Reti informatiche: introduzione. Reti informatiche. Reti informatiche: introduzione (2) Reti informatiche: sviluppo

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1 Reti informatiche Reti informatiche: introduzione Lolli Alessandro - alolli@csr.unibo.it - Una rete di calcolatori è costituita da un certo numero di elaboratori elettronici collegati tra loro. Le reti sono nate in seguito alla necessità di scambiare dati e informazioni. 1 2 Reti informatiche: introduzione (2) Il principale impulso lo diedero, inizialmente, ambienti legati all amministrazione e alla difesa. Il contesto in cui si colloca la preistoria della rete che oggi viene chiamata internet è quello della guerra fredda tra Stati Uniti e Unione Sovietica. La contesa tra le due potenze, infatti, favorì lo sviluppo tecnologico e informatico. Reti informatiche: sviluppo Inizialmente la rete era riservata a pochi eletti, tra i quali gruppi di ricerca e militari. In pochissimi anni la rete è divenuta, invece, un mezzo di comunicazione di massa, che coinvolge quotidianamente milioni di persone in scambi comunicativi privati e pubblici, scientifici e commerciali, seri e ricreativi. Nessuno strumento di comunicazione ha mai avuto un tasso di espansione simile. 3 4

2 Internet: introduzione La rete internet è in primo luogo uno strumento di comunicazione. Essa nasce per permettere la comunicazione e lo scambio di informazioni e si basa sulla connessione di molteplici reti e computer disseminati in tutto il mondo. Internet Internet è anche definita the Net, è una sorta di metarete costituita da molte reti telematiche. Non importa quale sia la tecnologia che le unisce: cavi, fibre ottiche, ponti radio, satelliti, o altro. Il suo punto di forza è la capacità di parlare un linguaggio universale (TCP/IP) adatto alla quasi totalità degli elaboratori. 5 6 Internet: host e backbone Secondo le stime più recenti, si calcola che internet colleghi più di 50 milioni di host computer (da non confondere con quelli degli utenti finali che si stima siano ormai ben più di 200 milioni). Le principali arterie attraverso le quali transita il flusso di dati vengono definite backbone (NSFnet, Csnet o i cavi transoceanici che collegano le reti di continenti diversi). Internet, Intranet, Extranet Internet si basa su un sistema di linee dedicate (attive 24h su 24) ad alta velocità. Ma il mondo internet non è riservato alle istituzioni accademiche o alle aziende che si possono permettere costose linee dedicate: moltissimi utenti accedono alla rete attraverso le normali linee telefoniche. Molte aziende utilizzano il linguaggio di internet (TCP/IP) anche per le proprie reti interne che prendono il nome di Intranet. Le Extranet, invece, sono reti con tecnologia TCP/IP il cui scopo è connettere tra loro le reti locali di diverse aziende. 7 8

3 Tipi di reti Esistono vari tipi di reti, dalle più piccole, che possono essere composte anche solo da due unità, a reti enormi, con migliaia di computer, distribuite su vaste aree geografiche. Le reti tendono sempre più a connettersi l una con l altra, abbracciando, fra le loro maglie, tutto il mondo. Le reti nazionali diventano parte delle reti continentali, e queste delle reti mondiali. E sufficiente un anello di congiunzione e i dati possono viaggiare da una rete ad un altra. Questo è il processo che ha portato alla costruzione di Internet. Topologie della rete La topologia definisce i percorsi utilizzabili per il trasporto dei dati nella rete Topologie delle reti Topologia delle reti (segue) Lineare A maglia Anello A grappolo A stella

4 LAN Le LAN (reti locali) connettono apparecchiature informatiche su brevi distanze ed utilizzano cavi dedicati e hardware specifico di interfaccia tra le unità e la rete (hub, schede di rete, ). Esse si estendono all interno di una singola azienda o di un sito aziendale. LAN: caratteristiche Nelle reti locali vengono normalmente collegati PC attraverso cavi dedicati e apparecchiature in grado di gestire il traffico. I cavi possibili possono essere doppini telefonici o cavi coassiali o fibra ottica. Un buon sistema di comunicazione locale garantisce velocità pari a 100 Mbit/sec LAN: Client - Server LAN: vantaggi 15 I PC possono assumere il ruolo di posto di lavoro (Client) o garantire il funzionamento della rete (Server). In generale un server ha il compito di far condividere a più utenti archivi e risorse. Ci possono essere server dedicati ad un unico servizio o più servizi possono essere erogati dallo stesso server. 16 Gruppi di lavoro: è possibile raggruppare più utenti all interno di workgroup. Condivisione di risorse: alcune risorse informatiche (stampanti, plotter, dischi, unità, ) possono essere condivise tra più utenti o gruppi che le potranno vedere come se fossero realmente collegate alla loro postazione. Affidabilità: l affidabilità del sistema nel suo complesso non dipende dal funzionamento di una singola macchina.

5 WAN Le WAN (reti geografiche) sono di dimensioni maggiori e sono in grado di connettere sistemi di elaborazione, terminali e LAN dislocati su vaste aree geografiche utilizzando anche le normali linee telefoniche. Internet è una WAN. Comunicazione Internet è uno strumento di comunicazione. Il primo problema, in un processo di comunicazione, è naturalmente la definizione di un linguaggio che sia condiviso tra i diversi attori che comunicano. Internet è costituita da una quantità enorme di computer che usano sistemi operativi, codici di caratteri, strutture dati che possono essere anche molto diversi Protocolli Per permettere la comunicazione tra uno e l altro è necessario definire delle regole condivise da tutti. Questa funzione viene volta dai protocolli di comunicazione. Per protocollo, s intende una serie di regole comuni che un computer deve conoscere per elaborare ed inviare bit, attraverso un determinato mezzo di trasmissione fisica, verso un altro computer. Protocolli (2) Un protocollo deve specificare in che modo va codificato il segnale, in che modo far viaggiare i dati da un nodo all altro, in che modo assicurarsi che la trasmissione sia andata a buon fine, e così via

6 Protocollo TCP/IP TCP/IP Nel caso di internet, il nucleo fondamentale dell insieme dei protocolli che permettono il funzionamento di questo complesso sistema di comunicazione viene comunemente indicato con la sigla TCP/IP, che è l acronimo di Transmission Control Protocol/Internet Protocol. In prima analisi esso risolve in modo efficiente i problemi tecnici di una rete eterogenea come internet. Sfrutta al meglio le risorse Permette un indirizzamento Garantisce sicurezza Permette lo sviluppo di risorse e servizi di rete TCP/IP: reti a commutazione di pacchetto Commutazione di pacchetto: vantaggi La tecnica di spedizione consiste nel suddividere le informazioni che si vogliono inviare in pacchetti recanti tutte le informazioni sulla loro destinazione e provenienza. In questo modo è possibile usare lo stesso tratto di cavo fisico per passare molte comunicazioni diverse, sia che provengano da persone che operano sullo stesso computer, sia che provengano da più computer collegati a quel tratto di rete. Nessun PC occuperà in questo modo per intero un tratto di rete fisica : diversi pacchetti possono essere inviati da diverse postazioni contemporaneamente Se avviene un interruzione la stazione emittente può iniziare un altra transazione, per poi riprendere in seguito quella iniziale (risparmio di tempo) 23 24

7 TCP: trasporto IP: indirizzamento 25 Internet è una rete a commutazione di pacchetto. I dati sulla rete viaggiano in blocchi di dimensione definita: un pacchetto IP occupa 1500 byte. Ma raramente i dati scambiati dagli utenti di internet avranno dimensioni pari o inferiori a quella dei piccoli pacchetti IP. A questo pone rimedio il TCP: se la dimensione del blocco di dati da inviare eccede la dimensione di un singolo pacchetto esso è in grado di suddividerlo, in fase di invio, e di ricomporlo, in fase di ricezione. Esso inoltre si assicura che la trasmissione sia andata a buon fine, esercitando un controllo sulla comunicazione. 26 Perché la comunicazione tra computer vada a buon fine è necessario che ognuno abbia un identificativo univoco che lo identifichi e che indichi la via per raggiungerlo tra i milioni di host della rete. Ogni computer su internet è dotato di un indirizzo numerico costituito da 4 byte, ossia quattro sequenze di 8 cifre binarie. Normalmente viene rappresentato in notazione decimale come una sequenza di quattro numeri da 0 a 255 separati da un punto. Esempio: IP: invio e ricezione Router 27 Quando il protocollo IP di un computer riceve dei dati da inviare ad un certo indirizzo, per prima cosa guarda alla parte dell indirizzo che specifica la rete (la prima parte dell indirizzo). Se l indirizzo di rete è quello della rete locale, i dati sono inviati direttamente al computer che corrisponde all indirizzo. Se invece l indirizzo di rete è esterno, i dati vengono inviati ad un computer speciale denominato Gateway o Router che gestisce il traffico di interconnessione (diretto verso altre sottoreti). 28 Ogni router ha in memoria un elenco (tabella di routing) degli indirizzi dei router che gestiscono le sottoreti che conosce direttamente, più uno per le destinazioni di cui non ha diretta conoscenza.

8 Controllo indirizzi DNS 29 L assegnazione degli indirizzi di rete viene curata da un organismo internazionale il quale a sua volta delega ad enti nazionali la gestione degli indirizzi di rete nei vari paesi, l Internet Assigned Number Authority (IANA). In Italia tale gestione è curata dalla Registration Authority italiana, che fa capo al CNR e quindi al Ministero dell università e della ricerca. 30 Il metodo di indirizzamento numerico dell IP, sebbene sia molto efficiente è molto complicato da maneggiare per un utente. Al fine di facilitare l impiego della rete è stato sviluppato un sistema di indirizzamento simbolico, che funziona in modo simile ad un agenda telefonica: Domain Name Server (DNS). Attraverso il DNS ogni host può essere dotato di un nome (domain name), composto da stringhe di caratteri (lunghezza illimitata) in modo tale da rendere più intuitivo e semplice l uso degli indirizzi. Caratteristiche DNS DNS: esempio 31 Anche i nomi così ottenuti sono sequenze di simboli separati da punti. Questa articolazione rispecchia la struttura gerarchica del DNS. Esso, infatti, suddivide la rete in settori, domini, a loro volta suddivisi in sottodomini, e così via, per livelli; ogni sottodominio fa parte di un dominio gerarchicamente superiore: alla base della piramide ci sono i singoli host. 32 Importanza dei domini Dominio secondario In genere identifica la società o ente di appartenenza Dominio più alto In genere identifica il paese o il tipo di ente che possiede il computer

9 DNS: sviluppo DNS: sviluppo (2) 33 Quando il DNS è stato sviluppato, Internet era diffusa, salvo raro eccezioni, solo negli Stati Uniti. Per questa ragione la rete venne suddivisa in sei domini, le cui sigle caratterizzavano per il tipo di ente o organizzazione che possedeva gli host e le reti ad essi afferenti: EDU università ed enti di ricerca COM organizzazioni commerciali GOV enti governativi MIL enti militari NET organizzazioni di supporto e di gestione della rete ORG organizzazioni ed enti di diritto privato (es. no profit) 34 Quando la rete ha cominciato a diffondersi a livello internazionale sono stati creati altri domini di primo livello, suddivisi per nazioni: questi domini usano le sigle che spesso (ma non sempre) corrispondono alle sigle delle targhe internazionali. Il DNS traduce il nome in un indirizzo numerico. Tale traduzione viene chiamata tecnicamente risoluzione. Architettura client-server Protocolli di internet 35 I servizi di internet si basano su una particolare modalità di interazione, denominata client-server. UTENTE CLIENT CLIENT UTENTE invio richiesta ricezione risposta SERVER ELABORAZIONE SERVER 36 Affinché l interazione tra client e server possa essere effettuata, è necessario che entrambi utilizzino un linguaggio comune, ovvero un protocollo applicativo. Su internet vengono utilizzati numerosi protocolli specifici delle applicazioni, uno per ogni servizio di rete: Il Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) per la posta elettronica II File Transfer Protocol (FTP) per il trasferimento di file tra host L Hyper-Text Transfer Protocol (HTTP) su cui si basa WWW

10 Protocolli di internet (2) Applicazioni di internet Tutti questi protocolli applicativi devono appoggiarsi sui protocolli di rete TCP/IP e sul DNS per poter effettivamente scambiare richieste e messaggi attraverso la rete SMTP FTP World Wide Web (WWW) (posta elettronica) Mailing list (liste di discussione) Newsgroup (gruppi di discussione) FTP (trasferimento di file) 37 HTTP TCP/IP 38 World Wide Web Multimedialità Il WWW tra tutte le applicazioni di internet è quella che gode della maggior diffusione presso gli utenti. Per la maggior parte degli utenti essa coincide addirittura con internet. Anche se questa sovrapposizione è tecnicamente scorretta, è pur vero che la maggior parte delle risorse attualmente disponibili on-line si colloca proprio nel contesto web. Con multimedialità ci si riferisce alla possibilità di utilizzare contemporaneamente in uno stesso linguaggio comunicativo, più media e/o più linguaggi

11 Ipertesto Ipertesto: struttura Un ipertesto è un sistema di organizzazione dele informazioni (non solo testuali) in una struttura non sequenziale, bensì reticolare. Un ipertesto è costituito da un insieme di unità informative (nodi) e da un insieme di collegamenti (link) che permettono di passare da un nodo ad un altro. Un ipertesto può contenere, al suo interno, testo, immagini, video e suoni. Testo Testo Testo Suoni Immagini Video Connessioni da casa Modem Cosa serve: Computer Modem Linea telefonica Un fornitore di connettività (Provider) Programmi di connessione e utilizzo di internet La parola Modem deriva dall unione delle parole modulatore e demodulatore. Esso, infatti, è un apparecchio che codifica e trasforma (modula) i dati binari in impulsi veicolabili attraverso una normale linea telefonica. Il modem è, ovviamente, in grado di compiere anche l operazione inversa, ovvero decodificare (demodulare) gli impulsi ricevuti dalla linea telefonica, traducibile nella forma binaria originaria

12 Modem: caratteristiche Linea telefonica Tipologia: Interno Esterno PC-Card Velocità: 56k (56600 bps) Tipologia: PSTN: la tradizionale linea telefonica (56k) ISDN: linea digitale (128k) Internet Service Provider Come scegliere un provider 47 Le organizzazioni, pubbliche o private, che affittano all utenza privata accessi ad internet sono comunemente denominate provider. Un provider, di norma, dispone di uno o più host collegati ad internet mediante linee dedicate, attive 24h su 24. Tali host, a loro volta, sono in grado di fornire temporaneamente accesso ai servizi internet a decine o centinaia di computer mediante modem e linee telefoniche. 48 Rapporto connettività/utenti: Numero di utenti che il provider può mantenere connessi in un determinato momento messo in evidenza sul numero di utenti a cui il provider fornisce il servizio di connessione.

13 Provider gratuiti in Italia Programmi Windows Libero (infostrada) Tin (Telecom) Kataweb (gruppo Espresso-La Repubblica) TiscaliNet (Tiscali) Connessione: Accesso remoto Browser: Internet Explorer Posta Elettronica: Outlook Express Connessione ad un provider Provider Utente Linea telefonica 51 Linea dedicata Internet