La struttura concettuale dei sistemi di comunicazione. Il calcolatore come strumento per gestire informazione. elaborare archiviare PROCESS

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1 La struttura concettuale dei sistemi di comunicazione Il calcolatore come strumento per gestire informazione acquisire dati IN elaborare archiviare PROCESS comunicare presentare, attuare soluzioni OUT tradizionalmente l enfasi è su cioè sui sistemi di elaborazione delle informazioni mentre oggi si sta spostando su cioè sull interconnessione in rete dei sistemi di elaborazione Reti di Calcolatori 5 Reti di Calcolatori 1

2 Un quadro di riferimento Un po di terminologia Computer network interconnection of computers and computing equipment using either wires or radio waves over small or large geographic distances Wide area network a large network that encompasses parts of states, multiple states, countries, and the world Metropolitan area network networks that serve an area of 3 to 30 miles - approximately the area of a typical city Local area network networks that are small in geographic size spanning a room, building, or campus Personal area network a network of a few meters, between wireless devices such as PDAs, laptops, and similar devices Reti di Calcolatori 7 Reti di Calcolatori 2

3 Broadcast Networks [Tanenbaum Computer Networks - Chapter 1] Reti di Calcolatori 8 Un po di terminologia Data communications the transfer of digital or analog data using digital or analog signals Voice network a network that transmits telephone signals Data network a network that transmits computer data Telecommunications the study of telephones and the systems that transmit telephone signals Network management the design, installation, and support of a network and its hardware and software Reti di Calcolatori 9 Reti di Calcolatori 3

4 Un quadro di riferimento Networks are composed of many devices, including: workstations (computers and telephones) network servers network hubs and switches (bridges) routers (LAN-WAN and WAN-WAN) telephone switching gear Reti di Calcolatori 10 Alcune configurazioni tipiche Computer terminal to mainframe computer Microcomputer to mainframe computer Microcomputer to LAN Microcomputer to Internet LAN to LAN (local area network to local area network) LAN to MAN (local area network to metropolitan area network) Personal area network to workstation LAN to WAN (local area network to wide area network) Sensor to LAN Satellite and microwave Wireless telephone and wired telephone to network Reti di Calcolatori 11 Reti di Calcolatori 4

5 Terminal to mainframe computer Predominant form in 60s and 70s. Still used in many types of businesses for data entry and data retrieval. Usually involves a lowspeed connection Reti di Calcolatori 12 Microcomputer to LAN Highly common throughout business and academic environments, and now even homes Typically a medium- to high-speed connection Microcomputer requires a NIC (network interface card) NIC connects to a hublike device Reti di Calcolatori 13 Reti di Calcolatori 5

6 Microcomputer to Internet Very popular with home users and some small businesses Typically a dial-up modem is used to connect user s microcomputer to an Internet service provider. Newer technologies such as DSL and cable modems are replacing modems Reti di Calcolatori 14 LAN to LAN Found in businesses and schools that have two or more LANs and a need for them to intercommunicate. A bridge-like device is typically used to interconnect LANs. Bridge-like device can filter frames Reti di Calcolatori 15 Reti di Calcolatori 6

7 Personal Area Network to Workstation Interconnects wireless devices such as PDAs, laptops, and music playback devices Used over a short distance such as a few meters Reti di Calcolatori 16 LAN to MAN Used to interconnect companies (usually local area networks) to networks that encompass a metropolitan city. High speed networks with redundant circuits Reti di Calcolatori 17 Reti di Calcolatori 7

8 LAN to WAN Not all local area networks deal with microcomputer workstations. Often found in industrial and laboratory environments. Assembly lines and robotic controls depend heavily on sensor-based local area networks Reti di Calcolatori 18 Interconnessione di reti X LAN WAN B G LAN G LAN G B G G Y LAN G LAN LAN B WAN Z Reti di Calcolatori 19 Reti di Calcolatori 8

9 Sensors to LAN One of the most common ways to interconnect a user on a LAN workstation to the Internet (a wide area network). A router is the typical device that performs LAN to WAN connections. Routers are more complex devices than bridges/switches Reti di Calcolatori 20 Satelliti e micro-onde Long distance wireless connections. Many types of applications including long distance telephone, television, radio, longhaul data transfers, and wireless data services. Typically expensive services but many companies offer competitive services and rates Reti di Calcolatori 21 Reti di Calcolatori 9

10 Mobile Telephones Quickly expanding market across the U.S. and world. First generation analog services and second generation PCS services available in most areas and under many types of plans. Third generation services beginning to appear in Europe and Asia Reti di Calcolatori 22 Un modello dell architettura della rete Reti di Calcolatori 10

11 Per comunicare /1 è necessario che esista un canale fisico adatto (requisito per la connessione fisica) mi senti? come? ok! cosa stai dicendo? occorre predisporre una infrastruttura fisica: degli strumenti per trasferire i segnali tra i comunicanti SSPAL - 16/04/02 ICT: un quadro tecnologico 24 Per comunicare /2 è necessario avere competenze linguistiche comuni (requisito per la trasmissione) mi capisci? what? I can hear you, but I don t certamente! understand what you re saying! occorre concordare dei protocolli di trasmissione: delle regole per interpretare i segnali a basso livello Reti di Calcolatori 25 Reti di Calcolatori 11

12 Per comunicare /3 è necessario avere competenze di contenuto comuni (requisito per la comunicazione) possiamo parlare di trasmissione dati? prego??? non spererai che bene: ti capisca cominciamo o che ti dica pure! qualcosa al riguardo?! occorre concordare un protocollo applicativo: delle regole per interpretare i segnali ad alto livello Reti di Calcolatori 26 Si comunica! cosa pensi dei problemi attuali di TCP/IP? ritengo che IPv6 sarà fondamentale nel futuro Se le soluzioni adottate per soddisfare le tre precondizioni sono efficienti, la comunicazione si realizza come se esse non fossero più necessarie ( trasparenza dei protocolli e dell infrastruttura) Reti di Calcolatori 27 Reti di Calcolatori 12

13 L architettura del sistema contenuto della comunicazione sistema per la gestione della comunicazione sottosistema C protocollo applicativo protocolli di trasmissione sottosistema B sottosistema A infrastrutture fisiche Reti di Calcolatori 28 La procedura basilare /1 Tizio vuole inviare una comunicazione a Caio; perciò: formula il contenuto mediante il protocollo applicativo di C; esprime il risultato mediante i protocolli di trasmissione di B; trasforma il risultato in un segnale mediante le infrastrutture di A, che gestiscono il trasferimento del segnale verso Caio Tizio sistema per la gestione della trasmissione di Tizio sottosistema C sottosistema B sottosistema A Reti di Calcolatori 29 Reti di Calcolatori 13

14 La procedura basilare /2 Caio vuole ricevere la comunicazione di Tizio; perciò: riceve il segnale trasferito da Caio e lo rende disponibile mediante le infrastrutture di A trasforma il segnale in un espressione mediante i protocolli di trasmissione di B; interpreta il contenuto dell espressione mediante il protocollo applicativo di C sistema per la gestione della ricezione di Caio sottosistema C sottosistema B sottosistema A Caio Reti di Calcolatori 30 In sintesi: il networking Tizio sistema per la gestione della trasmissione di Tizio sottosistema C comunicazione sistema per la gestione della ricezione di Caio sottosistema C Caio sottosistema B trasmissione sottosistema B sottosistema A connessione fisica sottosistema A Reti di Calcolatori 31 Reti di Calcolatori 14

15 La logica dell architettura Il problema della comunicazione viene scomposto in sottoproblemi, organizzati per livelli Per ogni sottoproblema viene identificato un sottosistema dotato delle competenze necessarie alla soluzione di quel sottoproblema Ogni sottosistema opera trasformando input in output: livello superiore sottosistema livello inferiore livello inferiore sottosistema livello superiore trasmissione ricezione Ogni sottosistema opera senza disporre di una visione complessiva dell intero problema Reti di Calcolatori 32 Le ragioni dell architettura La segmentazione delle competenze necessarie alla comunicazione consente di: specializzare i singoli sottosistemi rendere facilmente intercambiabili sottosistemi dello stesso livello, senza con ciò dover modificare gli altri sottosistemi Reti di Calcolatori 33 Reti di Calcolatori 15

16 Dal networking all inter-networking Tizio e Caio vogliono comunicare, e concordano perciò di usare uno stesso sottosistema C ma i sottosistemi A e/o B di cui dispongono sono diversi COSA SI PUO FARE PER EVITARE L INCOMUNICABILITA? Reti di Calcolatori 34 Incomunicabilità storiche Livello A: occorre predisporre un infrastruttura telematica Livello B: occorre stabilire dei protocolli di trasmissione Livello C: occorre stabilire un protocollo applicativo Storicamente le diverse società di informatica e telecomunicazioni hanno offerto soluzioni differenti, e non sempre compatibili l una con l altra, per i sottosistemi A, B e C se io ho la rete X e tu hai la rete Y, allora i miei calcolatori non sono in grado di comunicare con i tuoi a meno di non introdurre dei dispositivi intermediari ad hoc Reti di Calcolatori 35 Reti di Calcolatori 16

17 Intermediari di livello A Se il problema riguarda solo la connessione fisica sottosistema C sottosistema C sottosistema B sottosistema B sottosistema A intermediario sottosistema A Reti di Calcolatori 36 Intermediari di livello B Se il problema riguarda anche la trasmissione sottosistema C sottosistema C sottosistema B intermediario sottosistema B sottosistema A intermediario sottosistema A Reti di Calcolatori 37 Reti di Calcolatori 17

18 A partire dall esperienza delle comunicazioni sociali Nelle situazioni comunicazionali più tipiche: [A] la connessione fisica è assicurata da infrastrutture diverse [C] gli argomenti oggetto di comunicazione sono molteplici [B] ma la lingua usata per comunicare è la stessa livello C livello B livello A Reti di Calcolatori 38 La struttura di Internet il contenuto della comunicazione protocollo applicativo: livello applicativo protocolli di trasmissione: livello di trasmissione Posta elettronica Login remoto NNTP SMTP/POP Copia di files World Wide Web TELNET FTP HTTP TCP/IP infrastruttura telematica: livello di connessione fisica Reti di Calcolatori 39 Reti di Calcolatori 18

19 Cos è Internet Dunque Internet, che include soluzioni molto varie per il livello di connessione fisica e per quello applicativo, è caratterizzata da una sostanziale omogeneità nel livello della trasmissione: Internet è la rete dei calcolatori che parlano TCP/IP Reti di Calcolatori 40 Essere in e usare applicazione applicazione applicazione TCP/IP mezzo fisico mezzo fisico Livello delle applicazioni Livello della trasmissione Livello fisico essere in Internet usare Internet prima si entra nella rete; quindi la si usa Reti di Calcolatori 41 Reti di Calcolatori 19

20 Verso le questioni tecnologiche ISO/OSI TCP/IP La struttura per livelli A, B e C è una versione concettuale e astratta dello schema adottato da ISO, International Organization for Standardization, per modellizzare i sistemi di (inter)networking, chiamato OSI-RM, Open Systems Interconnection Reference Model, organizzato in 7 livelli. Il modello utilizzato in Internet è ancora diverso, organizzato in 5 livelli. Application OSI-RM livello 7 Il nostro modello Internet Presentation livello 6 livello C Application Session Transport Network livello 5 livello 4 livello 3 livello B Transport (TCP) Network (IP) Data link Physical livello 2 livello 1 livello A Interface Reti di Calcolatori 49 Reti di Calcolatori 20

21 OSI Reference Model Application layer where the application using the network resides. Common network applications include remote login, file transfer, , and web page browsing. Presentation layer performs a series of miscellaneous functions necessary for presenting the data package properly to the sender or receiver. Session layer responsible for establishing sessions between users. Transport layer provides an end-to-end error-free network connection. Makes sure the data arrives at the destination exactly as it left the source. Network layer responsible for creating, maintaining and ending network connections. Transfers a data packet from node to node within the network. Data link layer responsible for taking the data and transforming it into a frame with header, control and address information, and error detection code. Physical layer handles the transmission of bits over a communications channel. Includes voltage levels, connectors, media choice, modulation techniques Reti di Calcolatori 50 Services to Protocols Relationship [Tanenbaum Computer Networks - Chapter 1] Reti di Calcolatori 51 Reti di Calcolatori 21

22 Applicazione Unità di trasmissione dati a livello applicazione Applicazione Presentazione Unità di trasmissione dati a livello presentazione Presentazione Sessione Unità di trasmissione dati a livello sessione Sessione Trasporto Unità di trasmissione dati a livello trasporto Limite della sottorete di interconnessione Trasporto Rete Pacchetto Rete Pacchetto Rete Pacchetto Rete Frame Frame Frame Data link Data link Data link Data link Fisico Bit Fisico Bit Fisico Bit Fisico HOST A Router Router HOST B Reti di Calcolatori 52 Internet Reference Model Application layer equivalent to the OSI s presentation and application layers Transport layer performs same function as OSI transport layer Network (Internet or internetwork) layer roughly equivalent to the OSI s network layer Interface (network access/data link/physical) layer equivalent to the OSI s physical and data link layers Reti di Calcolatori 53 Reti di Calcolatori 22

23 Internet Reference Model [Tanenbaum Computer Networks - Chapter 1] Reti di Calcolatori 54 Logical and physical connections Logical connection exists only in the software. Physical connection exists in the hardware. In a network architecture model, only the lowest layer contains a physical connection, while all higher layers contain logical connections Reti di Calcolatori 55 Reti di Calcolatori 23

24 The Internet Model in Action Reti di Calcolatori 56 The Internet Model in Action Reti di Calcolatori 57 Reti di Calcolatori 24

25 Come proseguiremo Tratteremo successivamente: livello A infrastrutture fisiche nelle loro implicazioni per: livello B protocolli di trasmissione nelle loro implicazioni per: livello C protocolli applicativi Reti di Calcolatori 58 Reti di Calcolatori 25

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