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1 Internet e le Reti Prof. Carlo Maria Medaglia carlomaria.medaglia@uniroma1.it

2 Di cosa parleremo oggi COS È UNA RETE GLI ELEMENTI DI UNA RETE CLASSIFICAZIONE DELLE RETI in base all estensione geografica in base alla tecnologia trasmissiva in base alla topologia di rete INTERNET / INTRANET L'EVOLUZIONE DI INTERNET

3 Che cos è una rete Web Trend Map 4

4 Che cos è una rete Unarete è un insiemedi dispositivi eterogenei interconnessi. La connessione può avvenire tramite diverse tipologie di collegamento Al suo interno, una rete permette la condivisione di informazioni e risorse Fonte: Onmobile

5 Da cosa è composta una rete ELEMENTI HARDWARE Apparati di interconnessione Apparati di controllo ELEMENTI SOFTWARE Codifica e formattazione dei dati Rilievo errori e/o correzioni

6 Da cosa è composta una rete: elementi hardware A livello hardware una rete è composta da diversi elementi: End system è il singolo elaboratore-client collegato alla rete (es. il pc di casa, la stampante in rete). Host è il singolo elaboratore-server collegato alla rete (es. i server di Repubblica.it, il server della Sapienza). Switch o hub è il nodo di smistamento di una rete. Composto da diverse porte, inoltra i dati che arrivano su una qualsiasi di esse a tutte le altre (o ad una sola nel caso dello switch). In pratica è un moltiplicatore di porte. Router dispositivo di interconnessione che, grazie ad appositi algoritmi (algoritmi di routing), gestisce l'instradamento dei pacchetti. Gateway dispositivo di interconnessione che veicola i pacchetti di rete all'esterno della rete locale. In realtà è un servizio svolto tipicamente a livello hardware dal router.

7 Elementi di una rete Fonte: GSMInformatica

8 Classificazione delle reti IN BASE ALL ESTENSIONE GEOGRAFICA IN BASE ALLA TECNOLOGIA TRASMISSIVA IN BASE ALLA TOPOLOGIA DI RETE

9 Classificazione geografica delle reti Reti estese (o geografiche) Wide Area Network (WAN) Reti locali Local Area Network (LAN) Reti personali Personal Area Network (PAN) Tra le reti LAN e WAN possono essere introdotte classi intermedie, come le Reti di Campus Campus Area Network (CAN) o le Reti Metropolitane Metropolitan Area Network (MAN), quando esistono cablaggi (o strutture wirless) dedicati a livello di campus o cittadino(es. fibre ottiche, Wi-max).

10 Personal Area Network (PAN) Rete informatica costituita da computer, periferiche ed altri dispositivi (telefono cellulare, PDA, tablet) collegati vicini a un singolo utente. Il raggio di azione di una PAN è, infatti, di pochi metri. Una rete PAN può essere realizzata con collegamenti via cavo (USB o FireWire), oppure attraverso soluzioni wireless come Bluetooth o InfraRossi.

11 Local Area Network (LAN) Rete informatica che connette computer e altri dispositivi (ad esempio una stampante) localizzati ad una distanza media: tipicamente questa rete viene implementata all interno di un abitazione o di un edificio. Tra le caratteristiche delle LAN: Elevata velocità di trasmissione deidati(fino a10gbps). Bassi ritardi. Realizzazione su supporto privato.

12 Wide Area Network (WAN) Rete informatica che connette più dispositivi localizzati lontani tra loro, ad esempio due o più computer collegati e posti a grande distanza o anche due o più LAN collegate tra loro e poste a grande distanza(internetwork). Tra le caratteristiche delle WAN: Velocità di trasmissione medio basse e possibilità di ritardi. Realizzazione su supporto pubblico. Disponibilità di elaboratori dedicati alla comunicazione (router, gateway).

13 Internetwork 1/2 Spesso le WAN connettono più LAN tra loro. L unione di diverse LAN si chiama Internetwork(rete di reti). La WAN di un Internetwork è suddivisibile in due componenti distinte: i singoli elaboratori, i quali possono essere sia host (server), sia end system(client) delle LAN collegate; una communication subnet (o semplicemente subnet) che connette host ed end system tra loro. Essa è composta da linee di trasmissione e da elementi di commutazione. Ha il compito di trasportare messaggi tra gli end system attraverso le connessioni e i sistemi di instradamento e trasmissione(router, gateway).

14 Internetwork 2/2

15 Classificazione delle reti IN BASE ALL ESTENSIONE GEOGRAFICA IN BASE ALLA TECNOLOGIA TRASMISSIVA IN BASE ALLA TOPOLOGIA DI RETE

16 Classificazione in base alla tecnologia trasmissiva Tenendo conto della tecnologia di trasmissione, le reti si distinguono in due tipologie: RETI BROADCAST RETI PUNTO-A-PUNTO

17 Reti broadcast Si tratta di reti punto-multipunto, in cui i nodi sono connessi attraverso un unico canale di comunicazione condiviso da tutti gli elaboratori. I pacchetti inviati da un elaboratore sono ricevuti da tutti gli altri elaboratori. Un indirizzo all'interno del pacchetto specifica il destinatario.

18 Focus. I pacchetti di dati Per essere trasmessi, i dati devono essere suddivisi in unità più piccole. Ogni rete presenta, infatti, una quantità limitata di dati che può passare nello stesso momento(larghezza di banda). I pacchetti sono i componenti elementari in cui vengono suddivisi i dati affinchè questi siano trasmessi. La loro forma generale è del tipo: PACCHETTO = PREAMBOLO + SEGMENTO DI INFORMAZIONE + POSTAMBOLO Quando un pacchetto raggiunge un nodo della rete, questo: controlla l integrità del pacchetto attraverso il calcolo di un CRC (Cyclic Redundancy Check) contenuto nel postambolo; se il controllo ha esito positivo, legge all interno del preambolo l indirizzo del destinatario verso cui instradare il pacchetto in una tabella (datagramma) che rappresenta i nodi della rete; se il controllo ha esito negativo invia un messaggio di errore al nodo trasmittente, che rieffettua la trasmissione..

19 Reti broadcast: come avviene la trasmissione dei dati Quando un elaboratore riceve un pacchetto, esamina l'indirizzo di destinazione; se questo coincide con il proprio indirizzo il pacchetto viene elaborato, altrimenti viene ignorato. Le reti broadcast, in genere, consentono anche di inviare un pacchetto a tutti gli altri elaboratori, usando un opportuno indirizzo (broadcasting). In tal caso tutti gli elaboratori prendono in considerazione il pacchetto. Un altra possibilità di trasmissione delle reti broadcast è inviare il pacchetto ad un sottoinsieme degli elaboratori (multicasting). In tal caso solo gli elaboratori di tale sottoinsieme lo prendono in considerazione, gli altri lo ignorano.

20 Reti punto-a-punto Si tratta di reti formate da un insieme di connessioni fra coppie di computer. Caratteristiche: Sono necessari più salti per arrivare a destinazione. Store and Forward (un'informazione deve essere totalmente ricevuta, prima di poter essere ritrasmessa nel collegamento in uscita). Esitono più percorsi possibili (necessari algoritmi di routing).

21 Focus. Router Quando i dati arrivano su una linea, l'elemento di commutazione (il router) deve scegliere una linea in uscita sul quale instradarli. In generale ogni router deve: ricevere un pacchetto da una linea in ingresso; memorizzarlo per intero in un buffer interno(store); appena la necessaria linea in uscita è libera, instradare il pacchetto su questa(forward).

22 La trasmissione di LAN e WAN Generalmente le LAN utilizzano una trasmissione broadcast. Le WAN invece utilizzano prevalentemente la Le WAN invece utilizzano prevalentemente la trasmissione punto-a-punto (ma ci sono anche WAN satellitari, che quindi sono broadcast).

23 Classificazione delle reti IN BASE ALL ESTENSIONE GEOGRAFICA IN BASE ALLA TECNOLOGIA TRASMISSIVA IN BASE ALLA TOPOLOGIA DI RETE

24 Topologia delle reti La topologia di una rete è la disposizione dei suoi diversi componenti (end system, apparati di interconnessione, etc.). Possiamo distinguere tra: Topologia fisica: descrive la connessione tra le componenti fisiche della rete. Topologia logica: descrive come avviene il flusso di dati attraverso la rete.

25 Topologie di rete Bus:icomputersonoconnessiauncavocomune. Stella: i computer sono connessi a segmenti di cavo che partono da una locazione centrale(hub). Anello (Ring): i computer sono connessi a un cavo che forma un cerchio attorno a una locazione centrale. Albero: i computer sono connessi tramite ramificazioni che partono da un tronco centrale. Magliatura (parziale o completa): i computer della rete sono (tutti) connessi l uno all altro.

26 Topologia bus Tuttiicomputersonoattaccatiauncavocontinuosucuivienetrasmesso il segnale. Il cavo deve contenere delle terminazioni hardware (head end) che segnino gli estremi della rete per evitare che il segnale rimbalzi lungo il cavo. Il numero di computer della rete influisce sulla performance della rete. Piùcomputersonoconnessipiùlarete èlenta emaggioreèilrumore. Terminazione Terminazione Cavo Terminazione Terminazione

27 Topologia a stella I cavi da ogni computer confluiscono alla componente centrale (hub). Ogni segnale passa attraverso l hub. Seuncomputersi rompeilresto della rete continuaafunzionare. Sel hubsi rompel interarete nonfunziona. Hub

28 Topologia ad anello Icomputersonoconnessisuununicocavocircolare. Il segnale viaggia circolarmente passando per ogni computer che funziona daripetitore(riceveerimandailsegnale).

29 Topologia ad albero Si tratta di una generalizzazione della topologia a bus: una rete ad albero viene realizzata collegando insieme più reti a bus.

30 Topologia a magliatura (mesh) Tutti i computer sono connessi l un l altro. Non c è il rischio di avere router o collegamenti critici(anche se si rompono la rete funziona), ma la ridondanza è massima.

31 Topologie ibride In realtà spesso si incontrano topologie che integrano diversi tipi di disposizioni spaziali. Possiamo definirle topologie ibride. Star-Bus Bus Star-Ring

32 Le topologie di LAN e WAN A seconda dell estensione geografica della rete (LAN vs WAN), si utilizzano differenti topologie di rete. LeretiLANsonosolitamenteabus,astellaoadanello. Nelle reti WAN i nodi di rete (es.router) sono interconnessi tramite linee dedicate punto a punto (o link geografici, collegamenti fisici tra i due nodi). I nodi terminali sono collegati alla rete tramite punti di accesso(gateway).

33 Dunque...che tipo di rete è Internet RISPETTO ALL ESTENSIONE GEOGRAFICA?... RISPETTO ALLA TECNOLOGIA TRASMISSIVA?... RISPETTO ALLA TOPOLOGIA DI RETE?

34 Internet: una definizione Con il termine Internet (con la I maiuscola) si intende la più famosa delle Internetwork, diffusa a livello globale. Essa è basata sull uso di una suite di protocolli di comunicazione, indicata sinteticamente con il nome di TCP/IP, dal nome dei due più importanti protocolli che la compongono: il Transmission Control Protocol(TCP). l Internet Protocol(IP).

35 E la Intranet? Con il termine Intranet si indicano quelle reti locali (LAN) che integrano nel loro funzionamento la suite di protocolli TCP/IP, caratteristica della rete Internet. Oltre alla configurazione Intranet che utilizza il TCP/IP, una LAN utilizza protocolli caratteristici della sua limitata estensione geografica(comunicazioni broadcast). Alcuni di questi protocolli sono forniti insieme al sistema operativo delle macchine (es. protocolli proprietari rete microsoft, Appletalk, Intel Centrino), altri rispondono a standard legati alle topologie di rete locale (es. Ethernet, Token Ring, Wi-fi).

36 Come è nata Internet Anni Nel 1957, mentre l URSS lanciava in orbita lo Sputnik, negli USA il Pentagono decise di costruire l'arpa (Advanced Research Projects Agency) come sistema per comunicazioni sicure (di natura militare). Fino a quel momento l unico modello di rete informatica era quello mainframe/terminali. Negli incontri per definire le caratteristiche della rete, furono introdotti i fondamentali Request for Comments (RFC), tutt'ora i documenti fondamentali per tutto ciò che riguarda i protocolli informatici della rete. Alla fine degli anni 60 furonorealizzati i primi computer in gradodigestire una trasmissione di dati via rete. Nel 1968 venne realizzata la prima rete locale; ogni nodo era collegato ad almeno altri due. Nel 1969 la prima rete estesa con 4 nodi (universitari) collegati con linee dedicate: UCLA, UCSB, SRI, Utah. Era nata ARPANET.

37 Come è nata Internet Anni 70 Accanto ad ARPANET proliferano altre reti indipendenti come BITNET (Because It s Time Network) e USENET (User s Network), reti non commerciali dedicate allo scambio di posta, messaggi, conferenze. Nel 1971 i nodi collegati di ARPANET diventano 23, l anno successivo 37. Nel 1972 esce sul mercato il primo programma di posta elettronica. Nel 1973 il matematico Vinton Cerf utilizza per la prima volta il termine Internet per indicare i computer in rete sparsi per il mondo e progetta l architettura dei gateway. Nel 1974 vene elaborata la suite di protocolli TCP/IP (all inizio si chiamava NCP: Network Control Protocol) ed ARPANET si integra con il sistema operativo Unix a Berkley. Nel 1977 ARPANET raggiunge 100 nodi e diventa uno strumento di lavoro importante in ambito universitario (soprattutto USA). Nel 1979 Nasce il primo newsgroup(scambio notizie e discussioni).

38 Come è nata Internet Anni 80 Nel 1983 si raggiungonoi200 nodiedaarpanet si separa lacomponente militare MILNET. La Rete rimane prevalentemente di natura universitaria e commerciale/giornalistica. Nel 1986 nasce il protocollo DNS (Domain Name System) che consente di attribuire nomi simbolici alle risorse di rete. Alla fine degli anni 80 ARPANET, che utilizzava cablaggi dedicati (cavi stesi appositamente per la comunicazione tra computer) viene smantellata (raggiungeva velocità di 56 kbps) e si passa ad utilizzare le linee telefoniche. Le diverse reti estese (WAN) tendono a integrarsi in un unica rete Internet. Nel 1988 si ottengono velocità di trasmissione dati di 1,5 Mbps utilizzando veri e propri router. Il primo virus viene diffuso in rete e si dà vita al CERT (Computer Emergency Response Team), nasce la comunicazione via chat (protocollo applicativo Intenet Relay Chat).

39 Come è nata Internet Anni 90 Nel1990levelocità ditrasmissione dati raggiungonoi 45 Mbps. Nel 1990 al CERN (Centro Europeo Ricerca Nucleare) di Ginevra nasce il World Wide Web (Web, WWW, W3) grazie al fisico Tim Berners-Lee che elabora il codice HTML. L HTML (HyperText Markup Language) è il linguaggio che rende Internet un immenso ipertesto multimediale da navigare attraverso collegamenti simbolici(link) che si aggiungono alla rete di collegamenti fisici. Nel 1993 nasce Mosaic, il primo programma browser per navigare il WWW, l anno dopo nasce Netscape cui seguiranno Internet Explorer e altri.

40 Per i più curiosi Video(in inglese) sull evoluzione di Internet, da Arpanet ad Internet: WebTrendMap4: Rappresentazioni grafiche dell evoluzione delle tecnologie (Internet, mobile, etc.): Emulatori dei browser che hanno fatto la storia di Internet:

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