Le reti telematiche. Laboratorio di Informatica. Le reti telematiche. Le reti telematiche. Le reti telematiche

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1 per chimica LEZIONE 8 Tra le tecnologie del XX secolo dominano l elaborazione e la distribuzione delle informazioni Nascono le reti di telecomunicazioni Si sviluppano le componenti h/w e s/w dei calcolatori A partire dagli anni 70 informatica e telecomunicazioni convergono nelle reti telematiche 1 Lezione 8-2 Lezione 8 - Permettono di condividere risorse stampanti, elaboratori, dischi Migliorano l affidabiltà del sistema replicazione Realizzano grandi sistemi di calcolo a partire da tanti piccoli elaboratori sistemi distribuiti Permettono di accedere a informazioni remote database Permettono di comunicare tra persone , chat, irc, news, bbs, videoconferenza Forniscono intrattenimento video on demand, musica on line, giochi di rete 3 Lezione 8-4 Lezione 8 -

2 Sistema di comunicazione sorgente (messaggio) sistema di trasmissione canale di trasmissione trasmettitore (segnale) ricevitore (messaggio) destinatario Sistema di comunicazione Problemi da affrontare: come trasmettere i segnali in modo affidabile e efficiente mezzi di trasmissione codifiche e protocolli come mettere in comunicazione piú sorgenti e piú destinatari tecnologie di trasmissione 5 Lezione 8-6 Lezione 8 - Rappresentate mediante grafi vertici: nodi della rete computer (host), PC, terminali, periferiche dispositivi di rete o elementi di commutazione (router, gateway, ecc.) archi: connessioni tra i nodi cavi, collegamenti satellitari, aria 7 Lezione 8 - Insieme di canali di comunicazione, protocolli, apparati di rete che collegano tra loro computer distinti i canali trasportano fisicamente le informazioni opportunamente codificate dedicati/condivisi i protocolli definiscono le regole e il modo per trasferire le informazioni proprietari/standard pubblici gli apparati di rete codificano l informazione e la inviano sui cavi 8 Lezione 8 -

3 I canali di comunicazione Canali guidati tipo doppino telefonico, cavo coassiale, fibre ottiche, Canali non guidati onde radio, micro onde, infra rossi. I canali di comunicazione canali guidati 9 Lezione 8 - I canali di comunicazione velocità min velocità max doppino telefonico 300bps 10 mbps micro onde 256kbps 100 mbps satellite 256kbps 100 mbps cavo coassiale 56 kbps 200 mbps fibra ottica 500 kbps 10 gbps 10 Lezione 8 - Organizzazioni client/server. Esempio di sistema a collegamento misto organizzazione gerarchica il server gestisce centralmente la condivisione delle risorse, la sicurezza della rete e la sua gestione i client fanno le richieste al server. peer-to-peer organizzazione paritetica ogni stazione si occupa dei propri problemi di gestione. 11 Lezione 8-12 Lezione 8 -

4 Le reti sono caratterizzabili in base a scala (distanza tra i nodi) interna all elaboratore locale metropolitana geografica internetwork tecnologia di trasmissione a diffusione (broadcast) punto a punto Scala Reti interne all elaboratore collegano i processori delle macchine parallele o multiprocessore molto piccole (0.1m - 1m) sono molto veloci sono reti proprietarie 13 Lezione 8-14 Lezione 8 - Scala Rete locale (LAN, Local Area Network) collega i computer di una stanza, edificio, campus si estende al più per pochi kilometri è mediamente veloce (100Mbps/1Gbps) il tempo massimo di comunicazione è legato alle dimensioni fisiche della rete è in genere privata i cavi sono usati in modo esclusivo dal proprietario Scala Rete metropolitana (MAN, Metropolitan Area Network) collega i computer di vari edifici a livello cittadino usa spesso la stessa tecnologia delle LAN, può portare dati e voce può essere privata o pubblica 15 Lezione 8-16 Lezione 8 -

5 Scala Rete geografica (WAN, Wide Area Network) collega i computer sul territorio nazionale usa linee di comunicazione (telefoniche, canali satellitari) usa router (computer specializzati per collegare due o più linee di trasmissione) o elementi di commutazione decidono su quale linea in uscita instradare i pacchetti in arrivo per farli arrivare a destinazione Internetwork Scala aggregazione di varie reti tecnologia e scala diverse hardware e software diversi gateway come elementi di collegamento traducono i formati dei pacchetti conoscono il software di entrambe le reti che si vogliono collegare fanno comunicare reti di diverso tipo Internet - La Rete delle reti 17 Lezione 8-18 Lezione 8 - Per connettere: Reti di reti piú reti dello stesso tipo, reti di tipo diverso. I segnali trasmessi in rete devono essere: amplificati per arrivare piú lontano convertiti per essere trasferiti ad una rete diversa inviati nella giusta direzione 19 Lezione 8 - Reti di reti Dispositivi di rete ripetitori rigenerano e amplificano i segnali ponti (bridge) connettono reti che utilizzano collegamenti fisici diversi. instradatori (router) instradano un messaggio da un nodo in una rete ad un nodo in un altra rete gateway collegano reti che utilizzano protocolli di comunicazione diversi 20 Lezione 8 -

6 Tecnologie di trasmissione Reti di reti a diffusione (broadcast) Dispositivi di rete tutti i nodi condividono un unico canale di comunicazione l informazione spedita dalla sorgente viene ricevuta da tutti i nodi della rete solo la destinazione la elabora reti locali e reti senza fili (wireless) 21 Lezione 8 - Tecnologie di trasmissione punto a punto connessioni tra coppie di nodi l informazione raggiunge la destinazione attraversando i nodi intermedi sul cammino dalla sorgente ad essa ciascun nodo intermedio deve sapere in quale direzione far proseguire l informazione ricerca del cammino tolleranza ai guasti grazie a cammini multipli reti geografiche 23 Lezione 8-22 Lezione 8 - Tecnologie di trasmissione Trasmissione punto a punto Strategie di instradamento: commutazione di circuito modello dei collegamenti telefonici crea un canale logico temporaneo dedicato, costituito da una successione di connessioni tra nodi della rete. commutazione di pacchetto modello delle spedizioni postali informazione suddivisa in pacchetti di dati di piccole dimensioni (KByte) 24 Lezione 8 -

7 Tecnologie di trasmissione - commutazione di pacchetto i pacchetti sono le unità minime di trasmissione sono composti da intestazione (header) e dati (payload) sono instradabili indipendentemente contengono ciascuno mittente e destinatario e le informazioni necessarie per ricomporre i pacchetti nel formato originale dell informazione Per poter comunicare, due calcolatori devono concordare delle convenzioni, o standard di comunicazione, relative a formati dei dati struttura dei pacchetti e informazioni di controllo velocità di trasmissione Lezione 8-26 Lezione 8 - Organizzato a livelli per ridurne la complessità e aumentarne la flessibilità il numero dei livelli e le loro funzionalità dipendono dal tipo di rete ogni livello formalizza un particolare aspetto (livello di astrazione) della comunicazione ogni livello fornisce servizi per, e comunica fisicamente solo con, i due livelli adiacenti, superiore e inferiore (se esistono). Esempio A A c. aerea pacco pacco spedizioniere spedizioniere container container aereo c. aerea 27 Lezione 8-28 Lezione 8 -

8 livelli adiacenti comunicano mediante interfacce definiscono le operazioni primitive e i servizi che il livello sottostante offre a quello soprastante sono strutturate in modo da ridurre al minimo gli scambi di informazione. le regole per la comunicazione sui vari livelli si chiamano protocolli stabiliscono come la comunicazione deve procedere e il formato dei pacchetti ogni protocollo aggiunge un instestazione al messaggio con le informazioni che servono al livello omologo all altro capo della comunicazione per interpretare il messaggio. 29 Lezione 8 - Esempio di livelli, protocolli e interfacce B A livello 4 interfaccia di livello 3-4 livello 3 interfaccia di livello 2-3 livello 2 interfaccia di livello 1-2 livello 1 protocollo di livello 4 protocollo di livello 3 protocollo di livello 2 protocollo di livello 1 livello 4 livello 3 livello 2 livello 1 mezzo fisico 30 Lezione 8 - Il modello di riferimento ISO-OSI L insieme dei protocolli usati ai vari livelli di una rete è detto pila dei protocolli. L insieme dei livelli e dei protocolli si chiama architettura di rete. 31 Lezione 8-32 Lezione 8 -

9 Transmission Control Protocol/Internet Protocol sviluppata per consentire l interoperabilità tra reti fisiche diverse negli anni 70. Composta da 5 livelli applicazione trasporto internet accesso alla rete fisico 33 Lezione 8 - Livello fisico le caratteristiche del mezzo di trasmissione la natura dei segnali la velocità di trasmissione Livello di accesso alla rete dati organizzati in trame (frame) instradamento all interno di una rete 34 Lezione 8 - Livello internet definisce il formato dei pacchetto sistema di tipo senza connessione verifica l integrità dell intestazione, ma non quella dei dati non garantisce l ordine di consegna non garantisce la consegna i pacchetti possono seguire percorsi diversi definisce lo schema di indirizzamento gestisce l attraversamento di reti diverse (router) trasparente all utente finale 35 Lezione 8 - Livello Trasporto organizza in pacchetti la sequenza di byte da trasmettere, la riorganizza all arrivo usa il Transport Control Protocol, orientato alla connessione garantisce l ordine dei pacchetti garantisce la consegna garantisce la correttezza dei byte trasmessi ritrasmette in caso di errore controlla il flusso perché un ricevente lento non soffochi a causa di un trasmittente veloce 36 Lezione 8 -

10 Livello Trasporto può usare lo User Datagram Protocol privo di connessione non garantisce l ordine dei pacchetti inaffidabile veloce non controlla la correttezza adatto per servizi in cui il tempo di risposta è piú importante della correttezza video, audio Livello applicazione TCP/IP non è orientato ad alcuna specifica applicazione. Livello applicazione di TCP/IP specifica come un applicazione può utilizzare l insieme dei protocolli TCP/IP, fornendo quindi la possibilità di comunicazione tra applicazioni eseguite su calcolatori diversi Protocolli applicativi: definiti al di sopra di TCP/IP 37 Lezione 8-38 Lezione 8 - È un eccellente piattaforma per la realizzazione di applicazioni client-server affidabili. Permette di condividere informazioni tra organizzazioni diverse connesse alla rete Internet. È implementato nella gran parte dei sistemi operativi. Definizioni: Internet Una rete di reti basate sui protocolli TCP/IP; un insieme di risorse informative che tale rete rende disponibili; una comunità di individui che usa tale rete. 39 Lezione 8-40 Lezione 8 -

11 Internet Schema di indirizzamento Definito da IP, a 32 bit (4 Byte) Ogni indirizzo IP (IP address) è concettulamente diviso in due parti la rete fisica a cui la stazione è collegata la singola stazione nell ambito della rete fisica Il numero di bit dedicati alle stazioni dipende dalle dimensioni della rete, suddivise in tre classi, identificate dai primi 4 bit dell indirizzo IP A: 3 Byte (24 bit) => 2 24 = stazioni B: 2 Byte (16 bit) => 2 16 = stazioni C: 1 Byte (8 bit) => 2 8 = 256 stazioni 41 Lezione 8 - Internet Schema di indirizzamento Gli indirizzi IP vengono rappresentati in forma decimale, un numero per ogni Byte. Ogni host sulla rete è identificato univocamente da un indirizzo simbolico e numerico athena.cs.wm.edu = I campi dell indirizzo identificano gerarchicamente la macchina nella rete la gerarchia dalla macchina alla rete si legge da sin a dx nel simbolico la gerarchia dalla macchina alla rete si legge da dx a sin nel numerico. 42 Lezione 8 - esempio Internet athena.cs.wm.edu = edu (128): la rete della ricerca & istruzione USA wm (239): l istituzione cs (26): il dipartimento athena (67): la macchina Internet Gli indirizzi sono forniti ufficialmente da un ente (IANA) che tiene traccia di tutti quelli già usati e quelli ancora liberi Il suffisso simbolico è fisso.edu: education - solo per gli USA.com: commerciale, internazionale ormai.mil: militare - solo per gli USA.gov: enti governativi - solo per gli USA.it,.fr,.de,.uk,.au,.es,.ch ecc. per gli altri paesi 43 Lezione 8-44 Lezione 8 -