RETI E PROBLEMATICHE DI RETE. Introduzione. Rete di calcolatori. V. Moriggia 1. Le reti di calcolatori

Transcript

1 RETI E PROBLEMATICHE DI RETE Introduzione E virtualmente impossibile per la persona media trascorrere 24 ore senza usare direttamente o indirettamente una qualche forma di rete di computer Sistemi di trasporto Servizi bancari Mercati e distribuzione Sistema telefonico 1.3 Rete di calcolatori Interconnessione di computer e accessori per computer realizzata tramite cavi o onde radio, nell ambito di piccole o grandi aree geografiche. V. Moriggia 1

2 1.4 Rete senza fili (wireless) Interconnessione di computer tramite onde radio: Radiodiffusione (AM o FM) Microonde Satellitari 1.5 Ambito della rete Distanza Processori Processori nello stesso Tipo di rete 0,1 m Circuito Macchina Data Flow 1 m Sistema Multicomputer 10 m 100 m Stanza Edificio Rete Locale (LAN) 1 km Università 10 km Città Rete Metropolitana (MAN) 100 km Nazione 1000 km Continente Rete Geografica (WAN) km Pianeta Internetwork 1.6 Comunicazione dei dati Trasferimento di dati analogici o digitali attraverso segnali analogici o digitali Dati: informazioni trasformate che si desidera memorizzare trasmettere elaborare Segnali: codifica elettrica dei dati per la loro trasmissione V. Moriggia 2

3 1.7 Comunicazione dei dati dato analogico digitale codec modem analogico dato digitale analogico digitale codec modem analogico digitale segnale canale segnale 1.8 Componenti di rete workstations (computers, terminali e telefoni) servers hubs bridges (LAN-LAN) routers (LAN-WAN and WAN-WAN) 1.9 Configurazione di base Terminali e mainframe PC e mainframe LAN Internet LAN to LAN LAN to WAN sensori comunicazioni satellitari wireless V. Moriggia 3

4 1.10 Terminali e mainframe anni terminale: tastiera + monitor mainframe: elaboratore centrale, dotato di unità di elaborazione e di memorizzazione delle informazioni 1.11 Terminali e mainframe Mainframe 1.12 PC e mainframe anni personal computer (PC): microcomputer in grado di elaborare e memorizzare un limitato numero di informazioni standalone la connessione al mainframe avveniva attraverso una scheda di emulazione e del software si disponeva anche di software per lo scaricamento (downloading) e il caricamento (uploading) di dati dal mainframe per una loro elaborazione locale V. Moriggia 4

5 1.13 PC e mainframe Mainframe 1.14 Local Area Network (LAN) Dalla fine degli anni 80 Esistono diverse configurazioni LAN workgroup client/server domain (workgroup + client/server) il PC richiede una network interface card (NIC) il NIC è collegato a un hub 1.15 Local Area Network (LAN) V. Moriggia 5

6 1.16 Internet Connessione del Personal Computer di casa: 1. al main-frame dell azienda 2. al server della LAN aziendale 3. al calcolatore del proprio ufficio 4. a tutti i calcolatori del mondo (Internet) software di connessione per i protocolli TCP e IP modem (56Kbps) o ISDN o DSL linea telefonica collegata a un Internet Service Provider (ISP) 1.17 Internet 1.18 LAN-to-LAN Connessione di più reti locali bridge (collega filtrando) V. Moriggia 6

7 1.19 LAN-to-WAN Connessione di una LAN a una rete geografica (ad es. Internet) router (conversione più pesante dei dati) Connessioni satellitari e senza fili Complessità di una rete Una tipica rete di calcolatori si compone di cavi schede di connessione connettori (spine) e prese calcolatori unità a disco unità a nastro concentratori sistemi di alimentazione di backup software: applicativo per il data transfer software per il controllo degli errori di trasmissione per l accesso remoto (accesso alla rete) per la protezione dei dati trasmessi ecc. dispositivi protocolli V. Moriggia 7

8 1.22 Architettura della rete Data la complessità di una rete si evince che Non ci devono essere componenti che svolgono la stessa funzione Tutte le funzioni utili devono essere svolte I componenti devono essere il più possibile modulari modello di architettura della rete Modello di architettura della rete In una grande organizzazione ogni individuo ricopre una specifica mansione 1.23 Modello di comunicazione che distribuisce gli appropriati componenti in vari livelli Ciascun livello (o strato) definisce i servizi dell hardware e del software 1.24 Standardizzazione conviene aderire a uno standard per allargare il numero dei possibili utilizzatori (espandere il mercato) conviene non aderire a uno standard per proteggere i propri prodotti dalla concorrenza esempi di standard: dimensioni di dadi e bulloni (e relative chiavi) sensibilità delle pellicole pesi e misure (Kg, Km, ecc.) V. Moriggia 8

9 1.25 Esempio di comunicazione Dammi il messaggio e il destinatario Vediamo se il pacco va compresso o cifrato Caro amico STOP ti deve passare da via Verdi, al semaforo a destra timbra qui, timbra lì Destinatario mi senti? Hai ricevuto? Chi carica? Sempre io! Caro amico STOP ti scrivo STOP così mi 1.26 Riassumendo 1. ADDETTO ALL APPLICAZIONE: chiede il messaggio e l indirizzo 2. ADDETTO ALLA PRESENTAZIONE: esegue eventuali cifrature 3. ADDETTO ALLA SESSIONE: aggiunge i punti di sincronizzazione (es. segnalibro quando cade il libro per terra) 4. ADDETTO AL TRASPORTO: garantisce l integrità del trasporto e la connessione con il destinatario (recupero di dati persi) 5. ADDETTO ALLA RETE: aggiunge eventuali informazioni di instradamento 6. ADDETTO AL COLLEGAMENTO DEI DATI: aggiunge informazioni per il controllo degli errori 7. ADDETTO FISICO: trasmette il pacchetto attraverso un mezzo di trasmissione Modello di architettura della rete Studiamo due modelli: modello OSI modello Internet 1.27 V. Moriggia 9

10 1.28 Modello di architettura OSI Gli associati di International Standards Organization (ISO) hanno creato il modello Open System Interconnection (OSI) Ogni livello specifica il modello delle funzioni da svolgere e il servizio per il livello successivo Non si specifica alcun protocollo Application Presentation Session Transport Network Data link Physical passaggio dati da un nodo all altro Modello OSI: livello di applicazione (Application layer) 1.29 strato dell applicazione che utilizza la rete, tra cui: posta elettronica ( ) trasferimento di files (file transfer) accesso a distanza (remote login) servizi per le directories web page browsing Quali tipi di messaggi verranno trasmessi? Modello OSI: livello di presentazione (Presentation layer) 1.30 gestisce la rappresentazione dei dati al mittente (sender) e al destinatario (receiver) conversioni di decodifica (ad es. ASCII) criptografia (cifratura e decifratura) compressione V. Moriggia 10

11 1.31 Modello OSI: livello di sessione (Session layer) stabilisce le sessioni tra gli utenti gestisce i tokens (chi sta trasmettendo) fissa i punti di sincronizzazione (livello in disuso, le sue funzioni sono gestite dal livello applicativo) 1.32 Modello OSI: livello di trasporto (Transport layer) controllo del flusso dei dati e degli errori tra i due nodi estremi garantisce la trasmissione su tutti i tipi di rete (affidabili e non) 1.33 Modello OSI: livello di rete (Network layer) gestisce le connessioni: crea tiene attive termina informazioni di instradamento (data packet from node to node) presenza di congestioni del traffico in caso di broadcasting questo livello è molto semplice V. Moriggia 11

12 Modello OSI: livello di collegamento dei dati (Data link layer) 1.34 conversione dei dati grezzi in un frame (un unità coerente) identificatore di inizio e fine frame controllo del flusso e degli errori indirizzamento (ID postazione di lavoro) Questo livello garantisce che il flusso di dati da un nodo all altro non sovraccarichi il nodo successivo 1.35 Modello OSI: livello fisico (Physical layer) trasmissione dei bit attraverso un canale cavi, prese e connettori (connectors) tensione elettrica codifica e modulazione (modulation techniques) dei dati in segnali 1.36 Modello Internet nel 1960 un progetto militare USA definisce il modello Internet oggi diffuso in tutti i contesti (business, consumer, education, government) ha superato il modello OSI per diffusione e numero di implementazioni i livelli sono meno rigidi rispetto al modello OSI, anche se sono emersi degli standard V. Moriggia 12

13 1.37 Modello Internet: i livelli Modello Internet: livello di interfaccia definisce: supporto fisico di trasmissione dei segnali frame per il controllo del flusso e degli errori 1.38 modificando una rete fisica molto probabilmente è necessario modificare la descrizione del frame (del livello di collegamento dati) Modello Internet: livello di rete simile al livello di rete del modello OSI il trasferimento dei dati tra le reti è ottenuto con il protocollo IP (Internet Protocol) 1.39 V. Moriggia 13

14 Modello Internet: livello di trasporto simile all equivalente livello del modello OSI il modello Internet utilizza il Transmission Control Protocol (TCP) mantiene la trasmissione end-to-end priva di errori con le informazioni per: il controllo degli errori l ordinamento dei pacchetti trasmessi l età dei pacchetti protocolli alternativi: User Data Protocol (UDP), Unix to Unix Copy Protocol (UUCP) 1.40 Modello Internet: livello di applicazione applicazioni File Transfer Protocol (FTP) Telnet Protocol Simple Network Management Protocol (SNMP): Hyper-Text Transport Protocol (HTTP): browsing Domain Name System (DNS): web addr IP addr servizi codifica compressione ecc Connessioni logiche e fisiche Only the lowest layer contains a physical connection, while all higher layers contain logical connections A logical connection is one that exists only in the software A physical connection is one that exists in the hardware V. Moriggia 14

15 1.43 payload incapsulamento Protocol Data Unit V. Moriggia 15