d al b rows e r a ttrave rs o a p positi p rog ram mi detti plug-in 41

42 Le regole di un ipertesto I colleg a m e n ti d e von o e s s e re colloc a ti in p u n ti in cu i il rife rim e n to a d a ltre in forma zioni sia rileva n te s ema n tica m e n te (con tig u ità a n a logica, a p p rofon d im e n to, rife rim e n to te matico) WWW : i nodi s ono distrib u iti n e g li e labora tori d e lla re te Cyb ers p a zio in te s o com e p os s ib ilità di s a lta re (n avigare) d a u n p u n to a d u n qualsiasi a ltro d e lla re te (logico, fisico) 42

43 La tecnica di indirizza mento URL (Un iform Re sou rce Loca tor) : indirizzo unico d ella rete Indirizzam ento alla ris orsa : file, docu m ento, pagin a web, com p uter. Es e m pio di indirizzo: h ttp:// e r.it/in d e x.h tm N ome compute r N om e d el file 43

44 URL: indirizzi ne l WEB Per a cce d e re a una ris orsa s u We b bisog n a con o scere il s u o ind irizzo. L indirizzo è d e tto URL (Un iform Re s o u rce Locator) e d è compos ta d a q u attro p a rti: Il p rotocollo (a d e s e m pio, h ttp ). L indirizzo d el calcolatore s u cu i è in e s e cuzione il We b s e rver. Il n u m ero di p orta (op ziona le : d efa u lt 8 0 ). Il p ercorso p e r a cc e dere il file. 44

45 URL: specifiche standa rd Spe cifica : Com e si vuole acce d ere a lla risorsa (m etodo) Dove si trova la risorsa (indirizzo se rve r DNS) Nom e d ella ris ors a (n om e) Forma to: Metodo://host/n ome e.unipr.it/inde x.h tml e.unipr.it/ e.unipr.it/p eople / 45

46 Pro tocolli ( metodi ) h ttp: p rotocollo gestion e ipertesti ftp : trasferimento file n e w s : gruppi di discussione telne t: a ccedere a m acch in e rem ote file : a ccedere a docu m en ti locali 46

47 Nome Nom e (m n e m onico) di dom inio del s erv er DNS al qua le si vuole ch iedere la risorsa Es e m pio: Serve r We b DII-PR: ip r.it Serve r FTP DII-PR: ftp.ce.u nipr.it 47

48 Nome risorsa Pathna m e (cam min o) che porta a l file con ten te la ris orsa (e s. p a g ina, foto, e cc) n e llo sp azio di d ati g e s tito d a l s e rve r ch e è s ta to con ta tta to Solita m en te ogni sito h a una pagina di ingresso d en omin ata index.h tml: p er m olti se rve r è u n d efault h ttp:// e.unip r.it/ p er m olti se rve r e quivale a h ttp:// e.unip r.it/index.h tml 48