Reti di computer- Internet- Web. Concetti principali sulle Reti Internet Il Web

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1 Reti di computer- Internet- Web Concetti principali sulle Reti Internet Il Web

2 Condivisione di risorse e comunicazione con gli altri utenti n n n Anni 70: calcolatori di grandi dimensioni, modello timesharing, centri di calcolo dagli anni 80: reti di calcolatori indipendenti ma interconnessi Informatica distribuita Reti di computer

3 Perchè collegare i computer in rete? Condivisione risorse hardware: Non è economico comprare 1 stampante laser (o uno scanner) per ogni personal Condivisione di software: programmi e dati da parte di utenti Condivisione di informazioni: database a cui molti utenti (da diversi computer) posso accedere: sistema di prenotazioni e assegnamento posti di una compagnia aerea, sistema informativo di una banca

4 Componenti fondamentali di una rete n Nodo: un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete n Collegamenti (links): i nodi sono collegati mediante archi. Non c e un modo univoco di classificare le reti di computer

5 Tipologie di reti (scala) LAN: local area networks (reti locali) MAN: Metropolitan area networks WAN: Wide area networks (reti geografiche)

6 Scala delle reti Un criterio per classificare le reti è legato alla loro scala, che si determina in base alla distanza tra i nodi 10 m 100 m 1 km 10 km 100 km 1000 km km stanza edificio università città nazione continente pianeta Rete locale LAN LAN LAN Rete metropolitana MAN Rete geografica WAN Internet Internet

7 Prestazioni della rete n Il tipo di collegamento determina la capacità di trasmissione n Si parla di banda della rete (larghezza di banda) che viene misurata in bit (e non in byte) al secondo g Kilobit (Kb) g Megabit (Mb)

8 Le reti di computer: media e interfacce Per avere una rete è indispensabile avere un collegamento fisico tra i diversi computer Mezzi fisici in grado di trasmettere informazioni cavi elettrici cavi a fibre ottiche linee telefoniche trasmissioni via satellite Dispositivi di connessione tra i computer e i mezzi fisici di trasmissione interfacce (schede di rete) modem

9 Elementi di una rete I computer: chiamati anche hosts Dispositivi elettronici in grado di gestire e smistare il traffico in una rete in una LAN: hub switch in una WAN: repeater (ristrasmettono il segnale) router

10 Server: computer che fornisce servizi agli altri computer collegati in rete, ad esempio (in una LAN): g g g Ruolo dei computer in una rete server gestore di un disco server di stampa (printer server): gestisce le stampanti disponibili server di comunicazione: permette l accesso ad altre reti locali o ad Internet Client: computer che usa delle risorse condivise, messe a disposizione dal server La distinzione è di ruolo (e di software) non di hardware, un computer può essere server per un servizio/risorsa e client per un altro

11 Protocolli di Comunicazione La comunicazione tra nodi di una rete può essere descritta come uno scambio di messaggi Un messaggio contiene un mittente, un destinatario e un contenuto (dati/richiesta di servizio) Protocollo di comunicazione: un insieme di regole che sovraintendono ad ogni scambio di informazioni tra i nodi Un protocollo di comunicazione stabilisce: 0come individuare mittente e destinatario (gestire nomi simbolici e indirizzi fisici) 0quale percorso le informazioni devono seguire per raggiungere il destinatario 0come garantire che il messaggio venga ricevuto correttamente

12 Verifica di corretta ricezione Il messaggio ricevuto dal destinatario deve coincidere con quello inviato dal mittente Impiego di tecniche per rilevare errori di trasmissione La più semplice è il controllo di parità Codici a correzione di errore: tecniche matematiche sofisticate

13 Tecnica del controllo di parità Per ogni byte inviato si invia un bit in più che vale: 0 se il byte contiene un numero pari di 1 1 altrimenti Osserva che ogni sequenza di 9 bit trasmessa correttamente deve contenere sempre un numero pari di 1, se il destinatario riceve una sequenza di 9 bit con un numero dispari di 1, vuol dire che c'e' stato un errore di trasmissione e può chiederne la ritrasmissione La tecnica permette di individuare se c'e' stato un singolo errore (con due errori potrebbe non funzionare) non permette di individuare quale sia l'errore

14 Reti private per la condivisione di risorse all interno di un edificio o in edifici vicini, n elaboratori n stampanti n dati I dispositivi che formano una rete locale possono essere collegati tra loro in vari modi che determinano l architettura o topologia della rete, topologie comuni sono:lineare, ad anello, a stella, oppure "miste" le differenti topologie possono essere valutate a seconda n dell'efficienza (quanti nodi intermedi un messaggio deve attraversare per raggiungere il destinatario, presenza o meno di "colli di bottiglia") n della sicurezza (tolleranza ai guasti) n del costo LAN Local Area Network

15 n Reti lineari (broadcast) n hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da tutte le macchine della rete (Multiple access) n i messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l elaboratore destinatario elabora il messaggio, gli altri elaboratori lo ignorano

16 n Reti ad anello n i nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati n il segnale emesso da un nodo passa al nodo successivo; se non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente, finché non raggiunge il destinatario

17 n Reti a stella n i nodi sono tutti collegati a un nodo centrale n le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso il nodo centrale che provvede a smistarle verso il nodo destinazione hub/switch

18 LAN Interfaccia di rete Per collegare un computer ad una rete locale si usa una scheda di interfaccia di rete che ha il compito di n instaurare la connessione fisica n convertire i dati da trasmettere nel formato opportuno (di solito da dati paralleli a dati seriali) n Ethernet è il tipo di rete locale più diffuso 0Sviluppata dalla Xerox negli anni 70 (1976) 0Su ogni computer si può installare una scheda Ethernet per connettersi ad una rete locale 0Velocità di trasmissione: 10, 100, 1000 Mb/sec.

19 Protocollo di Ethernet CSMA/CD CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Quando un computer vuole comunicare, verifica che il canale sia libero e invia i dati Se si verifica un conflitto (due o più computer hanno inviato i loro messaggi contemporaneamente) i computer coinvolti bloccano la trasmissione, rimangono in attesa per un tempo casuale, poi riprovano la trasmissione La probabilità che si ripresenti un conflitto è molto bassa Vi sono protocolli alternativi come Token Ring

20 LAN Sistema operativo di rete (o distribuito) n In una LAN si vogliono condividere le risorse, di solito, stampanti e hard disk n Il sistema operativo (locale) non è in grado di gestire le risorse che non appartengono all elaboratore e si introduce un nuovo livello nella struttura a cipolla : il sistema operativo di rete hardware Sistema operativo locale Sistema operativo di rete

21 Sistema operativo di Rete Compiti specifici del sistema operativo di rete: offrire una visione uniforme delle risorse condivise gestire i conflitti di accesso e di uso di una risorsa condivisa

22 MAN Metropolitan Area Network n n n n Una rete metropolitana è sostanzialmente una versione ingrandita di una LAN Può coprire un gruppo di uffici, aziende diverse, una città Può essere pubblica o privata Nelle reti metropolitane, la comunicazione tra due computer passa di solito su cavi dedicati, installati esplicitamente per la rete, e adatti per la trasmissione digitale delle informazioni

23 WAN internet Una WAN è in genere una rete di reti (una internet), esempi: n la rete GARR collega tutte le Università italiane n la rete ARPANET (rete americana per collegare centri di ricerca, antenata di Internet) Struttura fisica di una internet: n hosts: i computer degli utenti n linee di comunicazione: dette anche circuiti, canali,dorsali n router: computer specializzati usati per collegare due o più linee di comunicazione

24 Struttura fisica di una internet rete1 rete2 router router router router rete3 rete4 rete5 router router

25 Comunicazione in una internet Due hosts in reti diverse comunicano attraverso la sottorete dei router, non direttamente I protocolli di internetworking regolano la comunicazione tra i vari hosts permettendo di astrarre dalle caratteristiche delle reti a cui appartengono La visione logica della rete è che ogni host è connesso e può comunicare con ogni altro, prescindendo completamente dallla organizzazione fisica della rete

26 Comunicazioni a lunga distanza Per le comunicazioni su lunga distanza si usano: n le reti di comunicazione esistenti, ad esempio la rete telefonica (Anche ISDN e ADSL) n cablaggio apposito (dedicato) n linee satellitari

27 Rete telefonica n n n n La rete telefonica trasmette un segnale elettrico analogico Può essere sfruttata anche per trasmettere dati digitali E necessario un dispositivo per convertire i segnali analogici in formato digitale e viceversa Questo dispositivo è il modem

28 Il modem COMPUTER Segnale digitale MOdulazione MODEM Segnale analogico (linea telefonica) COMPUTER Segnale digitale MODEM DEModulazione

29 n I modem attuali normali hanno velocità di trasmissione di bit/sec.. n Se due computer comunicano tramite un modem, la velocità di comunicazione è determinata da quella del modem più lento n Il modem è usato soprattutto per le comunicazioni private (ad esempio un utente che si collega ad Internet tramite il suo provider) n Il modem può essere esterno (deve essere collegato alla porta seriale del calcolatore) oppure interno (alloggiato in un apposito slot di espansione)

30 Difetti e pregi della rete telefonica Trasmette solo nel campo dele frequenze che vanno da 400 a Hertz I tempi per stabilire una connessione sono lunghissimi (qualche secondo) se comparati a quelli di un computer E' molto disturbata per la trasmissione dati quindi spesso si devono ritrasmettere i dati Pregi: diffusa capillarmente su tutta la Terra

31 Trasmissione su linee commutate Commutazione di circuito Si stabilisce un collegamento (linea/circuito) tra due computer della rete (come nella rete telefonica) per mezzo di centrali di commutazione Il collegamento è riservato ai due computer per tutta la durata della comunicazione Quando la comunicazione termina il collegamento è disponibile per altri computer Inconveniente: le risorse impegnate sono sottoutilizzate (linea occupata anche quando non si trasmette)

32 Commutazione di pacchetto (Internet) In fase di trasmissione un messaggio (es. File) viene suddiviso in unità più piccole dette pacchetti Ogni pacchetto viene inviato al router collegato più vicino e così via fino a raggiungere la destinazione I pacchetti anche di uno stesso file possono seguire strade diverse per sfruttare meglio le risorse Il software del computer ricevente deve riordinare i pacchetti riassemblando il messaggio originale Se si trasmettono solo dati la soluzione è molto efficiente ma se si trasmettono file contenenti audio (o video) la soluzione è problematica (Tecnica del circuito virtuale)

33 Commutazione di pacchetto router router router 5 router