Sistemi informatici in ambito radiologico Dott. Ing. Andrea Badaloni A.A. 2015 2016 Reti di elaboratori, il modello a strati e i protocolli di comunicazione e di servizio Reti di elaboratori
Definizioni Informatica: Gestione automatica (o automatizzabile) dell informazione Sistema informatico: sistema elettronico deputato alla gestione automatizzata delle informazioni Sistema informativo: sistema di processi e tecnologie che si occupano della generazione, trasformazione, archiviazione, comunicazione e diffusione delle informazioni all interno di uno specifico dominio comunque complesso Reti di elaboratori ICT ICT Information and Communication Technologies: L'insieme dei metodi e delle tecnologie che realizzano i sistemi informativi Le origini dell ICT in sanità: Visione Statunitense Esigenza clinica Tecnologia Visione Italiana Esigenza amministrativo-contabile Tecnologia Reti di elaboratori Tipologie di reti Per dimensione (estensione geografica) Per topologia Per metodologia trasmissiva Reti di elaboratori
Dimensione LAN: Local Area Network (Interna ad un edificio o di campus entro qualche km) MAN: Metropolitan Area Network (interna ad una città) WAN: interna ad una nazione Reti di elaboratori Rete lineare Rete ad anello Rete a stella ( hub and spoke ) Rete ad albero Rete magliata Rete parzialmente magliata Topologia Reti di elaboratori Metodologia trasmissiva Shared: reti a diffusione globale Unico canale di trasmissione condiviso, messaggi inviati da una macchina e ricevuti da tutti (ogni nodo controlla se il messaggio riporta il proprio identificativo e solo in questo caso lo elabora) Switched (point to point): reti punto a punto Insieme di connessioni tra coppie di elaboratori: sono presenti algoritmi di instradamento per mandare un pacchetto da un nodo all altro della rete Reti di elaboratori
La comunicazione a strati Modello astratto, definito a livelli, per la descrizione di protocolli di comunicazione fra elaboratori. Ogni strato offre servizi ai livelli più alti nascondendo i dettagli su come tali servizi siano implementati Stack ISO/OSI Stack TCP/IP Lo stack ISO/OSI I principi chiave: I vari livelli devono corrispondere a diversi livelli di astrazione Ogni livello deve svolgere una funzione ben definita La funzione di ogni livello deve essere scelta nel pieno rispetto degli standard internazionali I confini di ogni livello devono minimizzare lo scambio dei dati tra i livelli stessi Il numero di livelli da mettere deve essere abbastanza grande da prevenire che diverse funzioni siano svolte dallo stesso livello, ma non eccessivamente grande per evitare che l'architettura nel suo complesso diventi inutilizzabile
Lo stack ISO/OSI
Lo stack ISO/OSI 1 Livello Fisico Compito: trasmissione dei bit lungo un canale Scopo: assicurarsi che un 1 (o uno 0) in uscita sia riconosciuto come 1 (o come 0) in ingresso Criticità: quanto deve durare l impulso elettrico? E quanto deve essere intenso? E possibile trasmettere simultaneamente sullo stesso cavo? Lo stack ISO/OSI 2 Livello Data link Compito: trasformare la trasmissione grezza del livello 1 in una trasmissione esente da errori Modalità: trasmissione di dati in pacchetti (100/1000 byte) Criticità: danneggiamento, perdita, duplicazione dei pacchetti, controllo del flusso, controllo delle collisioni Lo stack ISO/OSI 3 Livello di Rete Compito: muovere i pacchetti da sorgente a destinazione attraverso sistemi intermedi (router) Modalità: gestione dell instradamento dei pacchetti Criticità: controllo di congestione della rete
Lo stack ISO/OSI 4 Livello di Trasporto Compito: mostra ai livelli superiori un canale libero ed efficiente Criticità: controllo di che un elaboratore veloce non sovraccarichi uno lento Lo stack ISO/OSI 5 Livello di Sessione Compito: permette ad utenti differenti di stabilire più sessioni di scambio di dati Modalità: controllo del dialogo, sincronizzazione, inserimento di controlli nelle comunicazioni Lo stack ISO/OSI 6 Livello di Presentazione Compito: gestisce le differenze sintattiche nella rappresentazione dei dati. Gestisce la codifica e l eventuale crittografia
Lo stack ISO/OSI 7 Livello di Applicazione Compito: si interfaccia direttamente con i processi applicativi. ISO/OSI vs TCP/IP 1 Livello Host to Network Livelli 1 e 2 del ISO/OSI Lo stack TCP/IP
Lo stack TCP/IP 2 Livello Internet Compito: permettere ad un elaboratore di inserire i pacchetti in una qualsiasi rete in modo che viaggino indipendentemente verso la destinazione Modalità: definisce un formato di pacchetto e il protocollo. Identifica gli elaboratori sulla rete attraverso un codice univoco (Indirizzo IP) Lo stack TCP/IP 3 Livello di Trasporto Compito: mostra al livello superiore un canale libero ed efficiente Criticità: controllo di che un elaboratore veloce non sovraccarichi uno lento Modalità: Questo strato prevede due protocolli: TCP (Trasmission Control Protocol) e UDP (User Data Protocol) Il protocollo UDP E non connesso e non affidabile Di fatto aggiunge solo qualche bit di controllo al livello IP Ti arrivano? Manda! Manda!! Mittente Destinatario
Il protocollo TCP E connesso e affidabile Aggiunge molto contenuto informativo ai dati per gestire il controllo di flusso e la correzione/rilevazione degli errori Ti arrivano? No, rallenta! Mittente Destinatario Lo stack TCP/IP 4 Livello di Applicazione A questo livello si trovano i protocolli di supporto alle applicazioni (HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SMTP, DNS, etc.) Sì, vabbé, ma in pratica?
Gli indirizzi IP Costituito da 32 bit, 4 numeri da 4 byte ciascuno in notazione decimale a punti Ognuno indica due cose: Network number: numero assegnato alla rete IP su cui si trova l host; una rete di questo tipo è caratterizzata dal fatto di essere costituita da un unico canale di comunicazione cui sono connessi tutti gli host della rete stessa Host number: numero assegnato all host La combinazione è unica: non possono esistere in quella rete due macchine con lo stesso indirizzo IP Gli indirizzi IP Il numero teorico di indirizzi IPv4 è di 2 32 (ovvero 256 4 ) e quindi circa 4,3 miliardi di indirizzi. Ma bisogna tenere presente che molti non possono essere utilizzati (perché destinati a particolari utilizzi, come le classi private: 10.x.x.x, 172.16.x.x, 192.168.x.x, etc.). Per ovviare a questo problema, anni fa è stato ipotizzato l IPv6 a 16 byte che oggi si inizia ad utilizzare: 16 byte vuol dire 2 128 indirizzi fisici (circa 3,4 x 10 38 ) ossia circa 666 mila miliardi di miliardi di indirizzi IP per metro quadrato del nostro pianeta La maschera di rete La maschera di rete definisce la dimensione della rete. Assomiglia ad un indirizzo ma in realtà non lo è: specifica quali indirizzi sono «dentro» la rete e quali «fuori», ovvero per quali indirizzi troverò la macchina all interno della rete e per quali invece dovrò andare a chiedere al gateway.
Il Gateway Il Gateway mi definisce quello speciale dispositivo di rete cui devo rivolgermi per raggiungere le macchine al di fuori della mia rete (e lo so dalla maschera di rete!) Un esempio IP: 192.168.0.100 MASK: 255.255.255.0 GATEWAY: 192.168.0.1 IP: 192.168.0.201 MASK: 255.255.255.0 GATEWAY: 192.168.0.1 IP: 192.168.0.201 MASK: 255.255.255.0 GATEWAY: 192.168.0.1 IP: 192.168.0.1 MASK: 255.255.255.0 IP: 192.168.0.1 MASK: 255.255.255.0 INTERNET IP: 95.128.246.12 IP: 104.7.32.45 IP: 192.168.0.101 MASK: 255.255.255.0 GATEWAY: 192.168.0.1 I protocolli di servizio DNS Mail HTTP (Web)
Domain Name Server (DNS) Nasce per rendere più comodo il riferimento a risorse sulla rete, senza utilizzare l indirizzo IP in notazione decimale a punti, ma parole di senso compiuto. Ad ogni indirizzo logico corrispondono uno o più indirizzi IP fisici e la corrispondenza è mantenuta dal DNS Domain Name Server (DNS) Funzionamento: Applicazione deve collegarsi ad un indirizzo logico Invia la richiesta al DNS server locale Se esso conosce la risposta, la invia direttamente richiedente Altrimenti interroga a sua volta un DNS server di livello superiore e così via Domain Name Server (DNS) www.ospedaliriuniti.marche.it
Mail Funzionamento: Permette di inviare un messaggio con indirizzo in notazione: username@hostname Permette di ricevere messaggi da altri utenti La consegna al destinatario dei messaggi inviati non è garantita. Il mittente può anche richiedere una conferma di consegna o di lettura dei messaggi inviati, ma il destinatario è normalmente in grado di decidere se vuole inviare o meno tale conferma. Mail Protocolli utilizzati principalmente: SMTP (Simple Mail Transport Protocol) POP3 (Post-Office Protocol) Ultimamente ne sono stati studiati altri più sofisticati: IMAP (Interactive Mail Access Protocol) Un messaggio email è sempre un testo semplice. E' stata però introdotta la possibilità di inserire dei file in un messaggio e- mail (allegati) attraverso la codifica MIME utilizzata dai client. Web Il World Wide Web, in sigla WWW, più spesso abbreviato in Web, è un servizio di Internet consistente nella possibilità di navigare ed usufruire di un insieme vastissimo di contenuti multimediali e di ulteriori servizi accessibili a tutti o ad una parte selezionata degli utenti. Caratteristica principale del Web è che i suoi contenuti sono tra loro collegati (formando un ipertesto, tramite i cosiddetti link, collegamenti). E composto da una pluralità di protocolli distinti principalmente sulla base del contenuto da scambiarsi.
Web HTTP Protocollo per la trasmissione di informazioni testuali fra client e server: Il messaggio del client è l indirizzo HTTP della risorsa richiesta Il messaggio del server è il documento richiesto (scritto in linguaggio HTML) Viene utilizzato il TCP per ogni trasferimento di risorsa HTML Linguaggio progettato per la scrittura di ipertesti: documenti costituiti da testo e elementi multimediali inseriti nel documenti stesso Utilizza una serie di comandi (tag) che definiscono la modalità di visualizzazione (o la sorgente) dell elemento che delimitano. Es: <B>Testo in grassetto fra i TAG Bold</B> URL riferimento a qualsiasi risorsa presente nel web (documento, immagine, ecc.) Es. http://www.ospedaliriuniti.marche.it/portale/archivio13_reparti_0_406_2.html è costituito da tre parti: metodo di accesso (http://); host che mantiene la risorsa (www.ospedaliriuniti.marche.it); identità della risorsa (/portale/archivio13_reparti_0_406_2.html). Grazie per l attenzione (se non state pensando di iscrivervi ad Agraria )