I sistemi distribuiti

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1 I sistemi distribuiti Un sistema distribuito

2 Motivazioni Condivisione di risorse Condivisione e stampa di file su sistemi remoti Elaborazione dell informazione in un database distribuito Utilizzo di particolari dispositivi hardware remoti Velocità di calcolo condivisione del carico Affidabilità riconoscere problemi di un certo nodo e ripristinare la funzionalità, trasferire funzionalità, reintegrare il nodo Communicazione scambio di messaggi Sistemi operativi di rete Gli utenti sono consapevoli dell esistenza di un insieme di diversi computer. L accesso alle risorse avviene esplicitamente: Login su uno specifico computer remoto Trasferimento dati da computer remoti a computer locali

3 Sistemi operativi distribuiti Gli utenti non sono consapevoli dell esistenza di un insieme di diversi computer. L accesso alle risorse remote avviene analogamente a quello delle risorse locali. Migrazione dei dati trasferire I dati trasferendo un intero file, oppure trasferendo solo quelle parti del file necessarie in quel momento per un particolare task. Migrazione del calcolo trasferire il calcolo, invece dei dati, nei vari nodi del sistema. Sistemi operativi distribuiti Migrazione di processi eseguire un intero processo, oppure delle sue parti, su nodi diversi del sistema. Bilanciamento del carico distribuire i processi nella rete in modo da uniformare il carico di lavoro. Potenza di calcolo un insieme di sottoprocessi può essere eseguito in modo concorrente su diversi nodi. Preferenze hardware l esecuzione di alcuni processi potrebbe richiedere processori specializzati. Preferenze software il software necessario potrebbe trovarsi solo in un particolare nodo. Accesso ai dati eseguire i processi in remoto, piuttosto che trasferire tutti i dati in locale.

4 Topologie I nodi del sistema possono essere connessi fisicamente in molti modi; questi possono essere confrontati rispetto ai seguenti criteri: Costo di base. Quanto costa collegare I vari nodi del sistema? Costo di comunicazione. Quanto tempo serve per mandare un messaggio dal nodo A al nodo B? Affidabilità. Se un collegamento o un nodo si guasta, gli altri nodi possono comunque comunicare tra loro? Le diverse tipologie sono raffigurate come dei grafi I cui nodi corrispondono ai nodi del sistema. Un arco dal nodo A al nodo B nel grafo corrisponde ad una connessione diretta tra i due nodi del sistema. Topologie di rete

5 Terminologia Host Un entità che genera/riceve dati Apparato Un entità che smista e cataloga i dati Nodo Un punto riconoscibile della rete, può essere un host o un apparato Borchia Un punto di connessione, dove fisicamente attaccare un cavo Terminologia Link Connessione fisica tra due nodi non necessariamente riservata non necessariamente tra due borchie internet Una rete basata su certi tipi di protocolli Internet LA rete Ethernet Il protocollo tipico di internet per lo scambio di dati su di un link Un tipo di cavo (giallo)

6 Terminologia Pacchetto Una quantità di dati che la rete considera unitaria, la trasmissione dati avviene un pacchetto alla volta TCP/IP Famiglia di protocolli, in generale, tutto quello che permette a due nodi di comunicare attraverso una rete di tipo internet Terminologia Connessione Una comunicazione stabilita tra due nodi, non coincide con un link Flusso Dati aventi una origine comune e canalizzati usando la stessa connessione

7 Il cablaggio fisico BNC UTP Tipologie di reti: LAN Local Area Networks (Reti locali) Estensione della rete: ufficio, dipartimento, edificio o insieme ristretto di edifici Supporto fisico: fibre ottiche, cavo coassiale o doppino Velocità tipiche: Mbps

8 Topologie di rete: MAN MAN (Metropolitan Area Networks) Estensione della rete: città, area metropolitana Supporto fisico: fibre ottiche Velocità: centinaia di Mbps Tipologie di rete: WAN Wide Area Networks (Reti geografiche) Trasportano messaggi a velocità medio-bassa tra computer (hosts ) che si trovano a grande distanza tra loro. Un insieme di circuiti di comunicazione collega tra loro i nodi di commutazione (computer dedicati alla gestione della rete) ai quali sono direttamente connessi gli host. Estensione della rete: regionale, nazionale, internazionale Supporto fisico: vari Velocità tipica: Medio-bassa (da alcuni Kbps ad alcuni Mbps). Molto alte ( decine o centinaia di Mbps) solo per connessioni sulle dorsali.

9 Che cosa è Internet? Internet è una Wide Area Internetwork cioè un insieme di reti locali e geografiche tra loro interconnesse Agli host stabilmente collegati si aggiungono i computer che si collegano occasionalmente tramite linea telefonica o ADSL Applicazioni principali delle reti World Wide Web Terminale Virtuale Posta Elettronica Trasferimento di file Condivisione di dati Bootstrap remoto di workstation diskless Programmazione distribuita

10 Internet oggi Fino a poco tempo fa utilizzata prevalentemente dal mondo accademico Diffusione di software, video, musica Territorio di libera espressione I nuovi strumenti di navigazione ne semplificano l utilizzo. Il conseguente aumento degli utenti è alla base del suo uso: commerciale sociale organizzativo Business: pubblicità, marketing, vendita on-line di prodotti e consulenza, trading on-line, B2B, intranet Telefonia Didattica Come si realizza una rete? Le reti sono realizzate tramite: Un mezzo fisico per il trasporto dell informazione La definizione di protocolli di comunicazione La realizzazione di software/hardware che implementa i protocolli PROTOCOLLO: 1. l insieme delle norme che regolano lo svolgimento di manifestazioni, visite, ricevimenti ufficiali 2. insieme di regole che governano la successione e lo scambio di informazioni fra due dispositivi comunicanti tra loro dizionario garzanti

11 I livelli Per ridurre la complessità progettuale, tutte le reti sono progettate a livelli (layers, levels) Il numero di livelli, i loro nomi, il contenuto di ciascun livello differisce da rete a rete I livelli più alti sono vicini all uomo I livelli più bassi sono vicini all hardware La pila ISO-OSI application presentation session transport network data link physical link

12 La pila ISO-OSI application presentation session transport network data link physical link amm. delegato assistente pers. segretaria posta interna U.R.P. ufficio postale postino La pila ISO-OSI amm. delegato assistente pers. segretaria posta interna U.R.P. ufficio postale postino amm. delegato assistente pers. segretaria posta interna U.R.P. ufficio postale postino

13 I livelli Lo scopo di ciascun livello è quello di fornire servizi ai livelli superiori, mascherando come questi servizi sono implementati Nessun dato è trasferito direttamente da un livello N all'altro: ogni livello passa dati e informazioni di controllo al livello sottostante, sino a quando si raggiunge il livello fisico che effettua la trasmissione Layer 1: fisico Si occupa di trasmettere sequenze binarie sul canale di comunicazione A questo livello si specificano: tensioni dello 0 e dell 1 tipi, dimensioni, impedenze dei cavi tipi di connettori Il livello fisico è nel dominio dell'ingegneria elettronica

14 Layer 2: Data Link Ha come scopo la trasmissione affidabile di pacchetti di dati (frames) Accetta come input i frames (tipicamente poche centinaia di byte) e li trasmette sequenzialmente Verifica la presenza di errori aggiungendo delle FCS (Frame Control Sequence) Può gestire meccanismi per la correzione di errori tramite ritrasmissione Layer 3: Network Questo livello gestisce l'instradamento dei messaggi Determina quali sistemi intermedi devono essere attraversati da un messaggio per giungere a destinazione Il livello 3 gestisce quindi delle tabelle di instradamento per ottimizzare il traffico sulla rete

15 Layer 4: Transport Fornisce servizi per il trasferimento dei dati end-to-end (cioè indipendenti dalla rete sottostante) In particolare il livello 4 può: frammentare i pacchetti in modo che abbiano dimensioni idonee al livello 3 rivelare/correggere gli errori controllare il flusso controllare le congestioni Layer 5: Session Il livello 5 è responsabile dell'organizzazione del dialogo e della sincronizzazione tra due programmi applicativi e del conseguente scambio di dati

16 Layer 6: Presentation Il livello di presentazione gestisce la sintassi dell'informazione da trasferire L informazione è infatti rappresentata in modi diversi su elaboratori diversi (es. ASCII o EBCDIC) Layer 7: Application É il livello dei programmi applicativi, cioè di quei programmi appartenenti al sistema operativo o scritti dagli utenti, attraverso i quali l'utente finale utilizza la rete. Esempi sono: Telnet o Terminale Virtuale, che permette una connessione interattiva ad un elaboratore remoto Browser/server web Posta Elettronica FTP

17 16 bit src TCP port # 16 bit dst TCP port # DATA Protocol TCP 32 bit src IP addr 32 bit dst IP addr TCP header DATA Frame type IP 48 bit src ETH addr 48 bit dst ETH addr IP header TCP header DATA Ethernet header IP header TCP header DATA Ethernet frame