Reti di Calcolatori 1

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1 Reti Calcolatori 1

2 A cosa servono? Per comunicare (scambiare informazioni tra i computer) Convidere le risorse (stampanti, scanner, masterizzatori connessioni veloci..) 2

3 Classificazione delle reti In base alla loro portata LAN (Local Area Network) coprono aree limitate, ma sono molto veloci MAN (Metropolitan Area Network) Rete ottenuta meante l interconnessione più reti locali nell ambito metropolitano WAN (Wide Area Network) coprono aree maggiori, ma sono più lente La velocità una rete o una connessione tra computer è definita come la massima quantità informazione che può essere trasferita nell unità tempo e si misura in bit/s e i suoi multipli (kbit/s, Mbit/s) La velocità una connessione viene anche detta larghezza banda 3

4 Classificazione delle reti In base allo hardware utilizzato per la connessione Ethernet (su cavo coassiale o su cavo a otto poli, 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1Gbit/s) Senza fili Wifi (IEEE b 11Mbit/s, fino a 150 m) Bluetooth (1 Mbit/s, fino a 10,20,100 m) Su fibra ottica FDDI ( > 1 Gbit/s) Su doppino telefonico PSTN (modem analogico fino a 56 kbit/s) ISDN (fino a 128 kbit/s) Adsl (fino a 640 kbit/s) HDSL (fino a 8 Mbit/s) 4

5 Classificazione delle reti In base al protocollo software utilizzato per la connessione IPX/SPX (Microsoft) AppleTalk (Apple) X25 (Xerox) TCP/IP (utilizzato per Internet) 5

6 Topologia delle reti Il termine rete inca una maglia collegamenti, ogni nodo della rete corrisponde ad un elaboratore, talvolta detto host o stazione. Ciascun host è identificato meante almeno un inrizzo. Esistono tre topologie fondamentali A stella (tutti i computer sono collegati ad un unico punto) Ad anello (ogni computer è collegato ad altri due, il primo computer è collegato all ultimo A bus (tutti i computer convidono la stessa linea trasmissione dei dati) 6

7 Topologia Topologia ad ad anello anello T T T T T T La La topologia topologia ad ad anello anello prevede prevede connettere connettere ogni ogni sistema sistema al al successivo.ne successivo.ne risulta risulta quin quin un un anello anello unirezionale unirezionale che che vede vede la la sua sua affidabilità affidabilità gravemente gravemente compromessa.se compromessa.se un un sistema sistema risulta risulta guasto guasto oo spento spento si si interrompe interrompe l'intera l'intera rete. rete. 7

8 Topologia Topologia a stella stella La La topologia topologia a a stella stella implica implica la la presenza presenza un un centro centro stella stella permettendo permettendo l'esclusione l'esclusione sistemi sistemi malfunzionanti malfunzionanti,evitando,evitando bloccare bloccare l'intera l'intera rete.il rete.il centro centro stella stella rappresenta rappresenta però però un un punto punto critico critico per per l'affidabilità l'affidabilità della della rete. rete. 8

9 Topologia Topologia a a bus bus T T T T T T T La La topologia topologia a a bus bus richiede richiede un un mezzo mezzo trasmissivo trasmissivo birezionale birezionale (( propagazione propagazione del del segnale segnale in in entrambe entrambe le le rezioni) rezioni) broadcast,in broadcast,in cui cui quando quando un un sistema sistema trasmette trasmette tutti tutti gli gli altri altri ricevono.inoltre,l'assenza un un elemento elemento centrale,garantisce un'elevata un'elevata affidabilità. affidabilità. 9

10 Topologia Topologia a a maglie maglie maglia completa maglia incompleta La La topologia topologia a a maglie maglie prevede prevede interconnettere interconnettere i i sistemi sistemi con con canali canali trasmissivi trasmissivi birezionali.se birezionali.se ogni ogni sistema sistema e e connesso connesso con con tutti tutti gli gli altri altri si si parla parla maglia maglia completa completa,in,in caso caso contrario contrario si si parla parla maglia maglia incompleta. incompleta. 10

11 MODELLO MODELLO OSI OSI STANDARD STANDARD APPLICAZIONE PRESENTAZIONE SESSIONE TRASPORTO RETE COLLEGAMENTO FISICO Esempio Esempio per per TCP/IP TCP/IP FTP FTP TCP TCP IP IP MAC MAC ADDRESS ADDRESS Il Il modello modello OSI OSI (Open (Open System System Interconnection), Interconnection), ventato ventato parte parte degli degli standard standard ISO, ISO, scompone scompone la la gestione gestione della della rete rete in in livelli. livelli. Questo Questo modello modello e e un un riferimento riferimento comune comune ai ai concetti concetti che che riguardano riguardano le le reti. reti. I I livelli livelli del del modello modello OSI/ISO OSI/ISO sono sono sette sette e, e, per per trazione, trazione, il il primo primo livello livello è quello quello più più basso basso ed ed è a a contatto contatto del del supporto supporto fisico fisico trasmissione, trasmissione, mentre mentre l'ultimo l'ultimo è quello quello più più alto alto ed ed è a a contatto contatto delle delle applicazioni applicazioni utilizzate utilizzate dall'utente dall'utente 11

12 LO LO STATO STATO APPLICAZIONE APPLICAZIONE Livello Livello 7 Applicazione Applicazione Interfaccia Interfaccia comunicazione comunicazione con con i i programmi programmi (Application (Application Program Program Interface),cioe Interface),cioe gli gli applicativi applicativi attraverso attraverso i i quali quali l utente l utente finale finale utilizza utilizza la la rete. rete. 12

13 LO LO STATO STATO PRESENTAZIONE Livello Livello 6 Presentazione Presentazione Gestisce Gestisce la la sintassi sintassi dell informazione dell informazione da da trasferire, trasferire, compresa compresa la la cifratura cifratura e decifratura,senza decifratura,senza l aiuto l aiuto entita entita applicazione. applicazione. 13

14 LO LO STATO STATO SESSIONE SESSIONE Livello Livello 5 Sessione Sessione Si Si occupa occupa instaurare, instaurare, mantenere mantenere e concludere concludere il il alogo alogo tra tra due due programmi programmi applicativi. applicativi. 14

15 LO LO STATO STATO TRASPORTO TRASPORTO Livello Livello 4 Trasporto Trasporto Si Si occupa occupa trasferire trasferire i i dati dati ottimizzando ottimizzando l uso l uso delle delle risorse risorse rete rete attraverso: attraverso: -controllo -controllo e possibile possibile correzione correzione degli degli errori: errori: -frammentazione -frammentazione: : -prevenzione -prevenzione congestione congestione della della rete. rete. 15

16 LO LO STATO STATO RETE RETE Livello Livello 3 Rete Rete Il Il livello livello rete rete definisce definisce i i pacchetti, pacchetti, l'inrizzamento l'inrizzamento e l'instradamento l'instradamento in in modo modo astratto astratto rispetto rispetto al al tipo tipo fisico fisico comunicazione.in comunicazione.in pratica pratica determina determina se se e quali quali sistemi sistemi interme interme devono devono essere essere attraversati attraversati dal dal pacchetto pacchetto per per giungere giungere a a destinazione. destinazione. 16

17 LO LO STATO STATO COLLEGAMENTO COLLEGAMENTO Livello Livello 2 Collegamento Collegamento dati dati Questo Questo livello livello definisce definisce i i pacchetti pacchetti e l'inrizzamento l'inrizzamento in in funzione funzione del del tipo tipo fisico fisico comunicazione.verifica,inoltre, la la presenza presenza errori errori e gestisce gestisce la la contesa contesa del del mezzo mezzo trasmissivo. trasmissivo. 17

18 LO LO STATO STATO FISICO FISICO Livello Livello 11 Fisico Fisico Ha Ha il il compito compito trasmettere trasmettere sequenze sequenze binarie binarie sul sul canale canale comunicazione comunicazione.a.a questo questo livello livello si si specificano,ad specificano,ad esempio,le esempio,le tensioni tensioni che che rappresentano rappresentano 0 e 11 e le le caratteristiche caratteristiche dei dei cavi cavi e dei dei connettori. connettori. 18

19 MEZZI MEZZI TRASMISSIVI TRASMISSIVI MEZZI MEZZI RAME(DOPPINO) RAME(DOPPINO) COASSIALE COASSIALE FIBRA FIBRA OTTICA OTTICA WIRELESS WIRELESS MONOMODALE MONOMODALE MULTIMODALE MULTIMODALE 19

20 RAME(DOPPINO) RAME(DOPPINO) CAVO UTP Il Il doppino doppino telefonico telefonico (o (o twisted twisted pair) pair) può può essere essere categoria categoria 3 o o categoria categoria Il Il doppino doppino categoria categoria 3, 3, utilizzato utilizzato in in passato, passato, non non è più più adatto adatto per per le le nuove nuove tecnologie: tecnologie: ora ora esiste esiste il il doppino doppino TP TP categoria categoria 5, 5, testato testato fino fino a a Mhz, Mhz, che che garantisce garantisce velocità velocità dell'orne dell'orne dei dei Mbps. Mbps. Il Il twisted twisted pair pair può può essere essere schermato schermato (STP (STP-- Shielded Shielded Twisted Twisted Pair) Pair) o o non non schermato schermato (UTP (UTP-- Unshielded Unshielded Twisted Twisted Pair). Pair). Mentre Mentre il il cavo cavo coassiale coassiale permette permette cablaggi cablaggi a a catena catena con con l l UTP UTP sono sono possibili possibili solo solo connessioni connessioni punto punto aa punto punto (peer-to-peer); (peer-to-peer); infatti infatti la la topologia topologia rete rete che che utilizza utilizza come come mezzo mezzo trasmissivo trasmissivo l l UTP UTP è la la topologia topologia a a stella. stella. L'UTP L'UTP è oggi oggi il il tipo tipo cablatura cablatura più più usata usata nelle nelle reti reti LAN. LAN. Viene Viene infatti infatti utilizzato utilizzato nella nella maggioranza maggioranza delle delle reti reti Ethernet Ethernet come come pure pure nelle nelle Token Token Ring. Ring. l l cavo cavo UTP UTP è composto composto da da quattro quattro coppie coppie fili fili contenuti contenuti in in un un rivestimento rivestimento isolante. isolante. Ogni Ogni coppia coppia è intrecciata intrecciata per per eliminare eliminare l interferenza l interferenza proveniente proveniente dalle dalle altre altre coppie coppie e da da altre altre apparecchiature apparecchiature elettriche. elettriche. 20

21 CAVI CAVI COASSIALI COASSIALI Il cavo coassiale ha al suo interno un filo conduttore rame. Il cavo che ricopre il filo serve a garantire l'isolamento tra il filo rame ed uno schermo metallo intrecciato. Tale schermo limita le interferenze esterne. Il cavo coassiale è molto simile al cavo della TV. L'unica fferenza è che trasporta dati gitali anziché analogici. Per molto tempo il cavo coassiale è stato l'unica possibilità per la cablatura reti locali ad alta velocità, nonostante alcuni svantaggi: non si poteva piegare facilmente ed era soggetto a frequenti rotture meccaniche ai connettori. 21

22 FIBRE FIBRE OTTICHE OTTICHE ll cavo in fibra ottica utilizza i segnali luminosi per trasferire i dati e li trasmette attraverso una sottile fibra in vetro. E' generalmente composto da due parti: la piu interna prende il nome nucleo (core), e l esterna mantello (cladng). La trasmissione impulsi luminosi anziché elettrici consente eliminare il problema delle interferenze elettromagnetiche. Per questo motivo è il mezzo trasmissivo ideale per gli ambienti che hanno molto noise elettromagnetico. I dati che viaggiano sulle fibre ottiche possono essere trasferiti a velocità altissime e su stanze maggiori rispetto al cavo coassiale e al twisted pair. Le fibre ottiche vengono spesso utilizzate per le dorsali (backbone). FIBRE FIBRE OTTICHE OTTICHE MONOMODALI MONOMODALI E MULTIMODALI MULTIMODALI 22

23 FIBRE FIBRE OTTICHE OTTICHE MULTIMODALI MULTIMODALI MULTIMODALE MULTIMODALE DIODO DIODO MANTELLO NUCLEO (CORE) MULTIMODALE MULTIMODALE NELLE FIBRE OTTICHE MULTIMODALI I RAGGI CHE SI PROPAGANO SECONDO I DIVERSI MODI PERCORRONO CAMMINI DI LUNGHEZZA DIVERSA,CUI CORRISPONDONO TEMPI DI PROPAGAZIONE DIVERSI.QUESTO FENOMENO SI CHIAMA DISPERSIONE MODALE E PONE UN LIMITE INFERIORE ALLA DURATA MINIMA DI UN IMPULSO LUMINOSO,LIMITANDO QUINDI LA VELOCITA DI TRASMISSIONE.LE FIBRE MULTIMODALI TRASMETTONO CON LED POCO COSTOSI. 23

24 FIBRE FIBRE OTTICHE OTTICHE MONOMODALI MONOMODALI MONOMODALE MONOMODALE LASER LASER MANTELLO NUCLEO (CORE) MONOMODALE MONOMODALE PER RISOLVERE DEFINITIVAMENTE IL PROBLEMA DELLA DISPERSIONE MODALE SI USANO LE FIBRE OTTICHE MONOMODALI.LA FIBRA OTTICA MONOMODALE AMMETTE UNA SOLA MODALITA PROPAGATIVA.SULLE FIBRE MONOMODALI SI TRASMETTE CON LASER COSTOSI, MA SI COPRONO DISTANZE MAGGIORI A VELOCITA MAGGIORI RISPETTO ALLE FIBRE MULTIMODALI. 24

25 SISTEMI OPERATIVI DI RETE (LOCALE) In una LAN si vogliono convidere le risorse, solito, come minimo, stampanti e hard sk. Il S.O. deve permettere anche l uso quelle risorse che non sono fisicamente collegate al computer su cui si sta lavorando. I S.O. dei computer in rete devono quin alogare fra loro per permettere la convisione delle risorse. 25

26 FILE SYSTEM DISTRIBUITO Parliamo file system stribuito quando l utente del file system vede un unica struttura ad albero, e non si accorge che alcune parti dell albero (sub-tree) risiedono in realta sull hard sk un altro computer della rete. Il S.O. maschera completamente la situazione. (Unix Windows un po meno) E possibile configurare il file system stribuito in molti mo versi, prendendone pezzi dalle varie macchine in rete 26

27 SISTEMI OPERATIVI DISTRIBUITI Versione più sofisticata dei S.O. rete Quando l utente un computer esegue un programma, non e detto che questo venga fatto girare sulla CPU locale: il S.O. si occupa selezionare il computer (e quin la CPU) più scarico su cui il processo deve girare. I S.O. stribuiti sono ancora in fase stuo. Non esiste nulla a livello commerciale 27

28 TRASMISSIONE DIGITALE O ANALOGICA Nelle reti locali, la comunicazione tra due computer passa solito su cavi decati, installati esplicitamente per la rete, e adatti per la trasmissione gitale delle informazioni. (Semplificando un po ) su questi cavi si ha una variazione del livello tensione fra due valori, che corrisponde alla trasmissione bit valore zero oppure 1. 28

29 TRASMISSIONE DIGITALE O ANALOGICA Per le comunicazioni su lunga stanza, si cerca sfruttare le reti comunicazione esistenti, come ad esempio la rete telefonica. La rete telefonica è però fatta per comunicare la voce, cioè un segnale analogico che varia in maniera continua in una banda frequenze. Sono necessari dei spositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo comunicazione tra computer 29

30 IL MODEM COMPUTER COMPUTER Segnale gitale Segnale gitale MODEM Segnale analogico linea telef. MODEM 30

31 IL MODEM I modem attuali hanno velocità trasmissione , , , bit/sec. Ossia una velocità massima non più 6 kbyte/sec Se due computer comunicano con un modem, la velocità comunicazione e sempre quella del modem più lento. Il modem e usato soprattutto per le comunicazioni private (ad esempio un utente che si collega ad internet tramite il suo provider) 31

32 COMUNICAZIONE SU LINEA DEDICATA O COMMUTATA Quando due computer sono connessi rettamente da un cavo comunicazione, si parla linea decata trasmiss./comunic. Nel caso più generale, e soprattutto su internet, la comunicazione tra due computer avviene attraverso computer interme, che fanno da tramite tra i due che devono comunicare, ritrasmettendo i loro messaggi. Si parla allora comunicazione su linea commutata 32

33 NAMING Ogni computer una rete deve avere un nome logico unico. Il nome logico e usato dagli utenti della rete per comunicare con quel computer Il computer ha anche un inrizzo fisico: l inrizzo con il quale il software che gestisce le comunicazioni in rete localizza e gestisce la comunicazione con quel computer. Deve essere gestita una corrispondenza tra il nome logico e l inrizzo fisico del computer 33

34 MAC MAC ADDRESS ADDRESS E E l inrizzo l inrizzo fisico fisico un un qualsiasi qualsiasi apparato apparato che che si si attacca attacca alla alla rete. rete. Per Per questo questo motivo motivo e e unico, unico, ed ed e e formato formato da da bits bits (6 (6 byte) byte) solitamente solitamente espressi espressi in in formato formato esadecimale. esadecimale. 24 bits 24 bits Coce ventore Serial number bd fa 0c 1a 34 5f 34

35 Pacchetti Esistono due modalità connessione: A pacchetti: l informazione viene sudvisa in pacchetti, ciascuno dei quali viaggia in modo inpendente e contiene l inrizzo partenza, quello arrivo e le informazioni necessarie per ricostruire l intera informazione. Il compito ricostruire correttamente l informazione è compito del computer destinazione. A rete commutata: si stabilisce una connessione tra due punti, che verrà riservata per l intera durata della comunicazione, inpendentemente dalla quantità dati effettivamente scambiati 35

36 Ethernet Comunicazione per ffusione (broadcast): Il messaggio viene ffuso nell ètere Tutti lo ricevono, il destinatario lo raccoglie Possono verificarsi collisioni Queste vengono riconosciute e il messaggio ritrasmesso 36

37 ETHERNET - APPLETALK Quando un computer vuole comunicare invia il segnale sul cavo collegamento. Se un computer si accorge che un altro sta trasmettendo, aspetta Se si verifica un conflitto (due computer hanno tentato comunicare contemporaneamente) i due computer si fermano e aspettano per un tempo T casuale, poi riprovano. Velocità trasmissione: 100 Megabit/secondo 37

38 Protocolli La comunicazione tra computer avviene seguendo delle precise regole. L insieme tali regole viene chiamato protocollo. Esistono molti protocolli fferenti ai vari livelli comunicazione. Ciascun protocollo dovrà definire necessariamente: Il formato dei dati da trasferire L eventuale meccanismo controllo e correzione degli errori Il tipo applicazione che dovrà gestire i dati Il metodo per ricostruire l informazione 38

39 PROTOCOLLO PROTOCOLLO IP IP L' L' IP IP e' e' un un protocollo protocollo non non connesso connesso,cioe',cioe' non non e' e' garantito garantito che che il il pacchetto pacchetto arrivi arrivi a a destinazione.e destinazione.e il il protocollo protocollo principale principale del del livello livello rete rete architettura architettura TCP/IP. TCP/IP. Si Si occupa occupa instradare instradare i i pacchetti pacchetti sulla sulla rete. rete. Ha Ha le le funzioni funzioni frammentazione, frammentazione, riassemblaggio riassemblaggio dei dei messaggi messaggi e e correggere correggere eventuali eventuali errori. errori. I I pacchetti pacchetti IP IP sono sono formati formati dall' dall' header header e e dai dai dati. dati. L'header L'header contiene contiene molte molte informazioni informazioni che che sono: sono: -version -version (specifica (specifica il il tipo tipo versione versione dell' dell' ip); ip); -hlen -hlen (lunghezza (lunghezza dell header); dell header); -service -service type type (tipo (tipo servizi servizi da da svolgere); svolgere); -total -total length length ( ( totale totale lunghezza lunghezza header header + + pacchetto); pacchetto); -identification -identification (nel (nel caso caso frammentazione frammentazione del del pacchetto pacchetto IP, IP, identifica identifica i i frammenti); frammenti); -fragment -fragment offset offset (inca (inca la la posizione posizione del del frammento frammento all interno all interno del del pacchetto pacchetto IP); IP); -Flags -Flags (ulteriori (ulteriori bit bit gestione gestione della della frammentazione); frammentazione); -time -time to to live live (tempo (tempo vita vita del del pacchetto pacchetto ); ); -protocol -protocol ( ( specifica specifica se se e' e' usato usato il il protocollo protocollo trasporto trasporto UDP UDP o o TCP) TCP) : : -header -header checksum checksum (rileva (rileva errori errori trasmissione): trasmissione): -source -source ip ip address address (inrizzo (inrizzo ip ip sorgente): sorgente): -destination -destination ip ip address address (inrizzo (inrizzo ip ip destinatario): destinatario): -options -options (non (non usato): usato): 39

40 PROTOCOLLO PROTOCOLLO IP IP L' L' inrizzo inrizzo IP IP e' e' formato formato da da 4 campi campi da da 8 bit bit ciascuno. ciascuno. 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits Gli Gli inrizzi inrizzi IP IP sono sono composti composti da da due due parti parti che che sono: sono: -network(rete),che inca inca la la LAN LAN destinazione: destinazione: -host, -host, che che inca inca il il Pc Pc destinazione. destinazione. NETWORK HOST 32 bits 40

41 PROTOCOLLI PROTOCOLLI DI DI TRASPORTO TRASPORTO Usano Usano le le porte porte per per passare passare le le informazioni informazioni agli agli strati strati superiori. superiori. protocolli protocolli trasporto trasporto sono sono due due :: -TCP; -TCP; -UDP. -UDP. TCP TCP e e un un protocollo protocollo orientato orientato alla alla connessione,mentre UDP UDP non non e e orientato orientato alla alla connessione. connessione. vuol vuol re re che che TCP TCP risulta risulta piu piu sicuro sicuro nel nel trasporto trasporto dei dei pacchetti,rispetto pacchetti,rispetto ad ad UDP. UDP. II Cio Cio F T S D T S T E M N F N P L T S T M Data Control N P P P E T TCP UDP IP 41

42 FTP FTP FTP FTP e e un un protocollo protocollo che che serve serve per per trasferire trasferire dati. dati. TELNET TELNET E E un un protocollo protocollo poco poco sicuro sicuro che che mette mette in in comunicazione comunicazione l utente l utente con con una una macchina macchina remota. remota. SMTP SMTP E E un un protocollo protocollo che che permette permette inviare inviare e ricevere ricevere posta. posta. 42

43 DNS DNS E E un un protocollo protocollo che che da da la la risoluzione risoluzione nome-inrizzo. nome-inrizzo. TFTP TFTP E E un un protocollo protocollo equivalente equivalente a a FTP FTP che che usa usa UDP. UDP. SNMP SNMP E E un un protocollo protocollo che che controlla controlla gli gli apparati apparati rete. rete. 43

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