Le motivazioni che hanno favorito la nascita e lo sviluppo delle reti di calcolatori sono molteplici:

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1 Reti di Calcolatori

2 Definizione di rete di calcolatori Una rete di calcolatori è un insieme di dispositivi autonomi (in grado di eseguire autonomamente i processi di calcolo) interconnessi tra loro, in grado di realizzare autonomamente forme di comunicazione dei dati. Le motivazioni che hanno favorito la nascita e lo sviluppo delle reti di calcolatori sono molteplici: q Condividere l informazione (pagine web, base di dati) q Condivisione delle risorse (stampanti, file ) q Aggregare le risorse per una maggiore potenza del calcolo calcolo distribuito

3 Classificazioni Internet: rete delle di reti Una possibile classificazione delle reti la si può fare considerando l area di copertura geografica, ovvero l area entro al quale possano esistere dispositivi connessi appartenenti a una stessa rete q Reti personali (PAN Personal Area Network) connettono dispositivi vicini tra loro, per esempio entro una stanza o addirittura su una scrivania. q Reti locali (LAN Local Area Network) connettono dispositivi nel raggio di qualche centinaio di metri (usate spesso in contesti locali di organizzazioni quali università, enti o imprese) q Reti metropolitane (MAN Metropolitan Area Network) connettono dispositivi nel raggio dell ordine delle decine di kilometri. Di solito gestite da ISP (Internet Server Provider) o gestori della telefonia. q Reti geografiche estese (WAN Wide Area Network) connettono dispositivi a distanze transnazionali. Di solito da enti nazionali o internazionali.

4 Internet: la rete di reti Internet q Internet definita anche rete di reti composta da diverse reti interconnesse, cioè in grado di collaborare efficacemente in termini di comunicazione grazie ad un insieme di regole comuni denominati protocolli della rete internet

5 Reti di calcolatori: prestazioni Per quanto riguarda le prestazioni delle reti di calcolatori, l utente è principalmente interessato a due indici: q Capacità di trasmissione che misura la quantità di dati che è possibile comunicare in una unità di tempo (secondo) bit/s oppure byte/s q Ritardo del collegamento di rete indica il tempo necessario ai dati per transitare dal mittente al destinatario, ovvero un indicazione del tempo necessario affinché attraversino la rete. Esso è determinato da diversi fattori: 1. Distanza fisica del collegamento; 2. Tempi necessari di gestione dei processi di comunicazione (governati dai protocolli)

6 Elaboratore e componenti di una rete: scheda di rete La connessione di un calcolatore a una rete richiede un insieme essenziale di componenti hardware e software q Scheda di rete si tratta di un dispositivo hardware di comunicazione, fisicamente collegato al elaboratore, in grado di codificare e trasmettere oppure ricevere e codificare i dati inviati dal calcolatore alla rete e dalla rete al calcolatore Sin dalla sua costruzione, ciascuna scheda di rete dispone di un indirizzo univoco a livello mondiale per permettere la sua identificazione univoca nel contesto di una rete. Tale indirizzo prende il nome di indirizzo MAC (Medium Access Control) Esempio: 00:12:df:fe:d2:34

7 Elaboratore e componenti di una rete: mezzi di trasmissione e componenti S.O. q Mezzi di trasmissione sono appunto mezzi per la propagazione e la trasmissione del segnale, quali cavi, fibre ottiche o spazio tridimensionale (onde radio) q Componenti software del S.O sono particolari software contenuti all interno del sistema operativo per la gestione dei processi di comunicazione

8 Reti di calcolatori: un parallelo intiuitivo Azienda Servizio postale

9 Il modello dell architettura ISO: Introduzione Il collegamento e la cooperazione tra sistemi informatici che utilizzano sistemi operativi incompatibili tra loro è stata una delle principali esigenze del mercato. I sistemi capaci di interagire tra loro pur basandosi su sistemi operativi diversi sono detti sistemi aperti, quando permettono le comunicazioni con gli accordi specifici nel modello generale Open System Interconnection (OSI), ossia un agenzia dell ONU responsabile degli standard internazionali, inclusi quelle delle comunicazione Questi standard dunque sono nati come risposta alla diffusa esigenza di interconnettere tra loro sistemi incompatibili. Infatti, la difficoltà di fondo consisteva nel far comunicare tra loro due o più processi (1) che usavano, internamente, regole e tecniche diverse (1) Per processo intendiamo sia sistemi informativi veri e propri, applicazioni o gli utenti che interagiscono tra loro tramite una rete

10 Il modello dell architettura ISO: layer Tale modello (ISO/OSI) suddivide le necessarie funzioni logiche per la trasmissione dei dati in diversi strati funzionali detti layer Livello di applicazione Livello di presentazione Livello di sessione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento dati Livello di fisico L insieme dei 7 layer garantisce tutte le funzioni necessarie alla rete per la comunicazione. Un compito complesso viene suddiviso in un insieme di compiti più semplici

11 Il modello dell architettura ISO: Simmetria Il modello al layer ha tre capisaldi q Simmetria La simmetria assicura che le funzioni logiche di due sistemi in collegamento tra loro siano le stesse Host A Host B Livello di applicazione Livello di presentazione Livello di sessione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento dati Livello di fisico Livello di applicazione Livello di presentazione Livello di sessione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento dati Livello di fisico

12 Il modello dell architettura ISO: struttura gerarchica e modularità q Struttura gerarchica i vari sottoinsiemi (livelli) sono organizzati in maniera gerarchica, ossia ogni livello riceve i comandi ed i dati dal livello superiore Livello n Livello di n-1 q Modularità la modularità garantisce che ogni livello abbia ben definite le propie specifiche per trasmettere o ricevere dati. La definizione formale delle specifiche permette non solo prestazioni migliori ma nel nel caso sia necessario aggiungere prestazioni migliori ad un dato livello non è necessario modificare anche gli altri livelli

13 Il modello dell architettura ISO: protocollo di rete Soffermiamoci sulla struttura gerarchica: Lo scopo di un livello è di offrire certi servizi ai livelli più bassi, nascondendo i dettagli su come tali servizi siano implementati Il livello n su un Host A porta avanti una conversazione col livello n su un altro Host B. Le regole e le convenzioni che governano la conversazione sono collettivamente indicate con il termine di protocollo di rete Host A Host B Livello n Livello n I processi (1) che effettuano tale conversazione si chiamano peer entity (1) Per processo intendiamo sia sistemi informativi veri e propri, applicazioni o gli utenti che interagiscono tra loro tramite una rete

14 Il modello dell architettura ISO: Osservazione E bene osservare che non ci sta trasferimento diretto dal livello n dell Host A al livello n di Host B: ogni livello di Host A passa i dati, assieme a delle informazioni di controllo, al livello sottostante, fino al livello più basso, al di sotto del quale c è il mezzo fisico, attraverso cui vengono effettivamente trasferiti i dati dall Host A all Host B. Quando arrivano all Host B i dati vengono passati da ogni livello (a partire dal livello 1) a quello superiore fino a raggiungere il livello n Host A Host B Livello n Livello n Livello n-1 Livello n-1 Livello 1 Mezzo fisico

15 Il modello dell architettura ISO: 3 operazioni dei livelli Quando c è da effettuare una trasmissione tra due utenti (Host), ogni livello funzionale (layer) chiamato in causa effettua sostanzialmente 3 operazioni: 1. Esegue le funzioni richieste 2. Successivamente, aggiunge a quanto ricevuto una testata funzionale (Header) che è specifica del proprio livello ed è destinata ad essere interpretata dal proprio omologo sul sistema ricevente. Questa testata serve per omettere cooperazione della controparte funzionale remota oppure per inviare una semplice informazione M 3. Frammenta i dati da trasmettere in unità più piccole (pacchetti) a ciascuna aggiunge il proprio Header M 1 M 2 M n 4. Infine passa la proprio strato subordinato sia ciò che ha preparato sia l opportuno comando funzionale

16 Il modello dell architettura ISO: Osservazione Ciascun livello è attivato a partire dal livello funzionale più elevato Livello applicativo Ogni livello, esaurite le proprie funzioni, chiama in causa il proprio subordinato, passandogli i dati ed un opportuno comando. Livello presentazione Livello sessione Livello trasporto Livello rete Il penultimo livello Livello collegamento dati oltre ad aggiungere il proprio Header, aggiunge una coda (tail) al messaggio, nella quale è incluso il campo (Frame Check Sequence) M

17 Simulazione di una trasmissione M M H6 HOST A Livello 7 Livello 6 Livello 7 Livello 6 M M H6 HOST B M 1 H6 H5 M 2 H6 H5 Livello 5 Livello 5 M 1 H6 H5 M 2 H6 H5 M 3 H6 H5 H4 H6 H5 H4 M 4 H6 H5 H4 M 5 H6 H5 H4 Livello 4 Livello 4 M 3 H6 H5 H4 H6 H5 H4 M 4 H6 H5 H4 M 5 H6 H5 H4 M 6 M 6 M 7 M 7 M 8 M 8 M 9 M 9 M 10 Livello 3 Livello 3 M 10 M 11 M 11 M 12 M 12 M 13 M 13 M 14 M 14 M 15 M 16 M 17 M 18 M 19 M 20 M 21 M 22 M 23 M 24 M 25 M 26 M 27 M 28 M 29 M 30 Livello 2 Livello 2 M 15 M 16 M 17 M 18 M 19 M 20 M 21 M 22 M 23 M 24 M 25 M 26 M 27 M 28 M 29 M 30 Livello 1 M Livello 1

18 Il modello dell architettura ISO: Host Abbiamo visto che il I livello Livello fisico Non aggiunge nulla al messaggio, si occupa in forma brutale della trasmissione dei bit sulla linea di trasmissione. Ma il messaggio ha generalmente bisogno di attraversare un certo percorso di rete prima di giungere al destinatario Il percorso di rete sarà composto da un certo numero di nodi intermedi detti elementi di commutazione o ROUTER 7 Livello di applicazione Livello di applicazione 7 6 Livello di presentazione Livello di presentazione 6 5 Livello di sessione Livello di sessione 5 4 Livello di trasporto Router Router Livello di trasporto 4 3 Livello di rete 3 3 Livello di rete 3 2 Livello di collegamento dati 2 2 Livello di collegamento dati 2 1 Livello di fisico 1 1 Livello di fisico 1

19 Il modello dell architettura ISO: Protocolli basso e alto livello 7 Livello di applicazione Livello di presentazione Livello di sessione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento dati Livello di fisico Protocolli di comunicazione Di ALTO LIVELLO Protocolli di comunicazione Di BASSO LIVELLO E possibile suddividere i 7 livelli i 2 macro categorie q BASSO LIVELLO hanno le funzioni prevalentemente trasmissive, cioè si occupano essenzialmente delle tecniche correlate alla trasmissione q ALTO LIVELLO sono caratterizzate da funzioni di interazione tra le due processi aperti per la trasmissione.

20 Il modello dell architettura ISO: subnet di comunicazione 7 Livello di applicazione Livello di applicazione 7 6 Livello di presentazione Livello di presentazione Livello di sessione Livello di trasporto Subnet di comunicazione Livello di sessione Livello di trasporto Livello di rete 3 3 Livello di rete 3 2 Livello di collegamento dati 2 2 Livello di collegamento dati 2 1 Livello di fisico 1 1 Livello di fisico 1 Router Router E possibile vedere una ulteriore suddivisione dei livelli q Gli ultimi tre livelli sono destinati ai componenti che riguardano tuti i componenti di rete, includendo Router q Mentre i primi quattro non riguardano eventuali nodi intermedi I tre livelli inferiori hanno a che fare con la cosiddetta subnet di comunicazione