Le Reti di Calcolatori

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1 Reti Le Reti di Calcolatori 1 Le Reti di Calcolatori E un insieme di calcolatori (detti nodi): Interconnessi: in grado di scambiare informazioni attraverso uno o più mezzi trasmissioni (ad es. cavi di rame, canali radio, ecc ) Autonomi: nessun calcolatore è completamente sotto il controllo di un altro Protocollo di comunicazione: è il linguaggio (insieme di regole e convenzioni) utilizzato dai calcolatori della rete per comunicare 2 l 1

2 Funzionalità di una Rete di Calcolatori Condivisione di risorse: dati, programmi, hardware utilizzati dagli utenti a prescindere dalla collocazione fisica Accesso ad informazioni e servizi remoti: permette la consultazioni di giornali in rete, sportelli bancari elettronici, ecc Mezzo di comunicazione: permette di spedire e ricevere messaggi di posta elettronica, partecipare a video conferenze, ecc Supporto all affidabilità del sistema: duplicare informazioni su più calcolatori, distribuire l elaborazione di dati su più calcolatori, ecc 3 Classificazione delle reti Esistono numerose tipologie di rete, distinguibili in base a: Modalità di collegamento Modalità di gestione dei pacchetti Estensione geografica Canale trasmissivo 4 l 2

3 Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento Reti Broadcast: unico mezzo di comunicazione condiviso tra tutti i nodi della rete N1 N2 N3 N4 N5 mezzo di comunicazione Accesso al mezzo coordinato da un protocollo per la gestione dei conflitti Il mittente invia un messaggio contenente l indirizzo del destinatario Il messaggio raggiunge tutti i nodi che leggono l indirizzo del destinatario Il messaggio recepisce il messaggio e gli altri lo ignorano 5 Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento Reti punto-a-punto (point-to-point): formate da più linee di comunicazione, ciascuna delle quali connette due nodi Idealmente si vorrebbe connettere ogni coppia di nodi Generalmente si connettono solo alcune coppie di nodi N1 N2 N5 N4 I messaggi seguono un percorso per giungere a destinazione N3 6 l 3

4 Classificazione delle reti: Modalità di Gestione dei Percorsi Reti punto-a-punto suddivise in: Commutazione di circuito: le risorse fisiche rimangono impegnate durante tutte la comunicazione si stabilisce un percorso tra mittente e destinatario (detto circuito) i dati seguono lo stesso percorso Commutazione a pacchetto: non richiede di riservare alcuna risorsa fisica il mittente suddivide il messaggio in pacchetti i pacchetti sono inoltrati in modo indipendente (possono seguire percorsi differenti, arrivare in ordine sparso) 7 Classificazione delle Reti: Estensione Geografica Distanza Calcolatori 1m 10m 100m 1km 10km 100km 1000km km Calcolatori localizzati nello stesso Scrivania Stanza Edificio Campus Città Nazione Continente Pianeta Tipologia di rete Personal Area Network (PAN) Local Area Network (LAN) Campus Area Network (CAN) Metropolitan Area Netork (MAN) Wide Area Netork (WAN) Internet 8 l 4

5 Classificazione delle Reti: Canale Trasmissivo Doppino telefonico (ADSL): coppia di fili di rame utilizzato per scambiare informazioni Wireless (rete senza fili): utilizza principalmente onde radio a bassa potenza, ma anche radiazione infrarossa, laser, ecc Fibbre ottiche: filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati per condurre la luce Parabola (rete satellitare): utilizza connessioni satellitari bidirezionali 9 Scenario tipico di una LAN Rete Cablata: Utilizza modalità broadcast Topologia a stella (molto diffusa): N2 N3 N5 SWITC N1 N4 Switch: particolare dispositivo che inoltra i messaggi verso il destinatario Reti Wireless: utilizza modilità broadcast Access point: gestiscono la comunicazione tra i nodi della rete e l interconnessione con la rete cablata 10 l 5

6 Scenario tipico di una WAN Modalità di collegamento punto-a-punto Realizzate tramite l interconnessione di tante reti (spesso basate su tecnologie differenti) Tolopogia irregolare: R = host S S = switch G G S R = router R S G G = gateway Router: nodi della rete per lo smistamento dei pacchetti ost: nodi destinatati ad ospitare applicazioni utenti Gateway: Router di confine che collegano una rete locale ad una rete geografica e assicurano la compatibilità dei pacchetti 11 Modello a Livelli Reti di calcolatori organizzate secondo una pila di livelli (detta anche strati): semplificano il compito ai programmatori delle applicazioni Ciascun livello offre servizi per il livello soprastante Utilizza servizi offerti dal livello sottostante Dialoga con entità di pari livello (dette anche peer) ma su nodi differenti per realizzare i servizi di competenza Protocollo di comunicazione di livello-i: regole per lo scambio di informazioni tra peer di livello i Unità dati del livello i: formato pacchetti utilizzato dai peer di livello i 12 l 6

7 Modello TCP/IP (detto anche Internet Protocol Suite) Calcolatore A APPLICAZIONE messaggio Protocollo liv. applicazione messaggio Calcolatore B APPLICAZIONE TRASPORTO segmento Protocollo liv. trasporto segmento TRASPORTO RETE datagramma Protocollo liv. rete datagramma RETE DATA-LINK frame Protocollo liv. data-link frame DATA-LINK FISICO bit Livello fisico bit FISICO 13 Modello TCP/IP: Livello Fisico Trasmette e riceve un flusso di bit attraverso una determinata linea di comunicazione Il principale problema affrontato a questo livello riguarda la codifica dei bit per la trasmissione su Doppino telefonico Fibra ottica Canale radio Trasmissione caratterizzata da 3 parametri: Velocità di trasmissione Tasso di errore Ritardo di propagazione 14 l 7

8 Modello TCP/IP: Livello di Data-link Trasferisce un datagramma tra due nodi direttamente collegati da una linea di comunicazione Scheda di rete è identificata da un indirizzo MAC (Media Access Control), ovvero un identificativo di 48 bit scritto permanentemente sulla ROM (ad es. 01:23:45:67:89:ab) Quando il livello di rete deve spedire un datagramma: il livello data-link crea un pacchetto (frame) definito dal datagramma e dall indirizzo MAC di destinazione invia il frame a livello fisico Quando un frame arriva al livello di data-link: Confronta il proprio indirizzo MAC con quello contenuto nel frame Estrae dal frame il datagramma originario e lo invia al livello di rete Si occupa dei problemi riguardanti il mezzo fisico e il coordinamento dell accesso al mezzo condiviso 15 Modello TCP/IP: Livello di Rete Trasferisce un segmento tra due nodi della rete connessi da un percorso (problema dell instradamento) Nodi della rete identificati mediante gli indirizzi IP (Internet Protocol), ovvero un identificativo di 32 bit scritto in un file di configurazione del sistema operativo (ad es ) Quando il livello di trasporto deve spedire un segmento: il livello rete crea un datagramma con il segmento, l indirizzo IP del mittente e l indirizzo IP del destinatario Se l indirizzo IP appartiene alla rete locale, il pacchetto è spedito al nodo di destinazione, altrimenti è spedito al router della rete. Le spedizioni avvengono passando il datagramma al livello data-link. Quando il datagramma arriva al livello di rete: Il router utilizza una tabella di intradamento Il nodo di destinazione riconosce il proprio indirizzo IP Estrae il segmento originario e lo recapita al livello di trasporto 16 l 8

9 Modello TCP/IP: Livello di Trasporto Trasferisce un messaggio tra due processi applicativi in esecuzioni su due nodi della rete (problema dello smistamento) Il processo applicativo è identificato mediante un numero di porta, ovvero un identificativo di 16 bit Affinché un processo possa accedere alla rete deve richiedere la creazione di un canale di comunicazione (detto anche socket) al quale è associata una porta UDP (User Datagram Protocol): non garantisce che i dati arrivino al destinatario TCP (Trasfer Control Protocol): garantisce la consegna dei dati nell ordine di spedizione 17 Modello TCP/IP: Livello di Applicazione Comprende le applicazioni che fanno uso della rete attraverso i servizi offerti dal livello di trasporto (ad es. i browser) Ciascuna applicazione si avvale di specifici protocolli per la struttura e il significato dei messaggi scambiati le regole secondo cui il processo invia e riceve messaggi Protocolli di comunicazione più diffusi: TTP (servizio web) FTP (servizio per il trasferimento di file) TELNET/SS (servizio per l uso di terminali remoti) SMTP (servizio di posta elettronica) 18 l 9

10 Internet E la rete delle reti: Reti di calcolatori interconnesse Pubblicamente accessibili Utilizzano protocolli di comunicazione condivisi Include migliaia di Reti governative, accademiche, commerciali, aziendali Singoli calcolatori personali Composta dall interconnessione di sistemi autonomi, gruppi di reti controllati da un autorità amministrativa (ad es. Internet Service Provider) Utilizza il modello TCP/IP (IP per il livello di rete, TCP o UDP per il livello di trasporto, TTP, ecc. per il livello di applicazione ) I dati circolano sotto forma di pacchetti (che seguono il percorso più conveniente al momento della comunicazione) 19 Modello Client-Server Distinzione tra sistemi che sfruttano servizi e sistemi che formiscono servizi Il client invia al server le richieste e attende fino a quando le richieste non sono soddisfatte Il server attende una richiesta dal client e fornisce il servizio richiesto inviando risposta al client I PC domestici sono tipicamente client Alcuni nodi sono destinati a server (es. zeus) ost client Applicazione client ost server Applicazione server 20 l 10

11 Il servizio Web World Wide Web, detto anche Web, spesso abbreviato in WWW, è uno dei servizi offerti da internet più diffusi Mette a disposizione uno spazio virtuale per la pubblicazione di contenuti multimediali Le risorse disponibili su web sono pagine ipertestuali Fornisce servizi particolari sviluppati dagli stessi utenti È anche un mezzo per la distribuzione di software Basato sul protocollo TTP Sfrutta il modello client-server: Client web: un browser Web server: Apache, Microsoft IIS, ecc Il Linguaggio TML TML = ypertext Markup Language Linguaggio di markup di tipo descrittivo (usato per descrivere e formattare documenti ipertestuali) con una sintassi prestabilita Ipertesto = Testo + elementi di collegamento (link) che costituiscono una rete raggiata di informazioni Leggibile in maniera non sequenziale Codice che viene letto ed elaborato dal browser, il quale genera la pagina che viene visualizzata sullo schermo del computer I siti web sono scritti in TML ( oppure 22 l 11

12 Pagine web statiche e dinamiche Statiche: pagine che non possono cambiare (se non a seguito di un intervento del progettista) Dinamiche e generate sul lato client: includono parti attive (programmi che il browser esegue) il contenuto cambia in base a certe informazioni fornite dall utente Dinamiche e generate sul lato server: mediante programmi posti sul server stesso oppure includono parti attive eseguite dal web-server Il contenuto cambia in base alle informazioni fornite dall utente e a quelle ricavate da una base di dati memorizzata sul server 23 l 12