Le reti telematiche. Lo schema di comunicazione generale per una rete è il seguente:

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1 Le reti telematiche. Nel XX secolo nascono i calcolatori per elaborare l informazione. Nel XX secolo nascono anche le reti di telecomunicazione per trasmettere l informazione. A partire dagli anni 70, informatica e comunicazione convergono nelle reti telematiche. Quali sono i componenti di una rete? Una rete consiste in un certo numero (>1) di dispositivi: - autonomi; - interconnessi; - capaci di comunicare; - e di condividere le proprie risorse con gli altri. Ma quale è l utilità di connettere più calcolatori? Vi sono in realtà molteplici fattori positivi; i principali sono: - Condivisione di risorse (dati, programmi, potenza di calcolo, possono essere messi a disposizione di tutti gli utenti connessi in rete); - Aumento di affidabilità del sistema (ad esempio mediante la replicazione di dati si può essere sicuri che, anche in seguito al crash di un PC, è possibile recuperare i dati importanti da qualche parte nella rete); - Realizzazione di grandi sistemi di calcolo (sistemi distribuiti, realizzati mettendo in comunicazione tanti calcolatori poco potenti, realizzano un sistema di calcolo molto potente); - Accesso a risorse remote (es. database, navigazione in rete Internet, ); - Incremento della comunicazione tra persone ( , chat, news, ); - Intrattenimento (video on demand, giochi in rete, ). Lo schema di comunicazione generale per una rete è il seguente: sorgente (messaggio) sistema di trasmissione canale di trasmissione trasmettitore (segnale) ricevitore rumore destinatario (messaggio) Una sorgente trasmette un messaggio lungo un canale di trasmissione; per farlo utilizza un trasmettitore che codifica il messaggio in maniera opportuna lungo il canale di trasmissione; un ricevitore riceve e decodifica il messaggio e lo trasmette al destinatario. Lungo il canale di trasmissione vi sarà del rumore che sporca il segnale!

2 La comunicazione rappresentata riguarda una sorgente ed un destinatario, ma in una rete sono connessi molti dispositivi, non solo due! I problemi da affrontare per realizzare quest operazione di trasmissione sono allora diversi; è infatti necessario stabilire a priori: - Come mettere in comunicazione più sorgenti e più destinatari; ciò implica di: * definire lo schema di connessione, cioè la topologia delle linee di connessione tra i diversi utenti * definire la tecnologia di trasmissione (wireless, fibra ottica, ) - Come trasmettere i segnali in modo affidabile (cioè, se mando un segnale x, voglio essere sicuro che arrivi il segnale x) ed efficiente (basso impiego di energia, velocità, ); vanno perciò studiati: * i mezzi di trasmissione (canali di trasmissione, dispositivi per l accesso ai canali); * codifiche e protocolli (cioè il sw che si occupa di codificare / decodificare il segnale con uno schema opportuno lungo il canale di comunicazione, si occupa di gestire quando deve parlare la sorgente e quando il ricevente, etc ) Concentriamoci allora sulle reti di calcolatori. In senso lato, una rete è composta da: - calcolatori (eventualmente con compiti differenziati: vedremo ad esempio che in Internet alcuni calcolatori sono usati solo per la navigazione, altri sono utilizzati per gestire il traffico di rete ); - nodi terminali (calcolatori e periferiche ad esempio una stampante connessa nella rete di un ufficio); - dispositivi e canali di comunicazione (per il trasferimento fisico dei dati, ad esempio modem, cavi, onde, ) - Software di gestione della rete; All interno di una rete i componenti principali sono dunque: - i computer, strutturati gerarchicamente su uno o più livelli; - i canali di comunicazione (doppno telefonico, fibre ottiche, ) Definiamo NODO TERMINALE ciascun dispositivo che costituisce un punto di ingresso / uscita dei dati in una rete (Es. una stampante è un nodo terminale un router, che si occupa della gestione del traffico e dell interconnessione, non è un nodo terminale!). Tuttavia, computer e canali di comunicazione non sono sufficienti per costituire una rete; è infatti necessario stabilire il linguaggio attraverso il quale i computer si parlano all interno della rete (ovviamente i computer dovranno parlare lo stesso linguaggio, altrimenti non potranno capirsi). A tal fine si utilizzano dei PROTOCOLLI che definiscono le regole e il modo per trasferire le informazioni. Esistono protocolli pubblici (cioè conosciuti da tutti gli utenti della rete) e protocolli

3 privati (in genere utilizzati dai produttori, non sono resi disponibili agli utenti esterni i quali non possono interpretare i segnali che viaggiano sulla rete). Quindi, in definitiva, una rete è composta da: 1) calcolatori e altri dispositivi (nodi terminali e non); 1a) calcolatori (nodi terminali); 1b) altri dispositivi (nodi terminali, es. stampante); 1c) calcolatori (nodi interni per la gestione delle comunicazioni); 2) canali di comunicazione; 3) protocolli. In questa definizione il calcolatore è inteso in senso lato, in quanto include al suo interno anche il dispositivo (es. modem, scheda wireless, ) per l accesso ai canali di comunicazione. Analizziamo i canali di trasmissione comune. Distinguiamo tra: - Canali guidati (doppino telefonico, cavo coassiale, fibra ottica) - Canali non guidati (onde radio, microonde, infrarossi) Il doppino telefonico è il più lento tra i canali considerati, la fibra ottica è la più veloce, come si vede dal seguente schema (bps = bit per secondo, numero di bit trasmessi in un secondo lungo il canale). Tipo doppino telefonico micro onde satellite cavo coassiale fibra ottica Velocità min. 300 bps 256 Kbps 256 Kbps 56 Kbps 500 Kbps Velocità max. 10 Mbps 100 Mbps 100 Mbps 200 Mbps 10 Gbps In una rete telematica, non è detto che si utilizzi un solo tipo di canale di comunicazione. Si parla allora di sistemi a collegamento misto. Ciò avviene perché, a seconda delle distanze da coprire e dal tipo di collegamento che si deve stabilire (es. tra un PC e una periferica in un ufficio vs. tra due router ai due lati dell oceano) è più conveniente / efficiente utilizzare un tipo di canale comunicazione piuttosto che un altro! Abbiamo già visto quali sono i componenti di una rete. Andiamo allora a cercare di caratterizzare la rete in base ad alcuni parametri caratteristici. Sono parametri caratteristici di una rete: La scala (distanza tra i nodi della rete) La topologia (schema di connessione tra i nodi)

4 L organizzazione (gerarchica/paritetica) La tecnologia di trasmissione (es. broadcast/peer to peer) Lo standard di comunicazione (protocollo, es. ISO-OSI/TCP-IP) Scala della rete Quando si parla di scala della rete, si parla della distanza tra i nodi della rete-. Per quanto riguarda la scala, riconosciamo dunque diversi livelli: Interna all elaboratore Locale (LAN) metropolitana (MAN) geografica (WAN) internetwork (rete di reti) La scala inferiore è quella caratteristice dell interno dell elaboratore. All interno di ogni elaboratore vi sono molti componenti connessi (ad esempio tramite il bus). Gli spazi occupati sono molto ridotti (0.1 1m), per questo la velocità è molto elevata. In genere i dispositivi utilizzati all interno di un elaboratore ed i protocolli utilizzati seguono degli standard proprietari (cioè caratteristici del produttore, che non li fa conoscere al pubblico). Le topologie possono essere particolari (es. maglie, alberi, ipercubi, ). La seconda scala è quella della rete locale (LAN, Local Area Network). Sono LAN le reti che collegano i computer di una stanza, di un edificio, di un campus, con estensioni caratteristiche al più di qualche chilometro. In genere i canali utilizzati per le LAN sono mediamente veloci (100 Mbps/1 Gbps); il tempo max di connessione è legato alle dimensioni della rete; in genere le LAN sono reti private, cioè i canali di trasmissione (cavi) sono utilizzati solo dal proprietario della rete (es. rete Unimi). La tecnologia di trasmissione è spesso broadcast. Si può allora avere una topologia: - a bus: cavo lineare condiviso su cui sono collegati tutti i computer della rete e sul quale i computer trasmettono a turno (secondo una regola di arbitraggio) e ascoltano simultaneamente (Ethernet); - ad anello: tutti i computer sono collegati su un anello in cui ruotano i bit; i computer trasmettono a turno secondo una regola di arbitraggio (Token ring). A livello più alto nella scala c è la rete metropolitana MAN (Metropolitan Area Network). Questa rete collega tra di loro computer di edifici diversi in un area, ad esempio, di una città. Usa spesso la tecnologia delle LAN, ma esiste uno standard specifico (Distr. Queue Dual Bus) per le MAN. Viene in genere utilizzata per trasportare dati e voce, con una velocità media. La MAN può essere pubblica o privata. A livello di scala ancora più altro troviamo la rete geografica o WAN (Wide Area Network), che collega i computer sul territorio nazionale. La WAN usa linee di comunicazione a larga banda e pubbliche (linee telefoniche - point to point, canali

5 satellitari - broadcast). La topologia è tipicamente complessa, quindi non riconducibile ad un semplice schema. La velocità è dell ordine dei Kb/s-Mb/s. Nella WAN troviamo i router, che sono computer specializzati per collegare linee di trasmissione (decidono su quali linee instradare i segnali). L insieme delle linee di comunicazione e router viene detto sottorete. All ultimo livello di scala c è la rete di reti (Internet). Ci si riferisce in questo caso alla connessione di più reti dello stesso tipo o di tipo diverso. In questo caso vi sono difficili problemi di gestione da affrontare. I segnali trasmessi in rete devono essere amplificati per arrivare più lontano, convertiti per essere trasferiti a una rete diversa, inviati nella giusta direzione. Dal momento che vengono aggregate insieme diverse reti, basate su tecnologie e scale diverse, l hardware od il software per la gestione della rete saranno necessariamente complessi. In particolare, vengono introdotti a questo livello di scala i gateway, ovvero dei calcolatori necessari come elementi di collegamento tra le reti; i getway si occupano di tradurre i formati dei pacchetti (vedremo che i dati vengono inviati in pacchetti con specifici formati); per fare ciò devono conoscere il software di entrambe le reti che connettono! Vi saranno poi dei ripetitori, che rigenerano ed amplificano il segnale (quando si trasmette un segnale a lunga distanza, il segnale viene degradato dal rumore tanto più quanto maggiore è la distanza per questo motivo è necessario inserire un ripetitore che rigeneri il segnale prima che questo diventi troppo corrotto dal rumore i segnali devono essere di tipo digitale!). Vi sono poi i cosiddetti bridge, ovvero dispositivi che connettono reti che utilizzano dispositivi fisici diversi. Come già detto, vi sono i router che instradano un messaggio da un nodo in una rete ad un nodo in un altra rete. I gateway collegano reti che utilizzano protocolli di comunicazione diversi. Topologia della rete Abbiamo dunque caratterizzato le reti secondo la loro scala. Introduciamo allora il concetto di topologia della rete. Si definiscono vertici i nodi della rete, Sono quindi nodi della rete: computer, detti anche host, e terminali; apparati di rete e elementi di comunicazione (router, gateway) Si definiscono invece archi le connessioni tra i vertici (quindi cavi, collegamenti satellitari, ). La topologia della rete definisce il modo in cui gli archi connettono i vari vertici. La topologia può essere: bus o lineare, ad anello, a stella, ad albero, a maglia... Nella topologia lineare tutti i computer sono collegati ad un cavo lineare condiviso sul quale trasmettono a turno (secondo una predefinita regola di arbitraggio) e ascoltano simultaneamente. Nella topologia ad anello, tutti i computer sono collegati su un anello; i computer trasmettono a turno, secondo una regola di arbitraggio prestabilita; i dati inviati da un nodo percorrono l anello fino a quando raggiungono il destinatario (Token ring). Nella topologia a stella, tutti i nodi sono collegati ad un calcolatore centrale (detto host), che riceve i dati inviati dalle sorgenti e li smista ai destinatari.

6 Altri schemi di connessione sono varianti o combinazione dei precedenti (topologia ad albero). Un osservazione importante: mentre per piccole reti c è un supervisore della rete che impone la topologia, per reti a grande scala la topologia non viene imposta da nessuno Di conseguenza, la topologia delle grandi reti è molto complessa. Ciò d altra parte costituisce un vantaggio in termini di robustezza, perché anche se si rompe un nodo della rete, è spesso possibile trovare un percorso alternativo per connettere due nodi! Organizzazione della rete e tecnologia di trasmissione L organizzazione della rete può esse di tipo client/server oppure peer to peer. Un organizzazione client server è di tipo gerarchico: il server (più alto in senso gerarchico) gestisce centralmente la condivisione delle risorse e la sicurezza della rete, mentre i client (più in basso a livello gerarchico) fanno le richieste al server. La navigazione tradizionale in rete avviene con il meccanismo client/server. Al contrario, l organizzazione peer to peer è di tipo paritetico, in quanto ogni stazione connessa alla rete si occupa di problemi di gestione della rete stessa. La condivisione di file in rete avviene con il meccanismo peer to peer. Reti con organizzazione diverse utilizzano tecnologie di trasmissione diverse. Nel caso di trasmissione broadcast, Tutti i nodi condividono un unico canale di comunicazione (si pensi per esempio a dei pc connessi in linea). Quando un nodo manda dei dati, l informazione spedita viene ricevuta da tutti i nodi della rete; dal momento che nei dati è contenuta l informazione che specifica il destinatario del pacchetto di dati, solo la destinazione la elabora, mentre gli altri nodi della rete possono tranquillamente ignorare il pacchetto di dati non indirizzato a loro. Vi sono due tecniche di accesso al canale di comunicazione: - a contesa (risolve i conflitti): protoc. a collisione [se più nodi mandano informazione contemporaneamente, bisogna decidere quale informazione mandare avanti]. - non a contesa (evita i conflitti): protoc. a gettone [ogni nodo ha a disposizione un certo tempo per mandare dati, non è possibile che si scontrino pacchetti di dati lungo il canale di comunicazione]. Un esempio di rete broadcast (?) è la rete wireless, versione evoluta della radio di Marconi. Le reti wireless possono essere mobili o statiche, es. modello cellulare (telefonia) o modello a infrarossi (periferiche senza cavo). Sono usate in campo militare e in caso di disastri, ma sono anche sempre più diffuse nel mondo commerciale. Sono meno veloci di quelle via cavo, più soggette a errore e interferenza nelle trasmissioni. Nel caso di trasmissione punto a punto (peer to peer), si formano delle connessioni tra coppie di nodi. L informazione raggiunge la destinazione attraversando i nodi intermedi sul cammino dalla sorgente ad essa, quindi ciascun nodo intermedio deve

7 sapere in quale direzione far proseguire l informazione (come detto precedentemente, ogni nodo si occupa di gestire la rete!). La ricerca del cammino per l instradamento dei dati è dunque uno dei problemi da risolvere. La trasmissione punto a punto è tollerante ai guasti grazie alla presenza di cammini multipli. Distinguiamo tra reti dedicate e reti commutate. Nelle reti dedicate (es. una piccola rete privata) c è disponibilità dell intero canale di trasmissione per l utente. I costi di installazione e mantenimento sono alti (almeno in rapporto al numero di utenti es. utente che installa una rete privata domestica in casa per connettere i suoi due PC). Le reti commutate sono invece strutturate gerarchicamente; c è una rete di calcolatori, quindi una rete di utenti; sono necessari strumenti nella rete per verificare l instradamento e la correttezza dei dati (IMP, Interface Message Processor). Si parla di commutazione in quanto le connessioni tra i nodi della rete commutano nel tempo (quindi la rete si adatta per connettere tra di loro gli utenti che lo richiedano). Vi sono almeno due strategie di instradamento dei dati nelle reti commutate: la commutazione di circuito e la commutazione di pacchetto. Un modello di rete commutata a commutazione di circuito è la rete telefonica: si crea un canale logico temporaneo dedicato, costituito da una successione di connessioni tra i nodi della rete (i nodi vengono fisicamente connessi da un circuito!). Un modello di rete commutata a commutazione di pacchetto è invece la rete postale: l informazione viene divisa in piccoli pacchetti di dati e spedita attraverso la rete. Dal momento che le reti con commutazione di pacchetto sono quelle più interessanti per noi (es. internet), parleremo di queste. Per quanto riguarda le tecnologie di trasmissione, viene dunque utilizzata la commutazione di pacchetto, ovvero: i pacchetti (di dati) sono l unità minima di informazione che viene trasmessa lungo la rete. Ogni pacchetto di dati è composto da due parte: intestazione (header) e dati (payload). Quando si deve mandare una serie di dati da un punto all altro della rete, questi dati vengono divisi in pacchetti. Ogni pacchetto contiene nell header mittente e destinatario, e le informazioni per ricomporre i pacchetti in modo da ricomporre l informazione originale. Per questo motivo, ogni pacchetto può essere instradato in maniera diversa e indipendente lungo la rete. Questa possibilità è vantaggiosa dal momento che sfrutta al meglio i cammini liberi della rete I pacchetti possono arrivare in modo non ordinato al destinatario, che però ha tutte le informazioni per ricomporre l informazione originale. Una rete offre agli utenti diversi tipo di servizio (ovviamente sono tutti servizi per lo scambio di dati!). In particolare, si parla di: - Servizi orientati alla connessione: si stabilisce una connessione tra sorgente e destinazione che vale per tutta la durata della connessione; come nel caso del telefono, i dati arrivano nell ordine in cui sono stati spediti.

8 - Servizi primi di connessione: non esiste una connessione diretta tra gli estremi; tali servizi di scambio di dati possono essere inaffidabili; possono esserci o non esserci conferme di ricezione di parte del destinatario; come nel sistema postale, i messaggi possono non arrivare nell ordine di spedizione. - Servizi con garanzia di qualità (QoS Quality of Service): sono affidabili, non perdono mai i dati e garantiscono tempi di consegna, garantiscono una certa capacità di trasmissione (banda); sono usati ad esempio per trasmissione digitale di audio e video. Standard di comunicazione Passiamo quindi ad analizzare l ultimo parametro caratteristico di una rete: lo standard di comunicazione. Consideriamo per iniziare il seguente schema, che descrive la spedizione di un pacco per via area nel mondo reale. A B pacco spedizioniere container c. aerea aereo pacco spedizioniere container c. aerea La prima cosa evidente è che lo standard di comunicazione è organizzato a livelli. L organizzazione a livelli permette di ridurre la complessità e di aumentare la flessibilità del sistema. Nell organizzazione a livelli, il numero dei livelli e le loro funzionalità dipendono dal tipo di rete; ogni livello formalizza un particolare aspetto (livello di astrazione) della comunicazione; ogni livello fornisce servizi per, e comunica fisicamente solo con, i due livelli adiacenti, superiore e inferiore (se esistono). Vediamo come viene ridotta la complessità e aumentata la flessibilità: - nell esempio sopra, il mittente si occupa solo di preparare il pacco, scrivendo l indirizzo sul pacco; il mittente non si occupa di come il pacco sarà consegnato (es. via aerea, navale, ); quindi il mittente non si interfaccia direttamente con la compagnia aera, della quale tra l altro non conosce le procedure per l invio di un pacco! - lo spedizioniere deve interfacciarsi con il mittente e con la la compagnia aerea (tramite la consegna di un container riempito di materiale); lo spedizioniere conosce le procedure per l invio di un pacco con la compagnia aerea, e fornisce in questo modo un servizio al mittente. D altra parte lo spedizioniere non si preoccupa di come saranno organizzati i container nel vano di carico dell aereo! - La compagnia aerea non sa cosa c è nei pacchi, non sa cosa c è nei container, si occupa solo di organizzare il trasporto dei container da un posto all altro. Non si interfaccia direttamente con mittente e destinatario!

9 Livelli adiacenti comunicano mediante interfacce. Un interfaccia definisce le operazioni primitive e i servizi che il livello sottostante offre a quello soprastante. Ogni interfaccia è strutturata in modo da ridurre al minimo gli scambi di informazione. Le regole per la comunicazione sui vari livelli si chiamano protocolli. Ogni protocollo stabilisce come la comunicazione deve procedere e il formato dei pacchetti; inoltre ogni protocollo aggiunge un intestazione al messaggio con le informazioni che servono al livello omologo all altro capo della comunicazione per interpretare il messaggio. L insieme dei protocolli usati ai vari livelli di una rete è detto pila dei protocolli. L insieme dei livelli e di protocolli si chiama architettura di rete. Per le reti viene utilizzato il cosiddetto standard ISO-OSI, basato su sette livelli, rappresentato nella figura seguente. Applicazione application protocol data unit Applicazione Presentazione presentation protocol data unit Presentazione Sessione session protocol data unit Sessione Host A Trasporto transport protocol data unit livello della sottorete di comunicazione Trasporto Host B Rete packet packet packet Rete Rete Rete Data link frame Data link frame Data link frame Data link Fisico bit Fisico bit Fisico bit Fisico Secondo il modello ISO-OSI, I messaggi vengono scomposti in pacchetti; l unità di informazione è poi scambiata dagli Interface Message Processor (IMP), cioè dalle varie interfacce che permettono la comunicazione tra livelli diversi. Gli IMP sono in realtà un concetto più ampio, che può comprendere 3 livelli (instradatori), 2 livelli (ponti), 1 livello (ripetitori), tutti i livelli (gateway). Nel modello ISO-OSI, vediamo che i dati non vengono semplicemente inviati utilizzando il livello di comunicazione più basso. In realtà, in ogni stazione intermedia, i dati sono ricompattati (o ricostruiti) fino al livello di rete. Questa ricostruzione parziale serve per ricostruire l indirizzo di destinazione dei dati! Es. voglio mandare un messaggio negli USA, il messaggio è scomposto in pacchetti; ogni pacchetto è mandato ad un primo router, che ricostruisce i dati fino al livello di rete per capire dove deveno andare i dati (cioè negli USA), quindi manda il pacchetto ad un secondo router e così via fino ad arrivare negli USA. Inoltre, ad ogni pacchetto di dati spedito viene associato un contatore, che viene decrementato di 1 ogni volta che il pacchetto raggiunge un nodo intermedio. Ciò evita che i dati ricircolino all infinito all interno della rete (al 64 nodo raggiunto, il pacchetto di dati viene eliminato). Se si utilizza un protocollo di trasmissione sicura, il pacchetto verrà poi rinviato e instradato diversamente (utilizzando un percorso con meno di 64 nodi), altrimenti il pacchetto di dati viene perso.

10 Viene usato il protocollo TCP/IP (Transmission control protocol / Internet protocol) per la trasmissione di dati. Questo protocollo è stato sviluppato per consentire l interoperabilità tra reti fisiche diverse, definito nel 1974 da Vinton Cerf. Il protocollo prevede 5 diversi livelli: applicazione, trasporto, internet, accesso alla rete, fisico. Ogni livello si basa sul sottostante livello che gli fornisce dei servizi. I livelli alti servono per correggere i difetti dei livelli bassi (es. per garantire l affidabilità della trasmissione dei dati). Il livello fisico occupa il posto più in basso. Per livello fisico si intendono le caratteristiche del mezzo di trasmissione (es. doppino, fibra, ), la natura dei segnali (onda quadra a 5V, ), la velocità di trasmissione. Al livello superiore rispetto a quello fisico troviamo il livello di accesso alla rete. Se osserviamo i dati in questo livello, abbiamo che i dati organizzati in trame (frame); è questo il livello che si occupa dell instradamento all interno di una rete; l architettura non specifica alcun requisito (Ethernet, ARPANet, packet radio,...). Il livello superiore è il livello internet. Questo livello utilizza l internet protocol (IP), il quale definisce il tipo di pacchetto in cui spezza i dati che riceve dal livello superiore, definisce lo schema di indirizzamento, gestisce l attraversamento di reti diverse (tramite i router). Questo processo è trasparente all utente finale. Il livello internet è un sistema di tipo senza connessione. Esso verifica l integrità dell intestazione del pacchetto di dati, ma non verifica l integrità dei dati stessi. Inoltre non garantisce né l ordine di consegna dei pacchetti né la consegna dei paccheti! Inoltre i pacchetti possono seguire percorsi diversi E ovvio dunque che serve uno strato (livello) superiore che gestisca e risolva questi problemi. Il livello superiore è dunque il livello trasporto. E questo livello del protocollo TCP/IP che si occupa di organizzare in pacchetti la sequenza di byte da trasmettere, e di riorganizzarla all arrivo. In particolare, questo livello utilizza solitamente il protocollo TCP. Tale protocollo E orientato alla connessione, dunque affidabile. Garantisce la consegna e l ordine dei pacchetti, garantisce la correttezza dei byte trasmessi (quindi controlla i dati trasmessi e ritrasmette in caso di errore), controlla il flusso perché un ricevente lento non soffochi a causa di un trasmittente veloce. Oltre al protocollo TCP, il livello trasporto può utilizzare il protocollo UDP (User datagram protocol). Tale protocollo è privo di connessione e non garantisce l ordine dei pacchetti e non controlla la correttezza; è dunque inaffidabile, per contro è molto veloce nella trasmissione dei dati; è quindi adatto per servizi in cui il tempo di risposta è più importante della correttezza (video, audio). Al livello più alto troviamo il livello applicazione. Infatti, il protocollo TCP/IP non è stato pensato per alcun tipo di applicazione in particolare, ma può essere utilizzato da diverse applicazioni. Dunque il livello di applicazione specifica come un applicazione può utilizzare l insieme dei protocolli TCP/IP, fornendo quindi la possibilità di comunicazione tra applicazioni eseguite su calcolatori diversi (è una sorta di guida all utilizzo dei protocolli TCP/IP che viene fornita a tutte le applicazioni). Il livello applicazione contiene i protocolli di alto livello che i prodotti software usano per offrire servizi. Ogni protocollo (applicazione) è associato a una

11 porta. Ogni macchina ha diverse porte (esistono in modo virtuale, sono un concetto astratto!). La coppia <indirizzo della macchina, porta> individua univocamente la connessione. Ciò serve per smistare le varie connessioni ai vari protocolli (su porte diverse potremmo avere protocolli diversi). La connessione viene stabilita solo se è presente il servizio su quella data porta. In pratica, ad ogni applicazione viene associata una porta. Così, quando un messaggio arriva sulla porta X di un calcolatore, si sa a che applicazione il messaggio è rivolto! L architettura TCP/IP è un eccellente piattaforma per la realizzazione di applicazioni client-server affidabili. Essa permette di condividere informazioni tra organizzazioni diverse connesse ad Internet. E implementata nella gran parte dei sistemi operativi. Oltre (più in alto rispetto a) TCP/IP troviamo i protocolli applicativi. Questi sono i protocolli di alto livello che i prodotti software usano per offrire servizi agli utenti finali; offrono una comunicazione basata su un architettura di tipo client-server. Andiamo ora meglio a vedere cosa si intende per architettura client/server. In un architettura client/server ci sono due calcolatori connessi alla rete: un client che sottopone richieste al server; un server in grado di rispondere alle richieste formulate da uno (o più) client. L architettura client-server è alla base di tutti i servizi applicativi di Internet. E ovvio che la comunicazione fra client e server può avvenire solo se i due hanno stabilito un protocollo di comunicazione! Si parla dunque di applicazioni TCP/IP in quanto client e server comunicano utilizzando questo protocollo. Vi sono dunque diverse applicazioni, ciascuna con il proprio protocollo applicativo, basate su TCP/IP. Tra queste sono da ricordare: Connessione a calcolatori remoti: il proprio calcolatore è impiegato come terminale a interfaccia numerica telnet (porta 23) Trasferimento di file tra calcolatori FTP: File Transfer Protocol (porta 21) Posta elettronica: consente agli utenti di scambiarsi messaggi SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (porta 25) POP: Post Office Protocol - lettura remota della posta elettronica (porta 110) cancella la mail dal server dopo che è stata letta i dati trasmessi al client che li elabora. IMAP: Internet Message Access Protocol - lettura remota della posta elettronica (porta 143) l elaborazione dei dati (mail) avviene sul server, non sul client! Quindi possiamo lasciare la posta sul server, e leggerla in ogni istante e da ogni dove collegandoci al server con IMAP. News: messaggistica all interno di gruppi di interesse (newsgroup) NNTP: Network News Transfer Protocol (porta 119)

12 DNS: Domain Name Service - rubrica (porta 53) Permette di passare di un URL (indirizzo di un sito) al suo indirizzo numerico approndiremo più avanti. World Wide Web (WWW): consultazione interattiva di ipermedia con modalità point-and-click HTTP: HyperText Transfer Protocol (porta 80) accesso ad altri servizi posta elettronica scaricamento file Dunque anche la navigazione del web avviene utilizzando il protocolli TCP/IP, sul quale è basato il protocollo HTTP! A questo punto possiamo introdurre Internet: una rete di reti basate sul protocollo TCP/IP, un insieme di risorse informative che tale rete rende disponibili, una comunità di individui che usa tale rete per comunicare, informarsi, apprendere, effettuare transazioni finanziarie... Tra i vantaggi e svantaggi di Internet possiamo citare: Vantaggi il suo utilizzo è alla portata di tutti incoraggia la comunicazione tutti i suoi utenti sono uguali permette di reperire e di produrre informazione Svantaggi contiene barriere di tipo culturale, linguistico, economico e tecnologico Internet è nata negli Stati Uniti: durante la guerra fredda il Dipartimento per la difesa degli Stati Uniti finanziò vari progetti di ricerca al fine di preservare le telecomunicazioni in caso di attacco nucleare. In realtà non esiste alcun mezzo per garantire la funzionalità di un centro di telecomunicazioni sottoposto a un attacco nucleare. La soluzione non può essere di tipo fisico: deve essere di tipo logico! Progetto del Department of Defense si chiamava ARPANet - (Defense) Advanced Research Project Agency, fu iniziato come risposta allo Sputnik sovietico del 1957, sponsorizzando la ricerca presso università e laboratori di ricerca. La rete era di uso esclusivo militare e di ricerca. Le principali caratteristiche del progetto ARPANet possono riassumersi nelle seguenti: decentralizzazione della gestione delle telecomunicazioni, possibilità per l informazione di raggiungere la destinazione attraverso differenti cammini, ricerca dinamica dei percorsi su cui veicolare l informazione. ARPANet fu attivata nell autunno del 1969 mettendo in connessione quattro elaboratori Honeywell 516 dotati di 12 KB di memoria nei seguenti nodi UCLA: University of California Los Angeles, UCSB: University of California Santa Barbara, SRI: Stanford Research Institute, UTAH: University of Utah. L evoluzione della rete fino alla fine degli anni 80 si vede poi nelle figure seguenti.

13 ARPANet ARPANet Laboratorio di Informatica AA 2006/ Laboratorio di Informatica AA 2006/ ARPANet ARPANet Laboratorio di Informatica AA 2006/ Laboratorio di Informatica AA 2006/2007 ARPANet nasce DUNQUE nel 1969, negli anni 70 si espande comprendendo università e centri di ricerca. Nel 1971 viene integrata la posta elettronica, nel 1972 il protocollo telnet per la connessione remota. Nel 1973 Internet arriva in Europa, compaiono Ethernet e FTP. Nel 1974 viene proposto per ARPANet il protocollo TCP/IP per superare le difficoltà di connessione tra reti diverse (poi integrato in UNIX, UC Berkeley). Negli anni 80 si iniziano a collegare ad ARPANet anche reti locali: la rete comincia a contare migliaia di nodi. Nel 1983 i militari si staccano dalla rete in continua espansione (anche per motivi di sicurezza), formando MILnet; viene integrato il DNS (servizio che associa a nomi alfanumerici gli indirizzi numerici dei PC nella rete). Tra gli anni 80 e 90 all interno di ARPANet si formano network distinti (NSFnet, BITnet,...). Internet sostitusice gradatamente ARPANet utilizzando NFSnet come nuova dorsale, mentre ARPANet viene dismessa a partire dal Nel 1991 viene proposto http e il WWW (CERN, Ginevra) [WWW Applicazione che gira sulla rete ragnatela di ipertesti]- Nel 1994 Al Gore parla esplicitamente di Information Superhighways al discorso presso l International Telecommunications Union. La rete diventa anche commerciale, sono possibili connessioni dial-up (connessioni dal telefono di casa tramite modem verso un internet provider). Nel 1995 viene integrato il protocollo SSH, le dimensioni di Internet tendono a raddoppiare ogni anno. Nel 2000 Internet conta milioni di host; sono disponibili a prezzi ragionevoli connessioni broadband (a larga banda). 80

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