Informatica Prof. M. Colajanni Università di Modena Reggio Emilia
PARTE 3 - COMUNICAZIONI INFORMATICHE (Internet)
Importanza delle comunicazioni Tutti vogliono comunicare Oggi un computer che non è in grado di comunicare è uno strumento utilizzabile a metà (per alcuni, anche meno )? Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 3
Internet: Cosa non è... Non è una singola rete, ma un insieme di reti esteso in tutto il mondo Non è governata da un gruppo né da un ente né da un unica azienda Non è gestita in modo centralizzato perché tutte le singole reti che compongono Internet hanno una gestione autonoma E soprattutto (qualsiasi cosa pensino i giornalisti): Non è sinonimo di World Wide Web Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 4
Il successo continuo e costante di Internet Tutti gli host collegati a Internet devono essere identificati in modo univoco Numero di host collegati a Internet 1969 4 1979 200 1989 100.000 Gennaio 1993 1.313.000 Gennaio 1994 2.217.000 Gennaio 1995 4.852.000 Gennaio 1996 9.472.000 Gennaio 1997 16.146.000 Gennaio 1998 29.670.000 Gennaio 1999 43.230.000 Gennaio 2000 72.340.000 Gennaio 2001 109.574.000 Gennaio 2002 147.344.000 Gennaio 2003 171.638.000 Gennaio 2004 233.101.000 Gennaio 2005 317.646.000 Gennaio 2006 394.992.000 Gennaio 2007 433.194.000 Gennaio 2008 541.677.000 Gennaio 2009 625.226.000 Gennaio 2010 732.740.000 Gennaio 2011 818.374.000 Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 5
Indirizzi IP Per fornire un servizio di comunicazione universale (ovvero, poter far comunicare ogni nodo della rete con ciascun altro nodo) occorre un metodo che permetta di identificare univocamente ogni nodo TELEFONIA: (prefisso stato) (prefisso area) (numero) Es. 0039 059 2056233 INTERNET: Un numero binario di 32 bit, ovvero 4 byte, ciascuno separato da un punto Es. 00101011.10100101.11100011.00110011 Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 6
Indirizzi IP (cont.) L indirizzo IP è suddiviso in 4 campi, ciascuno dei quali è formato da 8 bit, separati da un punto Poiché la notazione binaria non è facilmente utilizzabile, si preferisce adottare la notazione decimale puntata o dotted notation, Esempio di indirizzo IP: 130.192.5.189 Nella versione attuale del protocollo IP ci sono circa 4 miliardi di indirizzi IP disponibili Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 7
Oltre all IP: Hostname Dato lo scopo dei servizi Internet rivolto verso l utente, anche la scelta dell indirizzo IP in formato decimale non sembra la più adatta Come attribuire valori mnemonici agli host collegati in rete? Usare l hostname: nome del computer dominio di appartenenza Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 8
Esempio 1 di Hostname: nome dell host + dominio sun3.dii.unimo.it Nome dell host ITalia Dipartimento di Ingegneria dell Informazione UNIiversità di MOdena Dominio di appartenenza dell organizzazione Dominio della nazione Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 9
Esempio 2 di Hostname: nome del servizio + dominio www.unimo.it Nome del servizio ITalia UNIiversità di MOdena Dominio di appartenenza dell organizzazione Dominio della nazione Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 10
Top Level Domain (TLD) storici Nome del Dominio COM EDU GOV MIL NET ORG ARPA INT Codici internazionali Codice nazionale (it, ch, fr, jp, uk,... ) Significato Organizzazioni commerciali (free registration) Istituzioni USA per l istruzione Istituzioni governative USA Istituzioni militari USA Maggiori centri di supporto per la rete (free registration) Organizzazioni senza scopo di lucro (free registration) Dominio della rete ARPANET (amministrazione) Organizzazioni internazionali 240 nomi nazionali (schema geografico): TLD [Caso interessante: Tuvalu con dominio.tv] Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 11
Domain Name System (DNS) Realizza uno spazio dei nomi gerarchico e permette la traduzione del nome mnemonico di un host in un indirizzo IP e viceversa. Es. Hostname: sun3.dii.ing.unimo.it Indirizzo IP: 134.56.26.68 (10000110.00111000.00011010.01000100) Implementa un meccanismo efficiente (mediante multipli name servers), distribuito su scala geografica, per risolvere un hostname in un indirizzo IP e viceversa Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 12
Modalità di accesso a Internet Wired Accesso istituzionale mediante Local Area Network (LAN), tipicamente Ethernet Accesso residenziale mediante modem e Internet Service Provider Wireless Accesso WiFi Accesso alla rete GSM, GPRS, UMTS Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 13
Accesso ad Internet istituzionale mediante Local Area Network (LAN) Una LAN è una rete di host concentrata in un area limitata, come l interno di un edificio o di un campus universitario Accesso istituzionale: l host dell utente è su una LAN (la tecnologia Ethernet è la più diffusa) La LAN fornisce l accesso ad Internet attraverso un router ROUTER Local Area Network Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 14
Accesso ad Internet residenziale mediante Internet Service Provider Centrale telefonica Internet Service Provider (ISP) Server MODEM Rete digitale della compagnia telefonica Router Macchina con Indirizzo IP INTERNET Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 15
Internet Service Provider Il provider possiede più server sempre attivi e collegati ad Internet una batteria di modem collegati a numeri di telefono Servizi offerti Base: accesso ad Internet (mediante telefonata ai suoi numeri) Accessori: email, sito Web, chat-line, mailing list,... Costi a consumo o flat (tariffa fissa mensile) Tecnologie adottate ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line (per privati) HDSL: High-Bit-Rate Digital Subscriber Line (per aziende) Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 16
Modalità di accesso wireless WiFi Un accesso condiviso wireless, mediante una stazione base, connette gli host mobili ad un router di Internet Wireless LAN (WLAN o WiFi): i cavi sono rimpiazzati da interfacce e ricevitore operanti in un campo radio (es., famiglia IEEE 802.11) La stazione base è detta anche hot spot e definisce un area di copertura della rete WiFi INTERNET Router Stazione Base (access point)) host mobili Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 17
Modalità di accesso wireless su scala geografica Accesso wireless su di un area aperta accesso wireless sfruttando una rete cellulare telefonica (TIM, Vodafone, 3, sono esempi di offerte in Italia) e da lì ad un router dell ISP Sono sempre più disponibili dispositivi che si collegano alla porta USB del computer Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 18
Cos è INTERNET? DAL PUNTO DI VISTA ORGANIZZATIVO: Un insieme di circa 20000 Autonomous Systems alcuni su scala nazionale altri su scala continentale e intercontinentale Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 19
Autonomous Systems Il traffico Internet si distribuisce tra più di 30000 Autonomous Systems (AT&T, UUNET, @Home, BBN Planet, Sprint, Earthlink, RoadRunner, ) NOTA IMPORTANTE: Nessun Autonomous System gestisce più del 5% del traffico di Internet La stragrande maggioranza degli Autonomous System gestisce molto meno dell 1% del traffico di Internet Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 20
Esempio (connessione intercontinentale) Rete WAN (Network provider intercontinentale) LAN Rete WAN (Network provider nazionale) Sede di Los Angeles LAN LAN Sede di New York Wide Area Network Rete WAN (Network provider nazionale) Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 21
Connessioni di un grande provider: Cogent Communications Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 22
Architettura Internet: gerarchia lasca (2 livelli: nazionale e internazionale) PC utente Autonomous System del Provider Nazionale (Telecom, FastWeb, ) Last mile Autonomous System backbone (>10Gbps) backbone Internet exchange Point Autonomous System del Provider Internazionale backbone Autonomous System del Provider Nazionale First mile Computer Server Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche New York 23
Comunicazione in Internet [vista 1] Logicamente comunicano i due host terminali LAN Host A LAN Rete WAN (Network provider) Rete WAN (Network provider) LAN Rete WAN (Network provider) Messaggio = insieme di bit Host B LAN Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 24
Architettura Internet In realtà, Internet consiste in milioni di host (computer, PDA, TV, ), dispositivi che instradano i messaggi (router) e link di comunicazione (cavi, fibra ottica, satellitari, ) Host A LAN LAN Rete WAN (Network provider) LAN Host B LAN Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 25
Comunicazione in Internet [vista 2] Quindi, in realtà il messaggio deve attraversare vari nodi intermedi (router) Host A LAN Rete WAN (Network provider) LAN Rete WAN (Network provider) LAN Rete WAN (Network provider) Host B LAN Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 26
Come si fa? Il sistema è molto complesso Il sistema è costituito da componenti estremamente eterogenee: diversi tipi di computer diversi tipi di connessione a Internet (da casa: modem, ADSL; dall ufficio: rete LAN) diversi tipi di rete (doppino telefonico, cavo in fibra ottica, wireless) Vi sono milioni di nodi Vi sono decine di servizi: posta elettronica, World Wide Web, chat, connessione remota, MMS, ecc. Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 27
Soluzione: livelli Il layering è il tipico modo informatico per far fronte alla complessità di un problema: Scomporre il problema in sottoproblemi Usare astrazioni per mascherare la complessità L astrazione porta naturalmente al layering Ad ogni livello c è un protocollo che specifica come risolvere il problema In Internet vi possono essere diverse soluzioni alternative (e quindi diversi protocolli) per ciascun livello Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 28
Pila di protocolli per Internet Applicazioni Internet (affidabilità) TCP IP Applicazioni Internet Livello 5 (prestazioni) UDP Livello 4 Livello 3 Host-to-Network Livello 1-2 Detto: Stack TCP/IP Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 29
Stack TCP/IP Applicativo: supporta le tantissime applicazioni disponibili su Internet: Web, e-mail, chat, videostreaming, peer-to-peer,... Trasporto: supporta i trasferimenti da procceso di un host a processo di un altro host. Ci sono due protocolli di trasporto: TCP, UDP Rete: trasferisce i pacchetti dall host mittente a qualsiasi altro host conness a Internet: livello IP (protocollo unico di livello 3) applicativo trasporto rete link H2N: come ci si connette a Internet e come si trasferiscono messaggi su reti locali o tra computer e provider (vari protocolli disponibili) fisico Host-to-Network (H2N) Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 30
Principali applicazioni Internet Login remoto a un altro computer (Telnet) Trasferimento di file (FTP) Posta elettronica (SMTP) World Wide Web (HTTP) Chat (IRC) Tutte usano i protocolli di Internet Tutte usano il modello client/server Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 31
Servizi o Applicazioni Internet Tipicamente, ciascun nuovo servizio Internet definisce: 1. Un software per il client (compresa un interfaccia utente) 2. Un software per il server 3. Un nuovo protocollo (insieme di regole e formati di messaggi) per comunicare tra client e server Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 32
Servizi Internet: Modello client-server 1. Trasmissione di una richiesta dal processo client al processo server (request) 2. Elaborazione della richiesta da parte del server 3. Trasmissione di una risposta al client (reply) 1 Client 2 Server 3 Computer Processo Informatica, A.A. 2011/2012 - Comunicazioni informatiche 33