Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 4. Un Po di Storia. Rete. 29 marzo 2006

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1 Idoneità Informatica Reti di Calcolatori D. Gubiani Università degli Studi G.D Annunzio di Chieti-Pescara 29 marzo Internet Explorer Outlook Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 1 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 2 Una rete è un insieme si sistemi di elaborazione connessi tra di loro attraverso collegamenti fisici al fine di utilizzare nel miglior modo possibile le risorse disponibili e di offrire vari servizi di comunicazione I primi tentativi di trasmissione dati fra due elaboratori risalgono agli anni 40 Le reti come le concepiamo oggi hanno fatto le loro comparsa negli anni 70 - dapprima in ambiente militare - poi negli ambienti universitari Solo nell ultimo decennio c è stata un espansione globale Pari passo allo sviluppo delle reti sono aumentati i servizi a disposizione Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 3 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 4

2 Condivisione di Risorse - 1 Il collegamento fisico fra diversi elaboratori (nodi) consente di poter raggiungere risorse di un altro nodo Diversi sono i servizi che la rete mette a disposizione - condivisione di risorse - comunicazione fra utenti - file transfer - posta elettronica - internet Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 5 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 6 Condivisione di Risorse - 2 Comunicazione fra Utenti L utente di un nodo ha il possesso virtuale di tutta una serie di risorse messe a disposizione dal complesso della rete Possono essere condivise diverse tipologie di risorse - unità disco: limita la duplicazione di dati e programmi - stampanti: aumenta la percentuale di tempo di utilizzo - modem e fax Attraverso l utilizzo della rete è possibile la comunicazione interattiva fra vari utenti che si trovano fisicamente lontani Inizialmente i vari utenti potevano organizzare una conferenza condividendo una scrivania virtuale I moderni sviluppi permettono di gestire videoconferenze Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 7 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 8

3 File Transfer - 1 File Transfer - 2 Il trasferimento di file da un nodo ad un altro della rete può avvenire facilmente tramite il protocollo FTP (File Transfer Protocol) - l accesso ai file richiede username e password - la modalità anonymous permette l accesso a tutti gli utenti e viene utilizzata per diffondere programmi freeware o shareware Altri servizi simili: - banche dati online (ricerche online - thesaurus) - terminale virtuale Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 9 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 10 Posta Elettronica - 1 Posta Elettronica - 2 La posta elettronica (electronic mail o ) è il servizio attualmente più conosciuto e usato Permette lo scambio di corrispondenza fra utenti Metodologia: un mittente spedisce un messaggio, eventualmente dotato di un oggetto, ad un destinatario indicando da un indirizzo L informazione che si vuole inviare può non essere semplicemente un messaggio testuale ma si possono incollare al messaggio file veri e propri (attachment) Vantaggi: - il tempo di ricezione dipende dal percorso fisico e dal carico delle linee, ma è inferiore alla posta tradizionale - costi concorrenziali rispetto posta, fax e telefono Rispetto ai collegamenti interattivi è asincrona - server SMTP - server POP Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 11 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 12

4 Posta Elettronica - 3 Posta Elettronica - 4 Tutti gli indirizzi di posta elettronica presentano la forma utente@dominio dove: - utente identifica l utente - dominio individua l elaboratore che si occupa della gestione della casella di posta elettronica Esempio. marcorossi@unich.it Le mailing list (o liste di discussione) prevedono meccanismi automatici per la gestione di discussioni su specifiche tematiche - liste di indirizzi I newsgroup hanno funzionalità simili alle mailing list ma, invece di utilizzare , i partecipanti ai gruppi possono leggere i messaggi da una lista (USEnet o forum) Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 13 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 14 Internet - Storia - 1 Internet - Storia - 2 Internet è la rete di calcolatori che collega elaboratori situati in ogni parte del mondo Ha origine dalla rete ARPANET, la rete militare del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, nata alla fine degli anni 70 La vera nascita di Internet è stata nel 1983 per collegare le più importanti università e agevolare la diffusione di informazioni scientifiche Alla fine degli anni 80, il CERN (Centro Europeo per le Ricerche Nucleari) mette a punto la tecnologia WWW (World Wide Web) - organizzazione delle informazioni in modo ipertestuale Dal 1994 l utilizzo del WWW assieme alla diminuzione dei costi di accesso e di utilizzo della rete, la rete Internet si diffonde con un incremento esponenziale Le tecnologie di Internet si sono rivelate così efficaci ed efficienti che sono state utilizzate anche nell ambito delle reti locali (Intranet) Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 15 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 16

5 Internet - Indirizzi e Nomi Internet - Indirizzi e Nomi Per collegarsi a un elaboratore è necessario conoscere il suo indirizzo Un indirizzo può essere identificato univocamente un nodo della rete in due modi - indirizzo IP (IP address o host number): un codice formato da quattro gruppi di cifre che possono variare da 0 a 250 e che specificano la rete di appartenenza e il numero del singolo nodo Esempio nome: un nome associato ad ogni macchina che corrisponde ad un particolare indirizzo IP Esempio. Il Domain Name System (DNS) traduce i nomi associati ai singoli nodi nel corrispondente indirizzo IP L insieme dei nomi collegati a Internet è raggruppato in domini, ogni dominio può essere suddiviso in sottodomini,... Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 17 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 18 Internet - Domini Internet - WWW I domini possono essere di due tipi - nazionali: it (Italia), es (Spagna), uk (Regno Unito), nl (Olanda),... - generici: com (commerciali), edu (istruzioni educative), gov (enti governativi), int (organizzazioni internazionali), mil (forze armate USA), net (fornitori di servizi di rete), org (organizzazioni per scopo di lucro),... La tecnologia World Wide Web (WWW) permette di dislocare fra i moltissimi elaboratori connessi alla rete un immensa quantità di informazioni attraverso un unico ipertesto distribuito Un ipertesto è un documento elettronico formato da testo, immagini, suoni e filmati organizzato in modo sequenziale ma la cui lettura può seguire percorsi alternativi Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 19 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 20

6 Internet - Link Ipertestuali Internet - Protocolli e Linguaggi Per saltare da un punto ad un altro del documento ipertestuale sono utilizzati i link ipertestuali (collegamenti ipertestuali) - collegamenti associati a particolari parole o immagini che permettono al lettore di passare ad un altra parte del documento o ad un altro documento logicamente collegato al precedente con un semplice click Per fare in modo che tutti gli elaboratori possano passarsi dati e leggerli nello stesso modo sono stati concordati degli standard - HTTP (HyperText Transfer Protocol) ed un linguaggio di formattazione - HTML (HyperText Markup Language) I browser sono dei particolari programmi che utilizzano il protocollo HTTP per raggiungere e recuperare le informazioni e il linguaggio HTML per impaginare l ipertesto - Internet Explorer, Netscape, FireFox, Mozilla,... Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 21 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 22 Internet - URL - 1 Internet - URL - 2 Per identificare i singoli documenti ipertestuali è necessario associare ad ognuno di essi un nome particolare È stato sviluppato l URL (Uniform Resource Locator) per rappresentare il nome con cui una risorsa è conosciuta nella rete Internet della seguente forma: tipo://indirizzo/percorso/oggetto dove - tipo è il protocollo di trasferimento o il tipo di servizio (http, ftp, file,...) - indirizzo è il nome dell elaboratore (o indirizzo IP) su cui si trova fisicamente la risorsa - percorso è la localizzazione logica all interno dell elaboratore - oggetto è il nome della risorsa Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 23 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 24

7 Internet - Motori di Ricerca I motori di ricerca sono dei sofisticati siti che consentono in modo automatico, attraverso chiavi o parametri di ricerca, di trovare le pagine logicamente collegate agli argomenti di interesse Esistono due tipi di motori di ricerca - liste precompilate: gli indirizzi dei siti sono organizzati in modo gerarchico per argomenti (Yahoo e Virgilio) - motori di ricerca dinamici: sono dei veri e propri database costantemente aggiornati in modo automatico tramite l utilizzo di software robot che scandagliano continuamente la rete (Altavista e Arianna) Necessità di un supporto fisico per il collegamento Il mezzo trasmissivo incide sulle caratteristiche della rete - prestazioni - costi Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 25 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 26 Categorie di Mezzi Trasmissivi Doppino Telefonico Tre categorie di mezzi: - mezzi elettrici (energia elettrica) - onde radio (onde elettromagnetiche) - mezzi ottici (luce) Limitazioni nelle prestazioni - attenuazione del segnale - rumore Coppia di fili di rame Velocità fino a 9600 bps (100 Mbps) Bassa sensibilità a disturbi esterni Di semplice utilizzo (spesso già posato) ed economico Per reti locali e tratti di reti più grandi Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 27 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 28

8 Cavo Coassiale Fibre Ottiche Coppia di cavi coassiali Insensibile alle interferenze elettromagnetiche Velocità fino a 10 6 bps Attualmente viene sostituito dal doppino telefonico nelle piccole reti e dalle fibre ottiche sulle distanze piccole La luce viaggia in vetro filato in diametri molto piccoli, ricoperto da materiale opaco Un unico cavo ne contiene centinaia Distanze di centinaia di Km Velocità di 10 9 bps Immune dai disturbi elettromagnetici Costi elevati Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 29 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 30 Ponti Radio o Satellitari Modalità di Connessione Onde elettromagnetiche trasmesse tramite antenne o satelliti Utilizzati per grandi distanze Ritardo nella comunicazione dell ordine delle centinaia di ms Costi elevati Si possono distinguere due distinte modalità di connessione - commutazione di circuito (circuit switching) - commutazione di pacchetto (packet swiching) Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 31 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 32

9 Commutazione di Circuito - 1 Commutazione di Circuito - 2 La commutazione di circuito stabilisce un canale dedicato fra utente e destinatario - l utente stabilisce la connessione - utilizza la connessione - rilascia la connessione I messaggi inviati dal mittente vengono ricevuti dal destinatario nello stesso ordine in cui sono stati spediti La commutazione di circuito è tipicamente usata nelle comunicazioni telefoniche Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 33 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 34 Commutazione di Pacchetto - 1 Commutazione di Pacchetto - 2 La commutazione di pacchetto è una tecnica utilizzata per condividere un canale di comunicazione tra più stazioni Dati trasmessi vengono trasmessi in piccoli frammenti che viaggiano indipendenti - la sorgente suddivide i messaggi in pacchetti - la destinazione ricostruisce i dati originali Ogni pacchetto contiene informazione sufficiente per la consegna e può seguire cammini diversi Utilizzata generalmente per realizzare reti di calcolatori Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 35 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 36

10 Tipologia di Collegamento Collegamento Punto-Punto (point-to-point) Il metodo con cui sono collegati i vari elaboratori (topologia) influenza le caratteristiche della rete - tolleranza ai guasti - costi Si possono distinguere due tipologie di trasmissione - punto-a-punto (point-to-point) - a diffusione globale (broadcast) Collegamento fra due singoli nodi Il collegamento punto-a-punto fra diverse coppie di nodi è alla base di reti più complesse I messaggi (pacchetti) inviati dal mittente per raggiungere il destinatario potrebbero dover visitare più nodi secondo diversi possibili cammini Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 37 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 38 Topologia a Stella Topologia ad Anello Nodi collegati mediante canali punto-a-punto ad un elaboratore centrale Facile individuazione dei guasti - l elaboratore centrale è critico Usato per reti locali Collegamento punto-punto fra i nodi a creare un anello chiuso I messaggi viaggiano in un solo senso L interruzione di un collegamento blocca l intera rete Possibile soluzione: raddoppiare l anello Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 39 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 40

11 Topologia a Maglia Collegamento punto-punto fra coppie di nodi in cui per ogni nodo sono presenti anche più di due connessioni con altri nodi Si parla di maglia completa quando tutti i nodi sono collegati a tutti gli altri nodi della rete Internet usa una topologia a maglia incompleta Collegamento a diffusione globale (broadcast) Un singolo canale è condiviso da tutti i nodi della rete (più di due nodi) I messaggi (pacchetti) inviati dal nodo mittente vengono ricevuti da tutti gli altri nodi che li analizzano e solo se è indirizzato a loro viene elaborato Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 41 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 42 Topologia a Bus Secondo la scala (dimensione) le scale possono essere suddivise in: Un unico canale (BUS) collega tutti i nodi della rete Condivisione del bus attraverso protocolli Molto economica e molto usata Non tollerante ai guasti Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 43 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 44

12 Reti LAN LAN: Storia Una rete locale o LAN (Local Area Network) è composta da un gruppo di nodi (elaboratori e altre risorse) che si trovano all interno dello stesso edificio ed utilizzano mezzi di trasmissione dedicati - piccola rete (2-30 utenti) - non attraversa il suolo pubblico - velocità da 10 a 100 Mbps Esempio: Ethernet Le prime LAN nascono alla fine degli anni 70 Presentavano una topologia a bus o ad anello e utilizzavano cavi coassiali Attualmente, presentano la topologia a stella e usano o economici doppini di rame o veloci fibre ottiche Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 45 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 46 Reti Senza Filo Reti MAN Soprattutto con il grande sviluppo dei portatili ha portato allo sviluppo delle reti senza fili o wireless - veloce installazione - potrebbe essere più economica Presentano alcuni svantaggi: capacità più bassa rispetto alle LAN con filo, rapporto di errore più alto Una rete metropolitana o MAN (Metropolitan Area Network) è una versione ingrandita di LAN e utilizza tecnologie simili Può coprire più edifici o intere città Può essere pubblica o privata Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 47 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 48

13 Reti WAN - 1 Una rete geografica o WAN (Wide Area Network) copre una grande area geografica (nazione o continente) In genere una WAN è composta da un insieme di sottoreti collegate fra di loro Ogni rete è composta da dispositivi HW e risorse SW Un protocollo di trasmissione è un insieme di regole atte a specificare come i vari nodi della rete devono interagire Per ridurre la complessità di progettazione i protocolli sono organizzati in strati o livelli Lo scopo di un livello è quello di offrire certi servizi al livello superiore che possono essere: - controllo dell errore (affidabilità) - controllo del flusso (evita il sovraccarico) - frammentazione e riassemblaggio - multiplexing - stabilire la connessione Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 49 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 50-2 Schema Generico di Protocolli di Trasmissione In particolare, un protocollo governa il formato e il significato dei blocchi di informazione, dei pacchetti o dei messaggi che vengono scambiate fra le entità pari Fra ogni coppia di livelli c è un interfaccia che definisce quali operazioni e servizi offre il livello sottostante a quello superiore Un insieme di livelli e di protocolli è chiamato architettura di rete Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 51 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 52

14 Messaggi fra Livelli Tipi di Forniti dai Protocolli Ogni livello comunica con quello corrispondente di un altro nodo per mezzo delle informazioni memorizzate nelle intestazioni dei messaggi che vengono inviati Ogni strato aggiunge la sua intestazione davanti al messaggio proveniente dal livello immediatamente superiore Le intestazioni sono concatenati all inizio del messaggio e quando il messaggio attraversa la rete vengono decodificate livello per livello I protocolli forniscono due tipi di servizi - orientati alla connessione (connection oriented) - privi di connessione (connectionless) Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 53 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 54 Orientati alla Connessione (Connection Oriented) Sono modellati sul sistema telefonico - l utente stabilisce la connessione - utilizza la connessione - rilascia la connessione I messaggi inviati dal mittente vengono ricevuti dal destinatario nello stesso ordine in cui sono stati spediti Privi di Connessione (connectionless) Sono modellati sul sistema postale Ogni messaggio viaggia in modo indipendente anche se viene inviato dallo stesso mittente al medesimo destinatario allo stesso momento - ogni messaggio porta con se l indirizzo del destinatario - l ordine di ricezione è indipendente dall ordine di avvio Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 55 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 56

15 ISO/OSI: Livelli - 1 L ISO (International Standard Organization) ha definito il modello ISO/OSI (Open System Interconnection) che si basa su 7 livelli Per ogni livello sono definiti i servizi, i protocolli di comunicazione e i dettagli operativi - Applicazione: contiene un insieme di protocolli per permettere che i programmi applicativi possano comunicare (es. terminale virtale, trasferimento file, mail agent,...) - Presentazione: gestisce la sintassi e la codifica (es ASCII, EBCDIC) che può avere diverse rappresentazioni interne - Sessione: organizza (sincronizza, tiene traccia delle comunicazioni correnti) il dialogo tra i due end-system ed è raramente utilizzato Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 57 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 58 ISO/OSI: Livelli - 2 ISO/OSI: Livelli Trasporto: fornisce il trasferimento trasparente end-to-end dell informazione (frammentazione del flusso in trame, correzione errori, prevenzione della congestione,..) - Network: gestisce l instradamento dei messaggi, cioè determina come i pacchetti devono percorrere la rete per raggiungere dal sorgente il destinatario e include i protocolli X25 (connection oriented) ed IP (connection-less) - Data-Link: si occupa della trasmissione affidabile, quindi priva di errori di trasmissione non segnalati, mediante l inserimento di Frame Control Sequence (FCS), e decomprime i dati da spedire in pacchetti spediti in sequenza attendendo poi il messaggio di avvenuta ricezione - Fisico: si occupa della trasmissione di sequenze binarie sul canale di comunicazione Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 59 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 60

16 ISO/OSI: Invio Dati Sistemi Intermedi Se un processo mittente vuole inviare dei dati a un processo destinatario utilizzando il modello ISO/OSI: - passa i dati al livello applicazione che aggiunge la sua intestazione e passa il blocco dei dati al livello di presentazione - questo processo viene ripetuto fino al raggiungimento del livello fisico - a livello fisico il blocco di dati viene trasmesso al destinatario - salendo nei livelli, ogni livello elimina la relativa intestazione - al processo destinatario arriva il messaggio originario Non sempre lo scambio di informazioni avviene direttamente tra le applicazioni dei due sistemi finali (End Systems) La connessione spesso comporta l attraversamento di sistemi intermedi che fungono da inoltratori (relayers) di informazione Gli inoltratori assumo nomi diversi secondo il livello in cui avviene l operazione: - Ripetitore (livello 1) - Bridge (livello 2) - Router (livello 3) - Gateway (livelli superiori) Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 61 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 62 Comunicazione fra Livelli La rete Internet, sviluppata durante la fase di standardizzazione ISO, ha imposto come standard il modello TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) più libertà rispetto ad ISO/OSI Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 63 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 64

17 : Livelli Protocollo IP Ogni livello ha diversi compiti: - Internet: permette ad un host di inviare pacchetti in una qualsiasi rete in modo che viaggino indipendentemente verso la destinazione e sfrutta il protocollo IP (Internet Protocol) che si occupa di consegnare i pacchetti dove si suppone debbano andare (scelta del cammino) - Trasporto: serve per portare avanti la comunicazione fra mittente e destinatario e si basa su due protocolli: TCP (Transmission Control Protocol) orientato alla connessione e UDP (User Datagram Protocol) privo di connessione - Applicazione: contiene tutti i protocolli ad alto livello: TELNET (terminale virtuale), FTP (trasferimento di file) e SMTP (posta elettronica) È un protocollo del livello internet che fornisce un servizio privo di connessione Fornisce la comunicazione logica fra gli host Invia ogni pacchetto al destinatario ma non da garanzie sulla consegna, sull ordine e sull integrità dei dati - il destinatario è identificato dall indirizzo IP Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 65 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 66 Protocollo TCP - 1 Protocollo TCP - 2 È un protocollo del livello di trasporto che fornisce un servizio affidabile orientato alla connessione Estende il servizio di spedizione del protocollo IP individuando univocamente i processi a cui devono essere consegnati i dati attraverso le porte associate ai processi (multiplexing e demultiplexing dell applicazione) Controlla l integrità (correttezza e ordine) dei dati mediante l utilizzo di campi di rilevamento dell errore Fornisce un trasferimento affidabile dei dati usando controllo del flusso, serie di sequenze, riscontri e timer Controlla la congestione prevenendo la saturazione Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 67 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 68

18 Internet Explorer Outlook Internet Explorer Outlook Internet Explorer Outlook Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 69 Idoneità Informatica: Reti di Calcolatori D. Gubiani 70