Reti di calcolatori Internet Elementi di Informatica Docente: Giorgio Fumera Corso di Laurea in Edilizia Facoltà di Architettura A.A. 2009/2010 Sommario Infrastrutture hardware mezzi e tecniche di trasmissione dati architettura e organizzazione delle reti Infrastrutture software protocolli di rete Architettura dei servizi di rete client-server, peer-to-peer La rete Internet cenni storici protocolli e servizi principali: TCP, IP, WWW, e-mail Sicurezza informatica: cenni Testi di riferimento: Sciuto et al., Introduzione ai sistemi informatici Ceri et al., Informatica: Arte e mestiere 2 Reti di calcolatori Infrastrutture harware e software che consentono la comunicazione tra insiemi di calcolatori indipendenti Fondamentali per qualsiasi sistema informatico organizzazioni pubbliche e private (informazioni, commercio elettronico, servizi,...) utenti privati (comunicazione, informazioni, svago,...) Motivazioni storiche comunicazione, scambio di dati affidabilità Reti di calcolatori Vantaggi per le organizzazioni comunicazione, scambio di dati affidabilità condivisione di risorse (da centri di calcolo a sistemi decentrati) economicità Vantaggi per le persone accesso a informazioni e servizi remoti comunicazione personale intrattenimento (giochi, video,...) Problemi riservatezza (privacy) sicurezza dei dati e delle applicazioni 3 4
Mezzi di trasmissione Mezzi di trasmissione Caratteristiche principali: grandezza fisica che codifica i dati velocità di trasmissione (bps) (larghezza di banda) distanza (attenuazione) costo Doppino telefonico segnale fisico: differenza di potenziale elettrico velocità di trasmissione: fino a 10 6 bps costo: basso 5 6 Mezzi di trasmissione Mezzi di trasmissione Fibra ottica segnale fisico: onda elettromagnetica guidata (spettro visibile) velocità: 10 9 bps distanze: grandi Cavo coassiale segnale fisico: onda elettromagnetica guidata velocità: fino a 10 9 bps distanze: non oltre 10 2 m 7 8
Mezzi di trasmissione Modulazione e demodulazione Onde elettromagnetiche non guidate brevi distanze: onde radio (Bluetooth, ecc.) lunghe distanze: microonde (satellite) WiFi (Wireless Fidelity) WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Rete cellulare GSM (voce) GPRS (GSM + dati) UMTS (voce e dati) Reti di comunicazioni satellitari 9 10 Modulazione e demodulazione Modulazioni DSL (Digital Subscriber Line) Esempio: modulazione in frequenza 11 12
Modulazioni DSL (Digital Subscriber Line) Tipologie di reti di calcolatori LAN (Local Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) Si differenziano per: topologia, estensione geografica, infrastrutture di rete, mezzi di comunicazione 13 14 Topologia delle reti Regolare (LAN, MAN) Topologia delle reti Irregolare (WAN) 15 16
Topologia delle reti Tecniche di trasmissione: messaggi e pacchetti Irregolare (WAN) Dorsale WAN Router Host LAN LAN LAN LAN 17 18 Tecniche di trasmissione: commutazione di circuito (reti telefoniche) Tecniche di trasmissione: commutazione di pacchetto (reti di calcolatori) Maggiore efficienza nell'uso del canale di trasmissione 19 20
Commutazione di pacchetto: routing (instradamento) Protocolli H 1 R 8 R 9 R 1 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 2 H 2 Trasmissione di dati tra due calcolatori: complesse elaborazioni a diversi livelli conversione del formato dei dati tra calcolatori di tipo diverso (per es., da ASCII a UNICODE per i file di testo) suddivisione di un messaggio in pacchetti identificazione del mittente e del destinatario instradamento dei pacchetti controllo degli errori di trasmissione codifica dei bit con segnali analogici... Necessità di regole condivise da tutti i calcolatori di una rete che controllino ogni aspetto della comunicazione 21 22 Protocolli: il modello ISO/OSI Organizzazione della comunicazione in livelli 23 24
Organizzazione della comunicazione in livelli Esempio: la posta elettronica Applicazione Invia una e-mail Riceve una e-mail Applicazione Presentazione Converte il formato dei caratteri Presentazione Sessione Apre il dialogo Chiude il dialogo Sessione Trasporto Segmenta il messaggio in pacchetti Ricostruisce il messaggio Trasporto Rete Instrada un pacchetto Riceve un pacchetto Rete Collegamento Spedisce un pacchetto tra due nodi adiacenti Controlla gli errori di trasmissione di un pacchetto Collegamento Fisico Invia una sequenza di bit lungo la linea fisica Riceve una sequenza di bit lungo la linea fisica Fisico Percorso reale (fisico) dei dati Percorso virtuale dei dati (operazioni logiche tra uno stesso livello) 25 26 Architetture client/server e peer-to-peer La rete Internet: cenni storici Anni 60: ARPANET (USA) Anni 70: protocolli di rete (TCP) e trasporto (IP) Anni 80: nuove reti pubbliche e private, Internet (pubblica), basata sul protocollo TCP/IP Anni 90: nuovi protocolli al livello applicazione della rete Internet (WWW, ecc.), esplosione di Internet 27 28
I protocolli della rete Internet: TCP/IP Transmission Control Protocol (TCP) Internet Protocol (IP) Internet Protocol Consegna di pacchetti da un nodo sorgente a un nodo destinazione (instradamento) Pensato per connettere reti diverse Non si occupa di grantire la corretta consegna 29 30 Protocolli di trasporto: TCPe UDP Protocolli applicativi Transmission Control Protocol (TCP) trasmissione affidabile dei pacchetti di un messaggio User Data protocol (UDP) trasmissione non affidabile (più efficiente del protocollo TCP) 31 32
Internet Protocol (IP): indirizzi IP 4 byte (32 bit) 2 32 = 4.294.967.296 indirizzi diversi Esempio: 192.167.131.6 (server Web DIEE) Indirizzi IP simbolici www.diee.unica.it 192.167.131.6 nome di dominio Organizzazione: reti " 192.167 sottoreti " 131 singoli calcolatori di una sottorete " 6 www.diee.unica.it/~fumera/fi1 192.167.131.6/~fumera/FI1 33 34 Indirizzi IP simbolici www.diee.unica.it Indirizzi IP simbolici www.diee.unica.it dominio di secondo livello (rete) dominio di primo livello calcolatore dominio di primo livello dominio di terzo livello (sottorete) dominio di secondo livello (rete) In Italia: CNR Pisa ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers): ente internazionale non-profit 35 36
Organizzazione gerarchica dei nomi di dominio, esempio Domain Name System (DNS) www.diee.unica.it 192.167.131.6 37 38 Indirizzi IP 4 byte = 32 bit (scelta fatta negli anni '70) 2 32 = 4.294.967.296 indirizzi diversi: sono sufficienti? IPv6: 16 byte (128 bit): 2 128 3,4 x 10 38 indirizzi diversi Internet: protocolli applicativi DNS HTTP POP, SMTP FTP Telnet... 39 40
Le origini del Web Le origini del Web La prima pagina Web (1991) 1989: CERN (Ginevra), Tim Berners-Lee Il primo server web (1991) 41 Le origini del Web World Wide Web (WWW) 1989: CERN (Ginevra), Tim Berners-Lee 1992: 500 Web server in tutto il mondo 1993 browser Mosaic (USA) 10.000 Web server in tutto il mondo 42 2007: circa 75 milioni di Web server... 43 Sistema software per la gestione di documenti ipertestuali multimediali distribuiti su uno o più calcolatori Basato su protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol) linguaggio HTML (HyperText Markup Language) URL (Uniform Resource Locator) architettura client-server (browser) 44
Protocollo HTTP Il sistema URL Architettura client-server schema (protocollo applicativo) http://www.diee.unica.it/~fumera/fi1/index.html indirizzo IP simbolico del server (host) posizione del file index.html nella memoria secondaria del server (path name, o percorso) 45 46 Il linguaggio HTML Esempio di pagina HTML Linguaggio per la decrizione di documenti ipertestuali contenuto aspetto collegamenti ipertestuali Gestito dal World Wide Web Consortium (W3C) www.w3.org 47 <HTML> <HEAD> <TITLE> Esempio di pagina HTML </TITLE> </HEAD> <BODY BGCOLOR = "#FFFFFF" > <CENTER> <H1> Titolo della pagina </H1> </CENTER> <P> Un paragrafo... </P> <P> Un altro paragrafo... </P> <P> Una lista: </P> <UL> <LI> primo elemento... </LI> <LI> secondo elemento... </LI> </UL> <P> Un'immagine: </P> <P> <img src = "unix.jpeg" width = "250" height = "200" > </P> <P> Un link a un'altra pagina web: il sito della <A href = "http://www.unica.it" > Università di Cagliari </A> </P> </HTML> 48
Posta elettronica Nasce nel 1971 Servizio di invio e ricezione di messaggi asincrono non affidabile Indirizzi di posta elettronica fumera @ diee.unica.it nome dell'utente nome di dominio 49 50 Struttura dei messaggi di posta elettronica Architettura dei sistemi di posta elettronica Busta (envelope) Intestazione (header) Indirizzo del mittente Indirizzo del destinatario Data... Corpo del messaggio (body)... 51 52
Sicurezza informatica Processi per la protezione di risorse informatiche logiche (dati, programmi, ecc.) e fisiche (calcolatori, infrastrutture di rete, ecc.) da attacchi Vulnerabilità dei sistemi informatici reti (Internet): architettura aperta in continuo sviluppo mancanza di meccanismi di sicurezza originari diffusione estrememamente rapida, elevatissimo numero di utenti, informazioni sensibili errori nei programmi (SO, ecc.) utenti: mancanza di consapevolezza Principali motivazioni degli hacker Raggiungere notorietà (i primi hacker ) Compromettere l'integrità di risorse fisiche o di informazioni (vandalismo, vendette, terrorismo) Sottrarre informazioni (spionaggio industriale, furto della proprietà intellettuale, furto di identità a scopo di frode, ecc.) 53 54 Attacchi informatici Una minaccia... Attacchi informatici Denial of service Intrusioni Social engineering Phishing Infezioni (virus)......una vulnerabilità......e un rischio 55 Attacchi specifici alle reti: sniffing (lettura dei dati) spoofing (sostituzione di risorse) man in the middle (intercettare e modificare i dati) hijacking 56
Strumenti per la sicurezza informatica Sicurezza fisica: controllo degli accessi alle risorse fisiche Sicurezza logica autenticazione: password, token (tessere), biometria, ecc. crittografia: codificare le informazioni scambiate firewall: controllo degli accessi a una rete locale sistemi di rilevazione e prevenzione delle intrusioni nelle reti di calcolatori filtri anti-spam, anti-virus Ma nessun meccanismo è intrinsecamente sicuro: molto dipende dal fattore umano consapevolezza del valore dell'informazione conoscenza degli strumenti informatici Sicurezza e privatezza dei dati Proteggere i dati da noi stessi salvare spesso i documenti su cui si lavora (guasti, bachi) usare gruppi di continuità (UPS) backup Proteggere i dati dagli altri: le password non banali (attacchi di forza bruta o di dizionario) BIOS, utente, screen saver,... Non abusare del social networking... 57 58 Sicurezza e privatezza dei dati Cancellazione dei dati dai dispositivi di memoria secondaria spostare un documento nel cestino svuotare il cestino... e dopo? Sicurezza e privatezza dei dati Navigazione Internet cronologia web cache cookie impostazioni di protezione per rendere più sicura la navigazione pop up applet Java, controlli Active X malware (virus,...) spamming (cattura indirizzi web,...) phishing... 59 60
Sicurezza e privatezza dei dati Navigazione Internet: come difendersi installare gli aggiornamenti dei sistemi operativi (patch) attivare un firewall installare un antivirus criptare le cartelle che contengono dati sensibili... 61