Abilità Informatiche e Telematiche

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1 Abilità Informatiche e Telematiche (Laurea Triennale + Laurea Magistrale) Marco Pedicini Corso di Laurea Magistrale in Informazione, Editoria e Giornalismo, Università Roma Tre 23 Febbraio Maggio 2012

2 Parte V UD 4.1 Reti di calcolatori, Internet e World Wide Web

3 Alla fine di questa UD sarai in grado di... Sapere cos è una rete di calcolatori e in particolare la più grande, Internet Sapere cosa sono i servizi offerti dalle reti di calcolatori e in particolare il servizio più usato, il www Conoscere il paradigma ipertestuale, alla base dei siti web Distinguere i diversi livelli di comunicazione in una rete di calcolatori Conoscere alcuni mezzi trasmissivi Comprendere l importanza dei protocolli di comunicazione Conoscere la principale architettura a livelli: il modello ISO-OSI Conoscere i concetti di applicazione distribuita e

4 Contenuti Le reti di calcolatori I servizi nelle reti di calcolatori Internet, la più grande rete di calcolatori World Wide Web, il principale servizio di Internet browser web siti web e paradigma ipertestuale scambio di dati tra una coppia di calcolatori: i mezzi di trasmissione i protocolli di comunicazione architettura a livelli della comunicazione in una rete di calcolatori Modello ISO-OSI Applicazioni distribuite Architettura client-server Topologie di rete Collegamento punto-punto, Collegamento a bus, Collegamento ad anello. Altre topologie Reti di reti di calcolatori Il problema dell instradamento

5 Reti di calcolatori La fusione delle tecnologie dell informazione e della comunicazione ha avuto un impatto notevole sul modo in cui i moderni sistemi informatici sono organizzati il modello di organizzazione prevalente dei sistemi informatici è quello delle reti di calcolatori una rete di calcolatori è un insieme di calcolatori indipendenti, che sono collegati tra di loro per potersi scambiare dati le applicazioni per reti di calcolatori sono organizzate sulla base del modello client/server e del concetto di servizio (offerto dalla rete)

6 ,"+-$.$%$/%0/(%+"#"% Reti di calcolatori!"#$%&$%'()'*)(#*+$! Una!"#$!"#"$%&$'()'*)(#*!& rete di calcolatori %&"$'"(')*)$+'$,#-,.-#/.0'$,1)$ è un insieme di calcolatori che operano.2)0#".$#&/.".*#*)"/)$)$,1)$(.".$,.--)3#/'$/0#$-.0.$2)0$ autonomamente e che sono collegati tra loro per 2./)0('$(,#*4'#0)$+#/' potersi scambiare dati +$)$,-*,!&#!"#&)"+*!"##$%&'$()* "#$!!

7 Servizi in una rete di calcolatori I calcolatori in una rete di calcolatori possono essere usati per eseguire applicazioni di uso individuale possono essere usati per usufruire di servizi basati sullo scambio di dati: ad esempio, possono condividere risorse informatiche come stampanti e dischi possono scambiarsi dati e messaggi Intuitivamente, un servizio in una rete di calcolatori corrisponde a una modalità di condivisione di dati e/o risorse tra i calcolatori collegati alla rete

8 Internet Internet è la più grande rete di calcolatori, a diffusione mondiale La connessione di un calcolatore a Internet può avvenire con diverse modalità: un calcolatore può essere collegato a Internet mediante una scheda di rete nell ambito di una rete di calcolatori un calcolatore può essere collegato a Internet mediante un modem e una connessione telefonica di accesso remoto a un fornitore (provider) di servizi

9 World Wide Web Internet, in quanto rete di calcolatori, rende disponibile ai suoi utenti diversi servizi (ad esempio, il servizio di posta elettronica e il servizio di trasferimento di file) Il World Wide Web (o, più semplicemente, Web) è il servizio più diffuso di Internet e permette la condivisione e l accesso a documenti che sono distribuiti sui calcolatori di Internet e collegati tra di loro La condivisione di documenti su Internet e sul Web è resa possibile dal fatto che a ciascuna risorsa di Internet è associato un nome univoco possibili risorse su Internet e sul Web sono i calcolatori, gli utenti, i documenti il nome di una risorsa di Internet è l indirizzo della risorsa gli indirizzi su Internet sono chiamati anche URL o

10 Browser Web Per accedere a documenti sul Web, un calcolatore deve essere collegato a Internet deve disporre di una applicazione chiamata browser web (ad esempio, Microsoft Internet Explorer o Google Chrome) Un browser web è una applicazione che permette l accesso a documenti sul Web è possibile accedere a documenti sul Web con diverse modalità fornendo al browser l indirizzo del documento scrivendolo nella barra dell indirizzo raggiungere un documento seguendo un collegamento ipertestuale nel documento correntemente visualizzato dal browser cliccando con il mouse sul collegamento

11 Accesso ai documenti sul web Esempio di accesso all indirizzo wikipedia/wiki/speciale: Ricerca?search=nasa&pmk=not_cross

12 Navigazione ipertestuale... cliccando sul collegamento Stazione Spaziale internazionale

13 Siti web Un sito web è un insieme di documenti gestiti da una organizzazione, memorizzati su uno o più calcolatori collegati a Internet, e che possono essere acceduti mediante il servizio Web L accesso a un sito web inizia solitamente da un documento chiamato home page del sito l home page di un sito fornisce informazioni di carattere generale sul sito contiene collegamenti alle parti principali del sito, che possono essere accedute mediante navigazione ipertestuale contiene collegamenti ad altri siti correlati

14 Il web e il paradigma ipertestuale I documenti del Web sono organizzati mediante una struttura ipertestuale agli elementi (come parole, frasi e immagini) di una pagina possono essere associati dei collegamenti ad altre pagine un collegamento ipertestuale è composto da l elemento della pagina a cui è associato il collegamento chiamato ancora (letto àncora) la pagina referenziata dal collegamento, mediante il suo indirizzo che viene visualizzato dal browser sulla barra di stato quando il cursore del mouse si trova sopra l àncora

15 #$%& Un esempio di ipertesto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

16 Scambio di dati tra calcolatori: mezzi fisici e protocolli

17 Scambio di dati tra calcolatori!"#$%&'()&()#*&(*+#("#,"',#* Lo scopo di una rete di calcolatori è quello di permettere la comunicazione (ovvero, lo scambio di dati) tra due o più calcolatori. :"$'&"3"$/*$-#($)%.%$/*$&(0&"0(.")*$; <-%00"$/*$3%)2%..%)%$0($&"2-#*&(6*"#% &(0&"0(.")*B La comunicazione tra due 0($&"2-#*&(6*"#%$.)($/-%$&(0&"0(.")*$; calcolatori è chiamata &4*(2(.($&"2-#*&(6*"#%$3-#."13-#."B comunicazione punto-punto. Che cosa serve affinché due &4%$&"'($'%)>%$(99*#&4C calcolatori possano /-%$&(0&"0(.")* scambiarsi dei dati? 3"''(#"$'&(28*()'*$/%*$/(.*D Sono necessari:!"#"$#%&%''()*+$ un canale fisico di comunicazione tra i due calcolatori - la componente,-#$!"#"$%&'()(!*&+(&!*,-#(!".(*#% hardware della comunicazione.)($*$/-%$&(0&"0(.")*$1 un insieme 0($&"23"#%#.%$4()/5()%$/%00($&"2-#*&(6*"#%$ di regole che regolano lo scambio di dati - la componente,-#$(#)(%,%&+(&/%0*$% software della &4%$)%7"0(#"$0"$'&(28*"$/*$/(.*$1 comunicazione 0( &"23"#%#.%$'"9.5()%$/%00($&"2-#*&(6*"#%

18 Il canale fisico: i mezzi di trasmissione Per la comunicazione tra calcolatori è possibile usare molti canali (mezzi) fisici di trasmissione: collegamento elettrico con cavi in rame - consente una velocità/capacità di trasmissione fino a 100 Mbit/s su una distanza di 100 m collegamento con fibra multimodale - consente una velocità/capacità di trasmissione superiore al Gbit/s su una distanza di 1-10 km collegamento con fibra monomodale - consente una velocità/capacità di trasmissione superiore al Gbit/s su una distanza di km collegamenti che usano frequenze radio (es. wireless, UMTS, collegamenti via satellite, ecc.)

19 '(%%"H&)"+.,$:,&$1&."%%,."D$"''B4$ #$%& Esempio infrastrutture di telecomunicazioni in Italia 2*'-3)+#)&(1%* '#/)# 0'"'$+-4&)$%.)+&)#)&#!0%")% Dorsale (fibra ottica)! 6"+3&#$ Rete 35,2#&$(..,'&4 di giunzione! 7$)$*1,*%,0(5,"($* cittadina (fibra ottica)!,))&1,(& Rete35,2#&$(..,'&4 di accesso! 7$)$*1,*&!!$33" (ultimo miglio) 3*%.,)($ ),H%,(4!" Varie tecnologie possibili per la rete di accesso: FTTH I&#,"$."'+(%(H,"$0(11,2,%,$0"#$%&$#"."$6,$&''"11(7$ (fiber-to-the-home), FTTB (fiber-to-the-basement), Wi-Fi, JFFKD$JFFLD$M,95,D$)&$&6$(HH,$0#,+',0&%)"+."$#"."$,+$ ma ad oggi principalmente rete in rame di Telecom Italia - problema #&)"$6,$F"%"'()N.&%,& del digital divide O 0#(2%")&$6"%$1,%,)&# 1,-,1$ #$%&!'

20 Protocolli di comunicazione... Si supponga di voler effettuare il trasferimento di un file tra due calcolatori collegati fisicamente la presenza del collegamento fisico non è sufficiente (anche se è necessaria) per permettere il trasferimento del file è necessario anche che ciascun calcolatore sia dotato di una applicazione in grado di effettuare il trasferimento del file

21 ...Protocolli di comunicazione Nella comunicazione tra calcolatori, è necessaria la presenza di uno strato software che consenta lo scambio di dati sulla base di un insieme prefissato di regole e convenzioni un protocollo di comunicazione è un insieme di regole, relative ai messaggi consentiti e al loro formato, che controllano lo scambio di informazioni in una comunicazione La comunicazione tra due o più entità è possibile solo sulla base dell accettazione e dell adozione di uno o più protocolli. Solitamente, è necessaria l adozione di un protocollo per ciascun diverso aspetto della comunicazione

22 I due filosofi... Due filosofi, uno africano e uno cinese, vogliono discutere del oryctolagus cunilicus (il coniglio): il filosofo africano vuole esprimere al suo collega cinese la sua simpatia a favore dei conigli. Problema: i due filosofi non parlano la stessa lingua e non riescono a trovare un interprete che conosca entrambe le loro lingue l africano parla swahili e inglese, il cinese parla cinese e francese I filosofi possono comunque accordarsi su una lingua da usare nella comunicazione (ad esempio, il danese) possono poi comunicare utilizzando due interpreti, ciascuno dei quali sa tradurre da una delle lingue note a uno dei filosofi alla lingua usata per la comunicazione

23 I due filosofi... Altro problema i due filosofi non vivono nello stesso luogo e non sono abituati a viaggiare i due filosofi possono comunque decidere di comunicare in altro modo, ad esempio, scelgono di utilizzare il fax, ricorrendo al supporto del servizio di telefonia locale e internazionale Ora i due filosofi possono effettivamente comunicare hanno adottato due diversi protocolli di comunicazione il protocollo relativo alla lingua - il danese il protocollo relativo al mezzo di comunicazione - il fax la comunicazione basata sul fax è possibile solo perché esistono degli standard internazionali sulle caratteristiche elettriche e temporali dei segnali utilizzati per la telefonia

24 ...I due filosofi!" #$%&'()*+*'(!*+'"),-..'/0 12'3) +)0 +-4'&0 $"%&'&!" #$% "$&'(&)& $"%&'&!" #$% "$&'(&)&!"# $"%&'&!" #$% "$&'(&)&!"# $"%&'&!" #$% "$&'(&)& #$%&!"

25 ,-./(0%00$-1&1&)(2%))(! Architettura a livelli... Per ridurre la complessità della comunicazione in una rete (di reti) di calcolatori, le reti di calcolatori sono!"#$#%&'##"$()$*+,-("..%/0 &"(()$*+,'1%*)2%+1"$%1$'1)$#"/"$3&%$ organizzate con una architettura a livelli #"/%4$&%$*)(*+()/+#%5$("$#"/%$&%$*)(*+()/+#%$.+1+$+#6)1%22)/"$*+1$ Può essere utile per capire il funzionamento, fare una '1)$)#*7%/"//'#)$)$(%8"((% analogia con una comunicazione telefonica, come)1)(+6%)!'9$".."#"$'/%("$-"#$*)-%#" %( :'12%+1),"1/+5$:)#"$'1) mostrato in figura. *+1$'1) *+,'1%*)2%+1" /"(":+1%*)5$*+,"$,+./#)/+ %1$:%6'#);$

26 ...Architettura a livelli Nell architettura a livelli ciascun livello è relativo a un particolare aspetto della comunicazione ciascun livello permette la comunicazione con il livello analogo di un altro calcolatore ciascun livello è basato su un diverso protocollo di comunicazione In pratica, la comunicazione richiede l adozione di un insieme di protocolli, uno per ciascun livello della comunicazione un insieme compatibile di protocolli è chiamato una famiglia di protocolli

27 . +0,)0/)"5",'153%*)8)#",4),3&1*1'1##),2 '()%5%*1,+0%, ;%5)7#)%,4),3&1*1'1##) Il modello ISO-OSI #$%"!" Esistono diverse famiglie di protocolli per reti di calcolatori ad esempio, il modello ISO-OSI.,+/01(,, (teorico), TCP-IP (o Internet Suite), SNA! la </)/*101,4)-"&/",;%5)7#)",4),3&1*1'1##),3"&,&"*),4),'%#'1#%*1&) figura mostra il modello di riferimento OSI proposto. dall ISO. #%,;)7+&%,51/*&%,)#,514"##1,4),&);"&)5"0*1,>=9,3&131/*1,4%##$9=> 7--0)6'()*%#!"#$#%&'()*%# +#$$)*%#,"'$-*"&*.#&# /*00#1'2#%&*34'&) 5)$)6*!"*&*6*00*34)3'--0)6'()*%#!"*&*6*00*34)3-"#$#%&'()*%#!"*&*6*00*34)3$#$$)*%#!"*&*6*00*34)3&"'$-*"&*!"*&*6*00*34#030)8#00*34)3"#&#!"*&*6*00*34#030)8#00*3 4)36*00#1'2#%&*34'&)!"*&*6*00*34#030)8#00*39)$)6* 7--0)6'()*%#!"#$#%&'()*%# +#$$)*%#,"'$-*"&*.#&# /*00#1'2#%&*34'&) 5)$)6*

28 I livelli nel modello ISO-OSI... Applicazione a questo livello si trovano i programmi applicativi che utilizzano i servizi offerti dalla rete, mediante una varietà di protocolli di alto livello - ad esempio, la posta elettronica, il trasferimento di file, il World Wide Web in generale, i servizi sono basati sullo scambio bidirezionale di messaggi tra utenti di applicazioni Presentazione si occupa di un insieme di funzionalità relative alla sintassi dei messaggi trasmessi (ad esempio, codifica, compressione e crittografia) Sessione gestisce l instaurazione e il controllo di sessioni di comunicazione tra utenti collegati ai calcolatori di rete

29 ...I livelli nel modello ISO-OSI Trasporto si occupa della trasmissione di messaggi tra coppie di calcolatori, gestendo la suddivisione dei messaggi in pacchetti Rete si occupa della trasmissione di pacchetti tra reti, gestendo il problema dell instradamento Collegamento dei dati (data link) si occupa della comunicazione libera da errori di sequenze (chiamate trame) di byte, tra nodi della rete collegati direttamente Fisico si occupa della trasmissione dei singoli bit attraverso il canale fisico di comunicazione, gestendo quindi gli aspetti di livello più basso della comunicazione

30 Modello client-server le applicazioni per reti di calcolatori sono organizzate sulla base del modello cliente/servente (client/server) Una applicazione distribuita è una applicazione costituita da più componenti software che vengono eseguite, in modo più o meno coordinato, su più calcolatori collegati da una rete l utente di una applicazione distribuita ha l impressione di utilizzare una tradizionale applicazione informatica in pratica, l esecuzione dell applicazione è distribuita su più calcolatori L architettura più comunemente usata nella realizzazione di applicazione distribuite è descritta dal modello cliente/servente (client/server) ad esempio, una applicazione cliente/servente può essere realizzata suddividendo funzionalmente

31 Servizi, serventi e clienti Il modello cliente-servente è basato sui seguenti concetti Servizio: risorsa informatica da condividere (ad esempio, un insieme di dati o una operazione) Servente: una applicazione in grado di erogare uno o più servizi ad altre applicazioni Cliente: una applicazione utilizzatrice di servizi L erogazione di servizi da parte di un servente avviene solo su richiesta da parte di un cliente per ottenere un servizio, un cliente deve richiederne l erogazione a un servente i clienti hanno un ruolo attivo, i serventi hanno un ruolo reattivo

32 Tipologia delle reti e instradamento

33 Connessione in rete di calcolatori Come è possibile collegare un insieme di calcolatori? Sono possibili diverse scelte: ciascun calcolatore è collegato direttamente a tutti gli altri mediante un collegamento punto-punto dedicato ciascun calcolatore è collegato a uno stesso mezzo di comunicazione - collegamento a bus ciascun calcolatore è collegato ad almeno un altro calcolatore, e quindi tra di loro sono tutti connessi, anche se non tutti direttamente

34 Collegamento punto-punto Nel collegamento punto-punto ogni calcolatore è collegato a ciascuno degli altri calcolatori ed è semplice realizzare lo scambio di dati tra essi Se il calcolatore A deve inviare un insieme di dati (un messaggio) a un calcolatore B, lo può fare direttamente sulla connessione punto-punto che collega A a B Questa soluzione è evidentemente molto costosa! In pratica, vengono adottate le soluzioni 2 e 3. Come può avvenire la comunicazione in questi casi?

35 Collegamento a bus Nel collegamento a bus, ogni calcolatore è collegato a un insieme di collegamenti condivisi, il bus La soluzione basata sul bus è adottata frequentemente esistono realizzazioni tecnologiche del bus estremamente economiche (un semplice cavo coassiale) esistono anche realizzazioni più sofisticate, che garantiscono una velocità elevata di comunicazione (soluzioni basate su switch) è una soluzione facilmente espandibile calcolatori rete a bus bus

36 Collegamento a bus Un possibile protocollo di comunicazione (semplificato) basato sul collegamento a bus è il seguente: se il calcolatore A deve inviare il messaggio M al calcolatore B A forma un pacchetto di dati P usando il messaggio M e i nomi del destinatario B e del mittente A (con un formato specificato dal protocollo) e trasmette P sul bus (un pacchetto è simile a una busta, che all interno contiene un messaggio e all esterno riporta i nomi del destinatario e del mittente) i pacchetti trasmessi sul bus sono ricevuti da tutti i calcolatori, ogni calcolatore riceve ciascun pacchetto P che viaggia sul bus, e ne decodifica il messaggio M, il destinatario e il mittente; se un calcolatore si identifica nel destinatario di un messaggio M codificato in un pacchetto, allora ascolta e interpreta il messaggio M, che è effettivamente rivolto a lui; gli altri calcolatori, invece, ignorano il messaggio

37 Collegamento ad anello!"##$%&'$()"*&. Nel collegamento ad anello, i calcolatori sono disposti logicamente ad anello, con un collegamento tra B*)#-%))*61/*",%#1.#1"*))%?#'#-1 ciascuna coppia di &%"%#.'&$%&,'#)%6'-1/*",*#1.#1" calcolatori adiacenti 0"#-%))*61/*",%#,+1#-'1&-0"1#-% -1)-%)1,%+'#1.'1-*",' ogni pacchetto transita nell anello in una direzione fissata, dal mittente al destinatario se un calcolatore non è il destinatario del messaggio, /',,*",*#1)#.*&,'"1,1+'%# allora ritrasmette il pacchetto al calcolatore C&*#0"#-1)-%)1,%+*#"%"#7')#.*&,'"1,1+'%#.*)#/*&&166'% successivo nell anello il destinatario del messaggio leva il pacchetto

38 !"#$%&#%'("()%* +%&,(""*)-.*/#( Altri tipologie di collegamento Le figure mostrano altre tipologie di collegamenti ogni linea indica la presenza di un collegamento! *&.%#/%."-#%.1%2-#/-#0("+".3-#1%#'.#2*//"&-)".,*#0'.,*40'.,*# punto-punto tra una coppia di calcolatori,(-#'.-#2*00%-#1%#2-/2*/-,*(%#!!"#$%&'("#)*+,(-.*#-/,("#,%0*/*&%"#1%#2*//"&-)".,%!"#$$% %$&#'( )(*+$#"(,''#-($%'# #$%&!"

39 Reti di reti di calcolatori Una rete di reti di calcolatori è un insieme di reti di calcolatori, tra di loro collegate (interconnesse) per potersi scambiare dati. Ci sono diverse motivazioni per voler collegare tra di loro più reti di calcolatori superare i limiti fisici dei mezzi di comunicazione usati in una rete (tra reti omogenee) collegare reti che utilizzano mezzi di comunicazione diversi collegare reti fisicamente lontane collegare reti eterogenee La realizzazione di una rete di reti richiede la presenza di dispositivi di rete dedicati alla ritrasmissione dei dati tra reti questi dispositivi sono genericamente chiamati IMP (Interface Message Processor) e corrispondono a ripetitori, ponti, instradatori (router) e gateway

40 !"#$%&'""$(()'"$*+)*%$#) Interconnessione di reti In una rete di reti ciascuna rete contiene almeno un IMP " +*%,+$"%#&'('#+-"(*'"'#%./'"-#$"#!01# un IMP può essere considerato un calcolatore dedicato! $"#!01#2$3#',,'&'#+-",*)'&%(-#$"#+%.+-.%(-&'#)')*+%( l insieme degli IMP forma una rete, chiamata!.4*",*'/'#)'5.*#!01#6-&/%#$"%#&'('7#+8*%/%(%#!"##"$%# sottorete!!"#$"%#&'('#)*#&'(*# $%&&%' (&(!"#

41 Instradamento Ciascun IMP ha il compito di far giungere i pacchetti che riceve all IMP della rete destinataria del pacchetto per i pacchetti originati dalla propria rete e destinati a calcolatori che non appartengono alla propria rete l IMP deve ritrasmetterli a un IMP adiacente affinché vengano trasmessi all IMP della rete destinataria per i pacchetti ricevuti da altri IMP se sono destinati alla propria rete, deve ritrasmetterli sulla propria rete affinché giungano al calcolatore destinatario se non sono destinati alla propria rete, deve ritrasmetterli a un IMP adiacente

42 Instradamento Gli IMP devono risolvere il problema dell instradamento il problema dell instradamento di un pacchetto consiste nel determinare (in modo dinamico e distribuito) un percorso per il pacchetto tra un insieme di IMP che sono generalmente collegati in modo irregolare e variante nel tempo per risolvere il problema dell instradamento, ciascun IMP dispone di informazioni relative alle reti e agli IMP a cui è attualmente collegato

43 Instradamento - esempio!"#$%&'&()"$* + )#)(,-* I possibili percorsi tra una coppia di calcolatori! %$/+..#0#"#$/)-6+-.#$4-2$5,2$6+//#2$(#$62"6+"24+-#!"##$%#$ &$'#"%(# ()"* #$%&!'

44 Cosa abbiamo studiato La definizione di rete di calcolatori ed un importante esempio: Internet I servizi offerti dalle retidi calcolatori ed in particolare il più usato: il www Il paradigma ipertestuale e i siti web Come avviene lo scambio di dati tra calcolatori: Mezzi di trasmissione Protocolli di comunicazione il modello ISO-OSI Il concetto di applicazione distribuita e l architettura più usata, client-server Alcune topologie di rete Le reti di reti di calcolatori e il problema dell instradamento

45 Parte VI UD 4.2 Reti di calcolatori

46 Reti di calcolatori Una rete è un gruppo di calcolatori interconnessi che possono condividere informazioni e risorse come: dati stampanti connessione ad internet applicazioni

47 Tipologie di reti In base alla copertura geografica: LAN: Local Area Network MAN: Metropolitan Area Network WAN: Wide Area Network rete locale (LAN), rete geografica (MAN e WAN) In base all architettura: Peer-to-peer Client-Server In base al mezzo di comunicazione: Wired/Wireless web-based: Intranet, Extranet, Internet

48 Local Area Network (LAN) I computers di una LAN sono relativamente vicini stesso ufficio, stesso edificio estese su più edifici se vicini di piccole dimensioni utilizzate per la condivisione di risorse es.: stampante laser, hard disk di rete, database

49 Esempio di una LAN FIGURA

50 Wide Area Network (WAN) Una rete che copre un ampio territorio, come una città, una regione, una nazione, tutto il mondo (Internet) Le WAN vengono usate per connettere due o più LAN distanti Usate per: accesso a informazioni di varia natura (es: Internet) scambio di informazioni (es: posta elettronica) e dati (file sharing, FTP, etc) svolgimento attività lavorative da remoto (telelavoro)

51 Metropolitan Area Network Indica una rete più grande di una LAN, ma più piccola di una WAN In genere, una MAN connette due o più LAN nella stessa città, LAN abbastanza distanti da non poter essere interconnesse con un cavo o via wireless

52 Architettura Client-Server Server: un computer, un dispositivo, un applicazione che fornisce dei servizi e/o condivide risorse ad altri computer, dispositivi, applicazioni Client: un computer, un dispositivo, un applicazione che usufruisce dei servizi (o accede a risorse) offerti da altri computer, dispositivi, applicazioni Un server condivide le proprie risorse ad un certo numero di client Esempi: file server: condivide una cartella di docs ai PC (clients) di una LAN print server: condivide una stampante Internet gateway: condivide la connessione ad Internet

53 Peer-to-peer (P2P) Dall inglese, pari (nobiliare), indica una rete paritaria: tutti i nodi della rete sono equivalenti tutti i nodi sono fungono sia da client che da server antitesi dell architettura client-server Esempio: sistemi di file sharing (BitTorrent, emule, Gnutella)

54 Client-Server vs P2P commons/9/9e/kaprici.gif

55 Intranet vs Extranet vs Internet Intranet: è una rete locale (LAN) o gruppo di LAN, usata all interno di un organizzazione per facilitare la comunicazione e l accesso all informazione a volte usato per indicare il sito web aziendale servizi di utilità generale interni all azienda (es: posta elettronica, fax) Extranet: una parte di una Intranet che consente l accesso a client (utenti e computers) fisicamente esterni Internet: la più grande rete di computer esistente, rete delle reti, rete globale, collega tra loro LAN, WAN, MAN unica, si scrive con la I maiuscola

56 Wired vs Wireless Wired network=rete cablata connessione tra i nodi via cavo Wireless network=rete senza fili connessione tra i nodi via onde radio infrarossi microonde Una LAN Wireless si chiama WLAN

57 Infrastruttura di rete Schede di rete Connessioni o sistema di cablaggio Dispositivi di rete Hub Switch Bridge Router Access Point/Extender Modem

58 Schede di rete Chiamate anche Network Interface Controller/Card (NIC) Scheda ethernet o adattatore LAN (cablate) Scheda wireless, Wi Fi card (senza fili) Scheda bluetooth, wireless a breve distanza MAC Address (indirizzo fisico): identifica univocamente ogni scheda di rete nel mondo composto da 6 byte, espressi in esadecimale, separati da : es: 00:AE:43:4A:25:AF

59 Cablaggio LAN WAN Cavo coassiale Cavo UTP/STP (Unshielded/Shielded Twisted Pair) 8 fili di rame intrecciati a coppie connettori RJ45 Fibra ottica Cavo telefonico (doppino telefonico: coppia di fili) Fibra ottica link satellitari

60 Dispositivi di rete (per LAN) Hub: concentratore, reti a stella, inoltra i dati in arrivo da una porta a tutte le altre Bridge: capace di identificare il destinatario della LAN (dal MAC address) e inoltrare i dati verso la porta giusta Switch: è un bridge evoluto (più porte, migliori performance)

61 Dispositivi di rete Router: dispositivo capace di instradare i dati sulla rete (suddivisi in pacchetti) a secondo dell indirizzo di destinazione su un altra LAN (o WAN) serve anche per connettere una LAN ad una WAN (e viceversa) Access Point: permette agli utenti mobili (laptop/pda/smartphones) di collegarsi ad una rete wireless è collegato a sua volta ad una rete LAN cablata (o ad un altro access point) Router Wireless: Router + Access Point nello stesso device

62 Modem dispositivo che consenta la MOdulazione e la DEModulazione del segnale contenente l informazione per viaggiare su linee analogiche (linea telefonica) bits (digitale) -> segnali elettrici (analogico) -> bits Tipi di modem: analogici (56kb) ISDN ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) cellulari (GPRS/EDGE/UMTS/HSPDA)

63 Larghezza di banda capacità di trasmissione di un canale di comunicazione misurata in bit al secondo linea telefonica con modem analogico (33,6/56 KBit/sec) linea telefonica con modem ADSL (8/20 MBit/sec in download - 256/512/1024 KBit/sec in upload) broadband (banda larga): ad alta velocità Ethernet LAN (10/100/1000 MBit/sec) Wireless LAN (54/108/300 MBit/sec) rete cellulare: GSM/2G (14,4 Kbit/sec), GPRS/2,5G (140,8 kbbit/sec), UMTS/3G (384 KBit/sec), HSDPA/3,5G (3,6/7,2 MBit/sec)

64 Protocollo di comunicazione Affinchè la comunicazione in rete possa avvenire correttamente è necessario un protocollo: specifica delle regole con le quali i diversi dispositivi interagiscono. Es: individuazione del mittente e destinatario come procedere in caso di errore o ritardi di comunicazione riordinamento dei pacchetti Un set di protocolli molto diffuso è il TCP/IP (Transport Control Protocolo/Internet Protocol)

65 Indirizzamento Indirizzi: ogni dispositivo in una rete deve possedere un indirizzo per poter ricevere/inviare dati da/a altri dispositivi ogni dispositivo deve avere un indirizzo univoco Internet (e molte reti locali e geografiche) usano: Indirizzi IP (Internet Protocol) composto da 32 bit, suddiviso in 4 ottetti (8 bits=1 byte) es: ricordando che ogni byte può codificare 256 valori, possiamo avere indirizzi IP da: a

66 Indirizzi IP E formato da due parti: NetID (Network ID): identifica la rete a cui il dispositivo è collegato assegnato dal NIC (Network Information Center) secondo le regole fissate dalla Internet Assigned Number Authority (IANA) HostID: identifica il dispositivo all interno della rete assegnato dall amministratore della rete

67 Es indirizzo IP Indirizzo IP: Netmask (maschera di rete): NetID: HostID: Per determinare il NetID bisogna effettuare un AND logico in binario del valore degli ottetti: 0 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 1 AND 0 = 0 1 AND 1 = 1 F AND F = F F AND V = F V AND F = F V AND V = V

68 Interconnesione LAN

69 Tipi di indirizzi IP Indirizzo pubblico/privato privati: appartenenti alle reti / / pubblici: tutti gli altri, raggiungibili su internet Indirizzo statico/dinamico statico: assegnato in maniera permanente da un amministratore es: indirizzo assegnato ai server su internet o allo staff delle università dinamico: assegnato di volta in volta al bisogno es: indirizzi internet per ADSL

70 Commutazione di pacchetto I dati che viaggiano su una rete sono suddivisi in pacchetti di lunghezza fissa: parte dati (contiene le informazioni vere e proprie da trasmettere) parte di controllo (contiene l indirizzo IP del mittente e del destinatario, il numero di pacchetto) I pacchetti sono trasmessi indipendentemente l uno dall altro e sono ordinati dal destinario e uniti per ricostruire l informazione originale

71 Instradamento o routing Il routing è la sequenza di dispositivi (hardware di rete, i.e. router o computer intermedi) che un pacchetto deve attraversare per raggiungere il dispositivo di destinazione ogni pacchetto che compone un messaggio viaggia in maniera indipendente dagli altri Tipici problemi del routing: instradamento differente per i vari pacchetti possibile ricezione fuori sequenza rilevamento della perdita di pacchetti

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