Le Reti di Calcolatori DALLE RETI A INTERNET. Rete di Calcolatori. Estensione. Rete Privata Virtuale. Internetworking 06/05/2015

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1 2 Le Reti di Calcolatori DALLE RETI A INTERNET Informatica Generale (AA ) Rete di Calcolatori Estensione 3 4 computer network 2 o più calcolatori autonomi collegati tra loro per: comunicare condividere risorse nodi Rete Personale (PAN, Personal Area Network): PC + periferiche WPAN: wireless PAN Rete Locale (LAN, Local Area Network): in un edificio o in edifici adiacenti WLAN: wireless LAN Rete Metropolitana (MAN, Metropolitan Area Network): in un area urbana Rete Geografica (WAN, Wide Area Network): in un ampia area geografica Rete Globale (GAN, Global Area Network): estensione globale Rete Privata Virtuale Internetworking 5 VPN, Virtual Private Network simulazione, attraverso una rete pubblica (Internet) di una connessione diretta tra 2 calcolatori o 2 LAN 6 interconnessione tra 2 o più reti: reti di reti Internet: rete di reti estesa a livello mondiale 1

2 Rete Internet 7 8 La Comunicazione Segnale Segnali: Esempi 9 definizione intuitiva: segnale = insieme dei valori che una grandezza assume nel tempo e che possono essere impiegati come supporto per informazione definizione matematica: segnale = una funzione del tempo s(t) s(t 1 ) = ampiezza del segnale al tempo t variazione nel tempo della tensione ai capi di un circuito elettrico del cambio Euro/Dollaro della temperatura corporea di una persona del valore di un titolo quotato in borsa del volume di un suono dell altezza del livello di un corso d acqua Sistema di Comunicazione Messaggio sorgente messaggio canale di trasmissione segnale trasmettitore rumore sistema di trasmissione ricevitore messaggio destinatario sequenza finita di simboli ogni simbolo è scelto da un insieme finito (alfabeto) la sorgente lo invia al destinatario tramite il trasmettitore il trasmettitore lo codifica con un segnale per farlo giungere al ricevitore tramite il canale 2

3 Rumore Ridondanza un segnale in ingresso, passando attraverso il canale, può risultare trasformato in un diverso segnale in uscita i simboli decodificati dal ricevitore possono essere quindi diversi da quelli codificati dal trasmettitore si introducono nel messaggio simboli aggiuntivi (ridondanti) allo scopo di consentire l individuazione di simboli modificati dal rumore (errori di trasmissione) l eventuale correzione esempio: ogni simbolo nel messaggio viene trasmesso 2 volte ciao viene trasmesso cciiaaoo se viene ricevuto ccilaaoo viene individuato un errore sul secondo simbolo Mezzo Fisico I Mezzi Fisici mezzi guidati: il segnale viaggia lungo linee fisiche (rete cablata) mezzi non guidati (wireless, senza fili): il segnale (elettromagnetico) viene irradiato nello spazio (trasmissione via etere) velocità: si misura in bps (bit al secondo) o multipli (Kbps, Mbps, Gbps ) b (bit) B (byte) Doppino Telefonico LAN su Doppino Telefonico 17 struttura: due o più coppie di fili di rame (più diffuso: 4 coppie) ogni filo è ricoperto di materiale isolante i due fili di ogni coppia sono intrecciati per ridurre le interferenze elettromagnetiche UTP = Unshielded Twisted Pair connettore RJ45 velocità: fino a 1 Gbps distanza: fino a 100 m 18 ogni stazione (PC, stampante ) dispone di un interfaccia di rete (NIC = Network Interface Card) un doppino collega ciascuna interfaccia di rete ad un concentratore (hub, switch) 3

4 Cavo Coassiale Fibra Ottica 19 struttura: corpo centrale conduttore ricoperto da materiale isolante avvolto da una rete di fili di rame (calza) che funge da schermatura verso le interferenze esterne racchiuso in una guaina isolante esterna thin (sottile, Ø 3 mm): 10 Mbps thick (spesso, Ø 15 mm): 200 Mbps 20 sottili fili di materiale trasparente impiegati per trasmettere segnali luminosi struttura: conduttore centrale (core) avvolto da un rivestimento (cladding) con indice di rifrazione minore del core avvolto da una guaina opaca che assorbe la luce banda molto elevata ridotta attenuazione del segnale immunità da interferenze elettromagnetiche dimensioni e peso ridotti velocità attualmente fino 10 Gbps applicazioni: lunghe distanze, MAN, LAN Raggi Infrarossi Bluetooth IRDA (InfraRed Data Association) onde elettromagnetiche infrarosse i dispositivi devono vedersi lenta: 115 Kbps 16 Mbps WPAN onde radio velocità: fino 3 Mbps distanza: qualche decina di metri WPAN origine del nome: re Aroldo I di Danimarca Dente Azzurro (danese: Harald Blåtand, inglese: Harold Bluetooth), abile diplomatico, riunì gli scandinavi Wi-Fi Internetworking Wireless Fidelity onde radio protocolli IEEE velocità: fino 3 Gbps WLAN: l interfaccia di rete wireless si connette ad un access point (a sua volta connesso alla LAN tramite cavo) 4

5 On Line & Off Line Internet Access Provider in linea: connesso ad una rete (nel linguaggio comune: connesso ad Internet) fuori linea: non connesso ad una rete Internet Access Provider IAP, fornitore di accesso ad Internet più generale: Internet Service Provider (ISP, fornitore di servizi Internet) Internet Modem Dial-Up trasmissione digitale su linea telefonica modulazione: codifica di dati digitali in segnali analogici demodulazione: decodifica di segnali analogici in dati digitali linea telefonica analogica tradizionale (POTS, Plain Old Telephone System) modem analogico (max 56 Kbps) linea ISDN modem ISDN (max 128 Kbps) adatto a connessioni domestiche e SOHO (Small Office Home Office) Linea Dedicata DSL 29 CDN (Circuito Diretto Numerico) router max 2,5 Gbps adatta per organizzazioni medio-grandi (e ISP / IAP) 30 Digital Subscriber Line (linea digitale per il privato cittadino) su una linea telefonica tradizionale si trasmettono contemporaneamente voce/fax su frequenze 0 4 KHz dati su frequenze KHz 160 Kbps 52 Mbps (banda larga, broadband) ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): velocità maggiore in ingresso (download) che in uscita (upload) HDSL (High-Data-Rate Digital Subscriber Line): simmetrica RADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line) VDSL (Very-High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) 5

6 Router ADSL WiMAX molto diffusi per uso domestico funzioni: modem ADSL router firewall switch access point Wi-Fi Worldwide Interoperability for Microwave Access consente accesso ad Internet a banda larga e senza fili (BWA, Broadband Wireless Access) fino a 70 Mbps Rete di Telefonia Mobile 33 telefonia cellulare - onde radio territorio suddiviso in zone adiacenti (celle, cellule) di 1-80 Km 2G: GSM (Global System for Mobile communications): 10 Kbps 2,5 G: GPRS (General Packet Radio Service): 30 Kbps 70 Kbps 2,75 G: EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution): 200 Kbps 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System): 2 Mbps 3,5 G: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): 7,2 Mbps (download), 2,0 Mbps (upload) 34 Dalle Reti a Internet Commutazione di Pacchetto 35 Infrastrutture, Servizi e Comunità di Utenti 36 messaggi costituiti da uno o più pacchetti spediti nella rete uno alla volta ogni nodo che riceve un pacchetto lo memorizza, lo esamina, lo inoltra nella direzione del destinatario ogni pacchetto può seguire un percorso diverso vantaggi: utilizzo più efficiente delle linee supporto di linee a velocità diverse miglior gestione dei momenti di traffico elevato possibile gestione di priorità diverse 6

7 Protocolli di Rete Protocolli di Rete MI CAPISCI? I RECEIVE A SOMETHING, BUT WHAT ARE YOU SAYING? MI CAPISCI? CERTAMENTE! protocollo protocollo protocollo: insieme condiviso, adottato per convenzione, di regole che stabiliscono i formati dei messaggi e le modalità di colloquio tra i programmi che se li scambiano Protocolli di Rete Protocolli: Livelli 39 gestiti da organismi sovranazionali: ISO - International Organization for Standardization W3C World Wide Web Consortium 40 i protocolli di comunicazione sono organizzati in una struttura a livelli (suddivisione logica dei compiti) ogni livello formalizza un diverso livello di astrazione nella comunicazione le funzioni associate ad ogni livello sono ben definite e omogenee tra loro scopo di ogni livello è fornire servizi alle entità del livello immediatamente superiore ogni livello maschera il modo in cui i suoi servizi sono realizzati ogni livello sfrutta i servizi fornitigli dal livello immediatamente inferiore le interfacce tra i livelli sono strutturate in modo tale da ridurre il più possibile gli scambi di informazioni tra livelli Modello ISO-OSI TCP/IP proposto da ISO (International Organization for Standardization) nel 1982 OSI = Open Systems Interconnection 7 livelli Transmission Control Protocol / Internet Protocol Suite dei Protocolli Internet 4 livelli: livello di applicazione: gestisce la comunicazione tra applicazioni in esecuzione su calcolatori diversi collegati in rete livello di trasporto (protocollo TCP): gestisce l affidabilità della trasmissione livello di internetworking (protocollo IP): gestisce l interconnessione tra reti mediante dispositivi intermedi (router) livello di collegamento: gestisce lo scambio di dati tra stazioni e rete e definisce l interfaccia fisica tra sistemi (stazioni) e mezzo di trasmissione (segnali, frequenze, velocità ) 7

8 Intranet & Extranet Servizi di Rete 43 intranet LAN utilizzata da un organizzazione protocolli tipici di Internet extranet intranet accessibile (almeno in parte) da esterni autorizzati (clienti, fornitori ) 44 programmi che rispettando i protocolli colloquiando sulla rete consentendo deposito, reperimento e scambio di informazioni rendono disponibili servizi alla comunità di utenti della rete (es: posta elettronica, chat, www) server (servente, nodo attivo): eroga il servizio client (cliente, nodo passivo): usufruisce del servizio applicazioni client-server Server e Client 45 server applicazione SW che eroga un servizio HW che esegue l applicazione SW client applicazione SW che consente ad un utente di usufruire di un servizio HW che esegue l applicazione SW 46 Funzioni e Utilità delle Reti Reti: Funzioni 47 da LAN a WAN comunicazione posta elettronica chat teleconferenze messaggistica varia condivisione di risorse programmi di calcolo scientifico archivi centralizzati unità disco condivise backup stampanti condivise interoperabilità: cooperazione tra calcolatori di tipo diverso 48 Internet come Inviluppo di Reti 8

9 Internet: Storia Internet: Storia 49 anni 60 ricerca finanziata da Ministero della Difesa U.S.A. per progettare e realizzare una rete di calcolatori anche con diversi OS decentrata e non vulnerabile ad attacchi atomici struttura ridondante commutazione di pacchetto 50 anni 70: diffusione negli U.S.A. in ambito militare e accademico 1973: primi collegamenti in Europa 1982: nasce la parola internet per indicare la rete di reti interconnesse con il protocollo TCP/IP 1986: primo collegamento in Italia 1991: a Ginevra nasce il World Wide Web (killer application) 1996: 10 milioni di calcolatori connessi 2008: 600 milioni di utenti 2012 (30/6): 2 miliardi e 400 milioni di utenti 2012: 41 milioni di utenti italiani 51 Indirizzo IP ogni nodo (host) necessita di un indirizzo globale univoco utilizzato da IP (Internet Protocol) per l instradamento dei pacchetti ICANN (International Corporation for Assigned Names and Numbers) assegna indirizzi IP univoci indirizzo di 32 bit (notazione dotted decimal: 4 numeri da 0 a 255 separati da un punto es ) massimo 2 32 (più di 4 miliardi) indirizzi IPv6: nuova versione di IP, prevede indirizzi di 128 bit 52 DNS Domain Name System server1.lab.unibg.it? ad ogni indirizzo IP possono essere associati uno o più indirizzi simbolici l associazione e la relativa conversione è gestita da server DNS server DNS DNS: Nome di Dominio 53 indirizzo simbolico: successione di stringhe alfanumeriche separate da punti ognuna delle quali identifica un dominio struttura gerarchica di domini e sottodomini es. server1.lab.unibg.it : dominio it (dominio di primo livello) sottodominio unibg (dominio di secondo livello) sottodominio lab (dominio di terzo livello) host server1 54 I Servizi su Internet 9

10 55 56 electronic mail, , sviluppato negli anni 70 sistema asincrono per lo scambio di messaggi indirizzo identifica univocamente una casella es: mittente scrittura server che gestisce la casella del destinatario client scaricamento (POP/IMAP) richiesta (POP/IMAP) spedizione (SMTP) client lettura server mittente richiesta destinatario client: Outlook Windows Mail Lotus Notes Eudora Thunderbird in alternativa, siti web che offrono le funzioni di un client gmail.com it.mail.yahoo.com campi mittente (From:) destinatari (To:) copia carbone (Cc:) copia carbone nascosta (Bcc:) oggetto (Subject:) corpo allegati (Attachment:) 59 phishing: messaggi che cercano di spillare informazioni al destinatario per il furto d identità spam: messaggi non desiderati dal mittente (di solito pubblicità) catene di Sant Antonio 60 problema: allegati di grandi dimensioni servizi web:

11 61 obbligo per gli enti pubblici, aziende e professionisti: indirizzo di Certificata (PEC) valore legale equiparato ad una raccomandata con ricevuta di ritorno può essere fornita soltanto dai gestori accreditati presso AgID (Agenzia per l'italia Digitale) 62 mailing list (liste di discussione): persone interessate a scambiarsi messaggi su un argomento condiviso i membri si iscrivono (e si cancellano) volontariamente i membri non conoscono gli indirizzi degli altri possono esserci dei moderatori un membro può decidere di ricevere i messaggi subito o raggruppati (ogni giorno, ogni settimana ) FTP: File Transfer Protocol Peer-To-Peer scambio di file tra calcolatori download: da server a client (es. distribuzione di pacchetti SW). upload: da client a server (es. pubblicazione di pagine web) client: FileZilla, Cyberduck richiede autenticazione (username e password) FTP anonimo: username: anonymous password: il proprio indirizzo p2p: architettura paritaria (ogni calcolatore funge sia da client che da server) Napster, BitTorrent, edonkey (emule) file sharing: ogni calcolatore condivide dei file (testi, filmati, audio ) esistono dei server che gestiscono indici dei file disponibili ogni calcolatore può connettersi ad un server, ottenere l elenco dei calcolatori che condividono un dato file, connettersi ad essi per scaricare il file stesso rischi: violazione delle leggi sul copyright Newsgroup Internet Forum gruppi di discussione, conferenze in rete, bulletin boards discussioni asincrone su bacheche elettroniche gestite da server in rete tra loro (USENET) messaggi organizzati in filoni di discussione (thread) possono esserci dei moderatori client: Forté Agent message board versione più moderna di bacheche elettroniche in ambiente web 11

12 Chat VOIP 67 discussioni sincrone (in tempo reale) IRC (Internet Relay Chat): versione originaria per discussioni solo testuali instant messaging: scambio di materiali multimediali e posta elettronica es. ICQ (I seek you), MSN i partecipanti in genere non si conoscono, sono identificati da uno pseudonimo (nickname) rischi: false identità (fake), truffe, adescamento, furto d identità 68 voice ove IP riduzione dei costi delle telefonate Online Backup Condivisione di Documenti 69 backup remoto, esternalizzato (outsourcing) su server connessi ad internet solitamente backup incrementale versioning: possibilità di ricostruire diverse versioni dei dati risalenti a date diverse disponibili soluzioni gratuite per utenze domestiche (es. Mozy, Dropbox, Google Drive) 70 servizio (gratuito) che consente la creazione di documenti (testo, fogli di calcolo, presentazioni) online l archiviazione protetta dei documenti online la modifica dei documenti online (da qualsiasi PC connesso ad internet) la condivisione dei documenti con altri utenti es. Google Docs, Dropbox Cloud Computing 71 accesso tramite Internet a risorse di elaborazione (HW, SW, dati ) residenti su server remoti di solito tramite web browser o app (piccole applicazioni SW installate su tablet PC o smartphone) il nome deriva dal simbolo a forma di nuvola utilizzato spesso nei diagrammi di sistema per rappresentare infrastrutture di rete complesse 72 FINE 12