INFORMATICA CDL IN SCIENZE E TECNICHE PSICOLOGICHE

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1 RETI DI COMPUTER INFORMATICA CDL IN SCIENZE E TECNICHE PSICOLOGICHE Parte IV Le reti infrmatiche (Cme clleghiam i cmputer?) Tipi di reti: Lcale: di un università, azienda, scula, ecc. Gegrafiche: per esempi Internet (la rete delle reti). Cambiamenti prtati da Internet (da Snyder): Nessun lug è remt. Le persne sn intercnnesse. Le relazini sciali stann mutand. L inglese sta diventand un linguaggi universale. La libertà di parla e di assciazine si è estesa. Mainframe Switching nde RETI DI COMPUTER IL MODELLO CENTRALIZZATO Perché cllegare i cmputer nelle reti? Cndivisine risrse: Risrse fisiche: per esempi nn è ecnmic cmprare 1 stampante laser per gni persnal. Dati e prgrammi: per esempi base di dati a cui mlti utenti (da diversi cmputer) pssn accedere. Sistema di prentazini e assegnament psti di una cmpagnia aerea, sistema infrmativ di una banca, ecc. Cmunicazine tra utenti in lcazini fisiche differenti (scambi di messaggi e dati). Cmunicazini in ambit di ricerca, lavr cperativ, pssibilità di vlgere attività di lavr a casa (telelavr), ecc. Anni 70: mdell centralizzat (time-sharing multi-utente). Il cllegament di mlti utenti ad un unic elabratre ptente (centralizzat) attravers terminali. Terminale: usat sl per inserire dati e ricevere dati per la visualizzazine (per esempi, cn tastiera, scherm, muse, ma senza capacità di elabrazine). Svantaggi: più utenti necessità di usare cmputer (centralizzati) più ptenti. IL MODELLO DISTRIBUITO Anni 80: il mdell distribuit. Cllegare in rete gli elabratri (di varie ptenze, tipi, nella stessa lcalità in lcalità diverse). Vantaggi rispett al mdell centralizzat: Flessibilità: In un sistema centralizzat, in cas di guast all elabratre centrale nessun può lavrare. Nel cas distribuit invece, la rttura di una macchina blcca un sl utente mentre gli altri pssn cntinuare a lavrare. Ecnmicità: In termini di csti, è più cnveniente acquistare mlti elabratri persnali e cllegarli in rete. Nat da ARPAnet (creat alla fine degli anni 60, una rete singla e chiusa) e altre reti (reti prprietarie). delle reti: basat sull intercnnessine delle reti (etergenee) già esistente (inter-netwrking). Idea di intercnnessine tra le reti è dei primi anni Ruter Ruter Switch 3 Ruter 2

2 Anni 90: esplsine di Internet. In particlare, negli primi anni 90: creazine del Wrld Wide Web. Dicembre 2011: 2,405 miliardi di persne hann access ad Internet (circa 45% in Asia, 22% in Eurpa, 11% in America del Nrd, 10% in America Latina/Caraibi, 7% in Africa, 4% in Medi Oriente, 2% in America centrale, 1% in Oceania). TIPI DI COMUNICAZIONE Cmunicazine sincrna: il mittente e il destinatari sn attivi nell stess mment. Per esempi, una cnversazine telefnica. Cmunicazine asincrna: l invi e la ricezine hann lug in istanti diversi. Per esempi, una cartlina. Cmunicazine bradcast: un singl mittente e mlti destinatari. Cmunicazine multicast: un singl mittente e un numeri limitat di destinatari: Infrmazine dal sit Principalmente, studierem Internet in questa parte del crs. Per esempi, la radi, la TV. Per esempi, le riviste. Cmunicazine pint-tpint: un singl mittente e un singl destinatari. Per esempi, il telefn. TIPI DI COMUNICAZIONE Internet può essere cnsiderat cme un mezz di cmunicazine universale. Asincrna pint-t-pint: per esempi, la psta elettrnica. Sincrna pint-t-pint: per esempi, Instant Messaging, Vice ver IP (tra due utenti). Multicast: per esempi, gruppi di piccla media dimensine pssn cmunicare nelle chat, Vice ver IP (audicnferenza/ cnferenza telefnica). Bradcast: per esempi, le pagine web. COMPONENTI DI COMPONENTI DI Mdem Hst ( sistema terminale) Cmmutatre di pacchett ISP distrettuale Stazine base ISP lcale Cllegament satellitare aziendale

3 COMPONENTI DI COMPONENTI DI Hst ( sistema terminale): Tradizinalmente, un PC, un wrkstatin, un cmputer più ptente. Sempre più cnnessi i sistema terminali cme prtatili, PDA, televisri, telefni cellulari, autmbili, elettrdmestici, ecc. Cllegamenti (cmmunicatin link): Di vari tipi: cavi (di rami, fibre ttiche ecc.), nde elettrmagnetiche (cllegamenti senza fili, satellitari ecc.). Cmmutatri di pacchett (esempi: ruter, switch): I cmputer vengn cnnessi in un md indirett tramite dispsitivi di instradament. Prendn infrmazini da un dei cllegamenti e ritrasmettn su un altr cllegament (vers la destinazine finale). ISP (Internet Service Prvider): Ptrebbe essere istituzinale (per esempi, le cmpagnie telefniche), aziendale, universitari ecc. Cntiene un insieme di cllegamenti e cmmutatri di pacchett. Frnisce ai sistemi terminali vari tipi d access ad Internet. Per esempi, dial-up a 56 Kbps via mdem, a banda larga, senza fili ecc. Frnisce anche ai frnitri di cntenuti l access a Internet. Per esempi, per cnnettere un sit web a Internet. CLIENT/SERVER CLIENT/SERVER Gli hst pssn essere identificati cme client e/ server. : il cmputer che richiede servizi da un altr cmputer. Nrmalmente: i PC, PDA, ecc. : il cmputer che frnisce un servizi a un client. Nrmalmente: cmputer ptenti. Esempi di server (in una rete lcale): gestre dei dati (file server): gestisce la memrizzazine e la cndivisine di dati. di stampa (printer server): gestisce le stampanti dispnibili nella rete. di cmunicazine: permette l access ad altre reti lcali ad Internet. Esempi di server (in Internet): Web server: rispnde alle richieste per accedere a una pagina web. di psta elettrnica: riceve e memrizza , permette la lettura della casella di psta elettrnica. CLIENT/SERVER CLIENT/SERVER Tipicamente, in un cert (lung) intervall di temp: Un hst può essere client di mlti server. Un hst può essere server di mlti client. Per esempi: un client può richiedere tanti siti web, un web server può frnire una pagina web a tanti client. Nel cntest di sftware per le reti: Prgramma client: un prgramma eseguit da un hst che richiede e riceve un servizi da un prgramma server in esecuzine su un altr hst. Prgrammi Peer-t-peer (P2P): un prgramma P2P sul hst funzina sia cme client che cme server. Un hst in quest cas viene chiamat peer. Un hst agisce cme client quand richiede un dcument da un altr peer. agisce invece cme server quand invia un file a un altr peer. Esempi: la telefnia Internet (Vice ver IP), cndivisine dei file (file sharing).

4 I prtclli cntrllan l invi e la ricezine di infrmazine in Internet, e nelle reti in generale Usati dai sistemi terminali, i cmmutatri di pacchett e altre cmpnenti di Internet. Dal test Internet e Reti di Calclatri di Kurse e Rss: Un prtcll definisce il frmat e l rdine dei messaggi scambiati tra due più entità in cmunicazine, csì cme le azini intraprese in fase di trasmissine e/ di ricezine di un messaggi di un altr event. I principali prtclli in Internet: nme cllettiv di TCP/IP. TCP: Transmissin Cntrl Prtcl. IP: Internet Prtcl. Un analgia: Cia Cia Sai l ra? Temp Temp Richiesta di cnnessine TCP Rispsta di cnnessine TCP Get <file> Il prtcll usat quand si invia una richiesta per una pagina web: Il nstr cmputer invia la richiesta per una cnnessine al server web (il cmputer che frnisce la pagina web). Il server web rispnde cn un messaggi di rispsta di cnnessine. Il nstr cmputer invia il nme della pagina che vule prelevare tramite il messaggi Get. Il server web restituisce la pagina (<file>) al nstr cmputer. Temp Temp Un prtcll mnlitic che realizzi tutte le funzinalità necessarie per la cmunicazine tra elabratri in rete è difficile da realizzare. Inltre, se cambia qualche cmpnente della rete, si deve mdificare l inter prtcll. Per ridurre la cmplessità di prgettazine la maggir parte dei prtclli è rganizzata cme una serie di livelli. Il numer dei livelli, il lr nme, le funzinalità differiscn da una rete ad un altra. Francese Francese a inglese Inglese Tedesc Inglese a tedesc Inglese

5 Nei prtclli di cmunicazine nelle reti si iptizzan dei livelli. Il livell n di un dispsitiv in rete cmunica (virtualmente) cn il livell n di un altr dispsitiv. In realtà nessun dat viene trasferit da un livell n ad un altr (n>1) ma passa ad un livell sttstante. Un prtcll di livell n svlge le sue funzini usand i servizi frniti dal livell n-1 e frnisce i servizi al livell n+1. Per gni cppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia. Al di stt del livell più bass c è il mezz fisic che serve per il trasferiment dei dati. Un livell di prtcll può essere implementat via sftware, hardware, in md cmbinat. Pssibili svantaggi dell us dei livelli: La pssibilità che un livell duplichi le funzinalità di quell inferire. Un livell può richiedere infrmazini presenti sl in un altr livell. La famiglia di prtclli TCP/IP - cinque livelli: HTTP FTP SMTP TELNET Livell di applicazine DNS TCP UDP Livell di trasprt Cllegament Cllegament IP Livell di rete Livell di cllegament Livell fisic I prtclli del livell di applicazine: Rul: vari funzini, relativi ai prgrammi applicativi di Internet usati dagli utenti. Per esempi: SMTP: Simple Mail Transfer Prtcl. FTP: File Transfer Prtcl. SSH: Secure Shell. HTTP: HyperText Transfer Prtcl. DNS: Dmain Name System. Crean messaggi di vari tipi (per esempi, messaggi di richiesta per la visualizzazine di una pagina web, un messaggi che cntiene un /una pagina web, ecc.). Cllegament I prtclli del livell di trasprt: Rul: trasferiment dei messaggi dal livell di applicazine dall rigine alla destinazine (da un hst a un altr). In Internet, due prtclli di trasprt: TCP (Transmissin Cntrl Prtcl): Garantisce il trasferiment dei messaggi. Cntrlla il fluss in rete (fa il cnfrnt della velcità tra il mittente e il destinatari). Frazine il messaggi in frammenti più brevi (pacchetti). UDP: nn frnisce nessuna garanzia di cnsegna di un messaggi (tipicamente usati per la telefnia Internet e la videcnferenza). Cllegament

6 I prtclli del livell di rete: Rul: trasferiment dei pacchetti dall rigine alla destinazine (da un hst a un altr). Due principali cmpnenti: Prtcll IP: definisce l infrmazine che deve essere aggiunt al pacchett per realizzare il trasferiment nella rete. Prtclli di instradament: determinan i percrsi che i pacchetti devn seguire nella rete. Internet è una rete di reti: gnuna può scegliere il prpri prtcll di instradament. Livell spess chiamat livell IP. Cllegament I prtclli del livell di cllegament: Rul: trasferiment dei pacchetti da un nd della rete al successiv. Alcuni prtclli del livell di cllegament garantiscn la cnsegna affidabile. Un pacchett ptrebbe essere gestit da differenti prtclli lung il su percrs dall rigine alla destinazine. Esempi: Ethernet, PPP (prtcll punt-a-punt). Cllegament Ethernet: diffus per le reti lcale, in cui un numer di cmputer cndividn un mezz di cmunicazine. Quand un cmputer vule cmunicare, verifica che il mezz di cmunicazine sia liber e invia il segnale. Se invece si accrge che un altr cmputer sta trasmettend, aspetta. Se si verifica un cnflitt (due più cmputer hann inviat i lr messaggi cntempraneamente) i cmputer cinvlti: Si ferman. Aspettan per un temp T casuale. Riprvan la trasmissine. L stess tip di gestine di cnflitti: anche in reti senza fili (IEEE ). Cllegament I prtclli del livell fisic: Rul: trasferire i singli bit da un nd (hst, cmmutatre ecc.) nella rete a un altr. Sn dipendenti dall effettiv mezz trasmissiv del cllegament. Per esempi, pssiam avere prtclli diversi per tipi di cavi diversi, per cllegamenti satellitari diversi, ecc. Cllegament Ogni cmputer cllegat in Internet ha un indirizz unic: il su indirizz IP. Gli indirizzi IP devn essere univci. Per quest mtiv è stata istituita una rganizzazine, Internet Assigned Number Authrity, prepsta ad assegnare gli indirizzi IP garantendne l univcità. Quand vi cllegate ad Internet da casa è il prvider (ISP) che vi assegna un indirizz IP scegliendl tra quelli che ha acquistat. IPv4: Un indirizz IPv4 cntiene 32 bit (2 32 = indirizzi), che sn suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascun. Per esempi: Suddivisi in: Di slit si usa una rappresentazine frmata da 4 numeri decimali (tra 0 e 255) separati da un punt. Per esempi: Gli ultimi indirizzi IPv4 sn stati assegnati nel IPv6: Un indirizz IPv6 cntiene 128 bit (2 128, uguale a circa 3,403 x indirizzi).

7 Gli indirizzi IP numerici sn difficili da ricrdare. Si usan quindi degli indirizzi simblici che sn più significativi per l essere uman. Esempi (siti web): Sn cstruiti a partire da un schema gerarchic di nmi basat sul cncett di dmini. rt cm edu gv mil net rg au it zw Livell 1 Questi nmi vengn tradtti in indirizzi IP numerici mediante il Dmain Name System (DNS). Gli indirizzi simblici hann un frmat cme quell seguente nme5.nme4.nme3.nme2.nme1 www gnu unit di psych www www unige disi elis Livell 2 Livell 3 Livell 4 Dmini di prim livell (tp level): alcuni esempi. cm edu gv mil net rg aziende università americane istituzini gvernative istituzini militari frnitri d access rganizzazini nn-prfit Nn vi è alcuna crrispndenza diretta tra i dmini e le reti che cstituiscn Internet. Ciè, cmputer nella stessa rete fisica pssn essere in dmini lgici diversi. Cmputer in reti fisiche diverse pssn trvarsi nell stess dmini lgic. au ch fr it jp uk Australia Svizzera Francia Italia Giappne Regn Unit Anche gli indirizzi di psta elettrnica hann una struttura: La parte a destra ha una struttura basata sui dmini (interpretat dal cmputer che spedisce il messaggi). La parte a sinistra è l identificativ dell utente (interpretat dal cmputer che riceve il messaggi). Ogni dmini deve essere in grad di rislvere i nmi dei calclatri di sua cmpetenza. Si usan i name server (anche chiamati i server DNS) che gestiscn la crrispndenza tra nmi simblici e indirizzi IP numerici. I name server sn rganizzati in md gerarchic. Quand un applicazine deve cllegarsi ad una risrsa di cui cnsce il nme lgic (ad es. invia una richiesta al su name server lcale. Il name server lcale, se cnsce la rispsta, la invia direttamente al richiedente. Altrimenti interrga il name server di tp level (rt). Quest può cnscere l indirizz ppure inltrare l interrgazine ai sui figli nella gerarchia. dei nmi di rt dei nmi lcale: dns.di.unit.it che fa richiesta: shakespeare.di.unit.it del dmini dns.unit.it Si cntinua cn le interrgazini fin a quand nn si ttiene l indirizz IP numeric della risrsa. Quand l applicazine riceve la rispsta crea una cnnessine TCP cn la destinazine, usand l indirizz IP appena ricevut. dei nmi di rt dei nmi lcale: dns.di.unit.it che fa richiesta: del shakespeare.di.unit.it dmini dns.psych.unit.i

8 PACCHETTI IP Abbiam vist che Un rul del prtcll TCP è di suddividere il messaggi in frammenti più brevi (pacchetti). Il prtcll IP definisce l infrmazine che deve essere aggiunta al pacchett per realizzare il trasferiment nella rete. Cme funzina il trasferiment dei pacchetti in Internet? PACCHETTI IP Trasferiment dei pacchetti: Usiam un analgia (da Vincent Cerf, un degli inventri di Internet): mandare un rmanz da Tahiti alla casa editrice a New Yrk usand sl cartline pstali. PACCHETTI IP Bisgna spezzare il rmanz in frammenti (gnun di pche riga). numerare gni cartlina (in md tale che la sequenza crretta può essere ricstruita). scrivere l indirizz della casa editrice (il destinatari) su gni cartlina. mettere le cartline nella casella di lettere. Pi il servizi pstale di Tahiti le invierà alla casa editrice. PACCHETTI IP Nn è dett che tutte le cartline seguan l stess itinerari. Alcuni arrivan a New Yrk via Hng Kng alcuni arrivan a New Yrk via Ls Angeles, ecc. Alla casa editrice, la numerazine delle cartline permette la ricstruzine del rmanz. PACCHETTI IP PACCHETTI IP Pacchett IP: cntiene l spazi per scrivere: Infrmazine (una quantità limitata). Un numer prgressiv (identificatre). L indirizz IP del destinatari. I pacchetti IP sn inviati attravers Internet un alla vlta. Pssn seguire percrsi diversi dall stess mittente all stess destinatari. Un vantaggi della pssibilità di seguire diversi percrs in rete: Nel cas di cngestini in rete (ptrebbe essere più efficiente seguire un percrs invece di un altr). Nel cas di un guast di un dispsitiv di un percrs (in questa situazine, il percrs nn è più dispnibile). Giunti alla destinazine sn rirdinati secnd il numer identificatre. Per visualizzare un percrs tra nstr cmputer e quell di un sit web:

9 COLLEGARE UN COMPUTER A Un cmputer è cllegat ad Internet tramite un ISP (Internet Service Prvider). COLLEGARE UN COMPUTER A Access residenziale: Sn necessari dei dispsitivi per pter usare la rete telefnica cme mezz di cmunicazine tra cmputer: i mdem. Tre mdi principali per cllegare un cmputer a Internet: Access residenziale. Access aziendale universitari. Access senza fili. Cmputer Segnale digitale Mdem MOdulazine Segnale analgic (linea telefnica) Cmputer Segnale digitale Mdem DEMdulazine ACCESSO RESIDENZIALE ACCESSO RESIDENZIALE Il classic cllegament via mdem: Il mdem del cmputer dell'utente deve essere cnness alla rete telefnica (usand un spintt identic a quell usat per i nrmali apparecchi vcali). Per accedere ad Internet, il mdem deve cmprre il numer del prvider. Il prvider anche ha un cmputer (permanentemente) cnness ad Internet tramite un mdem. Viene creata una cnnessine tra il cmputer dell utente e il cmputer del prvider. Il cmputer del prvider abilita l'invi e la recezine di infrmazine in Internet al cmputer dell'utente. Per esempi, quand l'utente clicca su un link in una pagina web: La richiesta per accedere alla nuva pagina passa dal cmputer dell'utente a quell del prvider.... pi dal cmputer del prvider al web server remt che gestisce la pagina richiesta.... pi il web server manda la pagina al cmputer del prvider.... pi il cmputer del prvider manda la pagina al cmputer dell'utente. ACCESSO RESIDENZIALE ACCESSO RESIDENZIALE Mdem dial-up: Usa la stessa linea utilizzata per le nrmali chiamate telefniche. Frequenza può raggiungere 56 Kbps (Kilbit per secnd). Sempre men diffus: Negli Stati Uniti, nel 2000, il 74% del access residenziale ad Internet era realizzat tramite mdem dial-up. In 2006, la percentuale è scesa al 36%. Negli ultimi anni si sn diffuse tecnlgie cme ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Un esempi di access residenziale a banda larga. Velcità (asimmetric): Vers l'utente: tipicamente circa Mbps (Megabit per secnd). Vers l'isp: tipicamente circa 1-3 Mbps. Prgettat per brevi distanze tra i mdem residenziali e quelli dell'isp. Permette una frequenza di trasmissine più alta rispett a quella dei mdem dial-up tradizinali.

10 ACCESSO RESIDENZIALE COLLEGARE UN COMPUTER A ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) : Usa tre bande di frequenza nn svrappste: un canale vers l'utente, un canale vers l'isp, un canale telefnic rdinari a due vie. Access aziendali universitarie (LAN): I cmputer sn cllegati stt frma di rete lcale (LAN, Lcal Area Netwrk). Ethernet è cmunemente usat nelle LAN: la versine Ethernet del 2006 ha una velcità di 10 Gbps. Intranet: rete lcale di un'rganizzazine. Tramite un cmputer chiamat gateway, una rete lcale (e quindi tutti i cmputer che cntiene) può essere cnnessa ad Internet. COLLEGARE UN COMPUTER A Access senza fili: senza fili (wireless): una variante di un LAN. Un cmputer chiamat hub è fisicamente cllegat a Internet (eventualmente tramite altri cmputer e dispsitivi nella LAN). L hub è capace di ricevere e trasmettere (in bradcast) segnali, slitamente in radifrequenza. Anche i cmputer mbili (prtali, PDA, ecc.) sn in grad di ricevere e trasmettere sulla stessa frequenza. Il prtcll usat dalle reti senza fili funzina cme Ethernet (che è anche un prtcll di "bradcast"). Per esempi, IEEE (velcità della versine di 2003: 54 Mbps). IL WWW WWW (Wrld Wide Web): tutti i web server (che hann il rul di inviare file ai brwser) e i lr file. I file nrmalmente sn le pagine web, ma anche pssn essere file di audi, filmati ecc. Distinzine tra Internet e il WWW: Internet: cavi e ruter che cllegan i cmputer che hann un indirizz IP. WWW: un servizi di Internet frnit da un sttinsieme di quei cmputer (i web server). IL WWW Una richiesta per visualizzare una pagina web: tramite un Universal Resurce Lcatr (URL) Per esempi: Tre parti principali: Prtcll: indica al cmputer cme gestire i file. Nme del server: che è il nme simblic dell'indirizz IP del web server della pagina richiesta. Percrs della pagina: /~tplin/psiclgia/1112/ ECDL.html identifica il file e la sua psizine nel file system del web server. IL WWW Le pagine sn rappresentate (memrizzate, spedite) stt frma di srgente. Srgente: una descrizine di cme la pagina deve apparire all'utente. Rappresentare le pagine in maniera grafica nn sarebbe la sluzine ttimale, i file di descrizine in generale richiedn men spazi. Srgente tipicamente scritt nel linguaggi HTML (Hypertext Markup Language). Il brwser legge la descrizine della pagina (in HTML) e la rappresenta visivamente. Per leggere il srgente di una pagina: scegliere Visualizza dalla barra dei menu del brwser, pi Srgente HTML.