1 Corso di Sistemi Telematici Visione sistemica e concettuale delle funzioni e dell’architettura della rete D. Giuli.

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1 1 Corso di Sistemi Telematici Visione sistemica e concettuale delle funzioni e dell’architettura della rete D. Giuli

2 2 La Rete: componenti fondamentali del sistema

3 3 provider Applicazione in rete Servizio finale mediato dalla rete utente finale

4 4 Percorsi operativi dell’informazione in rete Tipi di operazione eseguiti sull’informazione (analogica o digitale): 1. immissione strumentale dell’informazione (contenuti e comandi) da parte dell’utente finale, attraverso interfacce uomo-dispositivo; 2. elaborazione strumentale dell’informazione, intesa come gestione e memorizzazione dell’informazione e controllo dei processi di elaborazione di dati in Rete; 3. trasferimento dell’informazione per la comunicazione (che si realizza attraverso collegamenti fisici); 4. produzione strumentale dei contenuti informativi, per il trasferimento in forma fruibile dall’utente finale, attraverso interfacce uomo-dispositivo. 1 e 4: operazioni per l’interazione dell’utente finale 2 e 3: operazioni che richiedono e l’integrazione delle risorse di Rete Per l’esecuzione dell’Applicazione, ogni percorso operativo può comprendere, sequenzialmente o in parallelo, molteplici operazioni di tipo 2) e 3) eseguite mediante risorse strumentali di Rete eterogenee e spazialmente distribuite.

5 5 Ambiente Strumentale di Rete: interazione utente-apparato terminale

6 6 Punto di vista dell’utente finale della Rete dal lato dell’utente finale la Rete appare come un ambiente di elaborazione indefinito; ciò corrisponde all’aspettativa e all’atteggiamento dell’utente finale che, ragionevolmente, è interessato alla sola fornitura del servizio finale, in maniera trasparente, con scarso interesse riguardo agli aspetti tecnici ed alle risorse strumentali effettivamente impiegate per le operazioni di Rete. Dal punto di vista del soggetto che si occupa dell’implementazione dell’ambiente strumentale della rete, risultano, invece, fondamentali le sue specifiche e la piena realizzazione in conformità dei requisiti che l’utente finale richiede per l’accesso alle Applicazioni. La definizione di un’architettura di Rete, secondo una visione centrata sull’utente finale è in effetti un’esigenza sempre più sentita.

7 7 Ambiente strumentale di Rete

8 8 Interfacce di Rete per l’utente finale lo Human-Device Physical Environment (HD-PE) dell’utente finale che accede all’Applicazione è costituito dalle interfacce fisiche uomo- dispositivo che abilitano l’interazione diretta dell’utente finale con il suo dispositivo terminale. Interfacce fisiche dei dispositivi di tele-azione, telecomandati dallo stesso utente, per la gestione e il controllo remoto delle operazioni di dispositivi remoti esterni (strumenti, macchine, sensori, etc.). Ingressi e uscite queste di interfacce del sistema Rete, per la specifica Applicazione, sono azionati direttamente o ricevuti dallo stesso utente finale, o possono derivare dalle interazioni dirette di altri utenti finali attraverso proprie analoghe interfacce terminali, comunque secondo i processi attivati e gestiti dall’Applicazione in rete alla quale lo stesso utente finale accede.

9 9 “Information Processing Physical Environment (IP-PE) Si estrinseca fisicamente e logicamente in una composizione, anche dinamica, delle risorse strumentali di Rete che forniscono il supporto all’elaborazione dell’informazione necessaria per l’esecuzione delle Applicazioni. L’elaborazione riguarda i segnali e i dati che contengono o rappresentano l’informazione stessa (contenuti) e i comandi nei processi di Rete. il supporto deriva dalle operazioni singole o congiunte di varie componenti: - il terminale dello stesso utente finale; - terminali di altri utenti finali coinvolti nella stessa Applicazione; - terminali di tele-azione comandabili dalla stessa Applicazione; - apparati di servizio dei provider che rendono disponibili l’Applicazione in rete; - dispositivi di comunicazione utilizzati per il trasporto dell’informazione necessaria per il supporto strumentale dell’Applicazione.

10 10 Funzioni di base per l’elaborazione dell’informazione L’operatività, ovvero l’interazione operativa di risorse strumentali, per l’elaborazione dell’informazione dipende dalle seguenti funzioni principali, tra loro integrate, secondo il processo logico-temporale necessario per l’esecuzione: - elaborazione computazionale (Core Processing); - memorizzazione dei dati (Storing); - data input/output - gestione e controllo dei suddetti processi (Management and Control).

11 11 Transmission Physical Environment, T-PE L’ambiente fisico di trasmissione (Transmission Physical Environment, T-PE), è composto dalle principali interfacce fisiche degli apparati di trasmissione e ricezione, che abilitano l’interconnessione tra nodi di rete e terminali per consentire il trasporto dell’informazione per l’interoperazione tra le risorse computazionali, necessaria per l’esecuzione dell’Applicazione.

12 12 Esempi di Applicazioni Reali:e-mail L’utente finale interagisce attraverso una sua interfaccia terminale esterna per attivare l’Applicazione: attiva l’IP-PE attraverso le risorse strumentali di elaborazione del proprio dispositivo terminale (ad es. un personal computer) abilitando l’elaborazione locale e la propria interoperazione diretta con lo stesso terminale. Attraverso lo stesso terminale, compone il testo della e-mail e l’indirizzo logico. Successivamente, attiva il comando per l’invio della e-mail stessa. Inizialmente, all’interno del IP-PE della Rete, sono così attivate solo le risorse strumentali locali dell’utente finale. Un link di trasmissione tra il PC ed il primo nodo Internet che supporta il servizio di posta elettronica viene conseguentemente attivato. I dati che rappresentano la e-mail vengono, quindi, inviati dall’interfaccia fisica di trasmissione del terminale utente sul canale di trasmissione così attivato, trasmessi su un mezzo fisico (doppino, cavo di rete, fibra ottica, onde radio, etc.). La trasmissione ha luogo attraverso più nodi di reti e diversi mezzi fisici che li colleghino, fino al nodo terminale. In tale percorso si attivano le risorse di elaborazione dati dei server dei provider del servizio di e-mail. Nella fase di ricezione della e-mail viene eseguito il processo inverso da parte dell’utente finale, per quanto riguarda l’interazione terminale.

13 13 Esempi di Applicazioni Reali:Web In definitiva, questa operazione risulta analoga a quella descritta nel caso dell’Aplicazione di posta elettronica. Una differenza essenziale è la connessa bi-direzionalità del processo da cui derivano le seguenti funzionalità: le transazioni richieste dall’Applicazione sono supportate in maniera continua nell’ambito di una sessione interattiva; lo scambio di dati permette una interoperazione coordinata, secondo logica preordinata dell’applicazione Web; può essere richiesto il supporto di una interoperazione più complessa ad esempio nel caso in cui l’Applicazione Web coinvolga più provider di servizi, ad es. di un provider che opera come intermediario (es. bancario) per il pagamento elettronico di un servizio finale fornito all’utente finale dal provider principale.

14 14 Il paradigma client-server Secondo questo modello, l’Applicazione viene eseguita mediante l’interoperazione delle risorse elaborative, rese disponibili congiuntamente dal terminale all’utente finale (terminale client) e dal provider del servizio (terminale server). Secondo questo paradigma, l’utente finale è chiamato in primo luogo a localizzare il server, e quindi ad attivare la sua interoperazione con il proprio terminale (client). Per una stessa Applicazione, le risorse di elaborazione sono principalmente rese disponibili dal server per molteplici client nello stesso tempo; le caratteristiche dell’Applicazione sono determinate in termini specifici dal software applicativo che viene eseguito dal server. L’architettura strumentale risulta gerarchica per la funzione centrale svolta dal server. I client, da parte propria, devono essere in grado di eseguire alcune funzioni di base, attraverso una configurazione del proprio software che consente loro di interoperare con il server tramite la Rete.

15 15 Il paradigma peer-to-peer indirizzato Secondo questo modello, il servizio finale può essere direttamente fornito attraverso un’Applicazione di tipo peer-to-peer, ovvero tra pari, con la diretta interoperazione tra i terminali degli utenti finali agenti nell’Applicazione stessa. L’utente finale che avvia l’Applicazione invoca direttamente il terminale di altro utente finale da coinvolgere nell’interoperazione. In questo caso l’Applicazione può talvolta anche operare direttamente con l’invocazione delle sole risorse disponibili a livello terminale, senza coinvolgere direttamente alcun altro servizio applicativo fornito da altri soggetti della Rete. Questo modello si applica ad esempio ai servizi finali basati sulle funzionalità di teleazione. In altri casi può essere necessario anche un servizio applicativo di un fornitore di servizi, ad esempio per servizi di comunicazione interpersonale. In questo caso l’operatore di telecomunicazioni fornisce almeno un servizio base di gestione della connessione, oltre ad eventuali, e servizi finali a valore aggiunto per la comunicazione.

16 16 Il paradigma peer-to-peer distribuito Si basa su un processo distribuito tra i dispositivi terminali degli utenti finali, che rende questi ultimi cooperanti, per il supporto dell’Applicazione per la fornitura del servizio finale ad ognuno di essi. Specifiche risorse strumentali (tipicamente software) per l’elaborazione dell’informazione, rese disponibili ai dispositivi terminali degli utenti, abilitano le Applicazioni peer-to-peer distribuite. Si viene a formare una particolare comunità di Rete, che si costituisce come fornitore di servizi applicativi e, insieme, di servizi finali per ogni utente finale della stessa comunità. Il sevizio finale più tipico è la distribuzione di contenuti informativi elettronici, resi disponibili in maniera collettiva da ogni utente della stessa comunità. Può risultare necessario il supporto di un fornitore di servizi applicativi che operi in posizione centralizzata per fornire una intermediazione strumentale, in modo da coordinare le risorse computazionali locali nel processo distribuito, possibilmente senza alcuna diretta elaborazione dei contenuti informativi gestiti dall’Applicazione in esecuzione. Il software necessario ai dispositivi terminali degli utenti per eseguire questo tipo di Applicazione può essere, anche esso, distribuito dal provider (ed anche gratuito).

17 17 Il paradigma Grid Il concetto di “grid” deriva da un’analogia con la rete di distribuzione e generazione della energia elettrica: quando si accende un bollitore elettrico per scaldare una tazza di tè, non ci si preoccupa della centrale da cui deriva l’energia elettrica che si sta utilizzando in quel momento, ma ci si collega alla rete e l’energia viene erogata in maniera trasparente. Questo contrasta con le attuali Applicazioni presenti in Rete, per le quali è necessario non solo individuare differenti basi di dati per supportare processi di elaborazione specializzati, ma anche conoscere/localizzare le singole componenti del sistema e il modo per poterle utilizzare. Il concetto di Grid è, quindi, in linea con la visione user-centric dell’ambiente di Rete si sviluppa secondo un’architettura a tre livelli composta, a partire dall’alto: – la Knowledge Grid (KG); – la Information Grid (IG); – la Computation/Data Grid (CDG).

18 18 Verso una architettura software di elaborazione distribuita per la Rete Globale E’ prevedibile l’evoluzione e lo sviluppo continuo di differenti modelli di Rete per l’elaborazione distribuita rispetoo a quelli già descritti. Questa prospettiva è indicata da fattori molteplici. In primo luogo, si può prospettare tra gli utenti una mutua interazione strumentale sempre più diretta e distribuita su scala globale, che si realizza attraverso una implicita cooperazione tra tutti gli utenti per garantire, ad ogni utente e in maniera dinamica, la disponibilità di un supporto strumentale ottimizzato

19 19 Architettura fisica di Rete

20 20 Apparati terminali Gli apparati terminali degli utenti (utenti finali o provider di servizi) forniscono ad ogni utente le risorse - personali, locali, strumentali - necessarie per supportare l’accesso e l’esecuzione delle Applicazioni in Rete. Ogni utente deve avere a propria disposizione un apparato terminale che possa opportunamente consentire l’accesso alla Rete per rendere disponibili o utilizzare le Applicazioni di interesse ed i servizi finali ad essi associati. Possono essere distinti in: –apparato terminale dell’utente finale –apparato terminale di teleazione –apparato terminale del provider di Applicazioni/servizi finali

21 21 Apparato terminale dell’utente finale dispositivi fisici per l’interfaccia uomo-macchina risorse locali di elaborazione locale dell’informazione dispositivi fisici locali di interfaccia per la trasmissione e/o la ricezione dell’informazione su collegamenti trasmissivi fisici L’apparato terminale dell’utente finale riveste un ruolo cardinale nell’ergonomia delle Applicazioni in Rete. Questo dipende sia dalla configurazione della relativa interfaccia-utente, sia dalle caratteristiche della processazione logica, associata all’Applicazione e i cui effetti si ripercuotono sull’adeguatezza della modalità di interazione.

22 22 Gli apparati e le connessioni di Rete la “rete” si compone di apparati fisici, che costituiscono i suoi nodi, e di collegamenti trasmissivi che abilitano l’interconnessione e l’interoperazione tra gli apparati terminali, consentendo la comunicazione tra loro Gli apparati e i collegamenti forniscono il supporto per il trasporto dell’informazione e per la connessione end-to-end tra terminali che si pongono come sorgente e destinazione dell’informazione. Le connessioni tra gli apparati di rete (compresi gli apparati terminali) sono costituite da collegamenti trasmessivi fisici (wireless e cablati) che abilitano la trasmissione e la ricezione dell’informazione. Gli apparati di Rete possono consentire: –trasmissione/ricezione dell’informazione attraverso collegamenti trasmissivi fisici; –accesso multiplo a flussi di comunicazione indipendenti, o a singoli pacchetti di dati tramite lo stesso apparato terminale, o collegamento della rete; –instradamento di tali flussi di comunicazione o pacchetti di dati per consentire il corretto recapito alla destinazione dell’informazione digitale. La “rete” opera complessivamente fornendo il supporto strumentale per le seguenti funzioni: –accesso terminale; –connessione locale; –connessione pubblica; –connessione pubblica geografica –connessione end-to-end

23 23 Accesso terminale e connessione locale L’”accesso terminale” riguarda l’interfaccia periferica per l’accesso singolo ed indipendente alla rete di ogni apparato terminale, attraverso nodi di connessione diretta al nodo/stazione del provider di servizi di connettività pubblica; La “connessione locale” è la modalità di accesso terminale di un insieme di apparati terminali collegati ad un nodo privato con apposita connessione locale (rete locale) che è a sua volta connesso al nodo del provider di connettività pubblica, che fornisce, così il servizio di connettività pubblica a tutti i terminali della rete locale.

24 24 Connessione pubblica Nodi/stazioni di accesso alla rete di connessione pubblica. Tali nodi possono disporre di differenti tipi di collegamenti e di servizi di connettività per l’accesso terminale, in base a vari fattori, quali: –tipo di mezzo fisico impiegato per la trasmissione; –direzione dei flussi di comunicazione; –terminali fissi o in mobilità; –tipologia di comunicazione, multimediale o meno.

25 25 Reti pubbliche geografiche La copertura pubblica geografica permette di ottenere una piena connettività end-to-end in rete, su tutte le aree geografiche nelle quali almeno un provider di connettività sia in grado di permettere un accesso terminale agli utenti della Rete. Per questo scopo vengono utilizzati specifici apparati e collegamenti. Il provider dei servizi di connettività pubblica può costituire la propria architettura di rete interconnettendo nodi/stazioni di pubblica connetività. Tale architettura si basa sull’interconnessione di sottoreti, che pur appartenendo a provider differenti, possono garantire la piena connettività tramite roaming reciproco. Operatori di telecomunicazioni specifici possono fornire le infrastrutture di rete che supportano le comunicazioni a lunga distanza, come servizio di base per consentire l’interconnessione di tali sottoreti.

26 26 Architettura Logica di Rete Si può ricorrere ad una rappresentazione schematica e concettuale dell’architettura Logica di Rete. L’approccio multi-livello consente la realizzazione da parte della Rete di una suddivisione dei processi logici che determinano l’esecuzione delle Applicazioni. Dal punto di vista concettuale, ogni livello intermedio rappresenta un insieme di processi e funzioni che abilitano la fornitura di servizi ai livelli superiori, sfruttando i servizi forniti dai processi/funzioni operati al livello direttamente inferiore. Il livello più alto riguarda i servizi necessari a supportare direttamente l’interazione uomo-macchina dal lato utente e la relazione tra gli utenti (utenti finali, provider) per l’esecuzione delle Applicazioni. La rappresentazione multilivello può essere utilizzata per pervenire a schemi che agevolano la specificazione formale dei moduli software che attualizzano i processi di elaborazione in rete.

27 27 Schema Concettuale semplificato dell’ Architettura Logica della Rete User Interaction Relation Layer Application Platform Basic Telematic Service Platform Information Transportation Platform Il modello dell’architettura logica della Rete risulta costituito dai seguenti livelli: - livello di interazione e relazione dell’utente; - piattaforma applicativa; - piattaforma di servizi telematici di base; - piattaforma di trasporto dell’informazione I processi logici attivati a questi livelli guidano le operazioni dei dispositivi fisici e degli apparati che costituiscono l’ambiente fisico di Rete.

28 28 Piattaforma di Trasporto dell’Informazione Questo livello viene deputato all’elaborazione dei processi logici per il trasporto dell’informazione in risposta alle esigenze di interoperazione delle risorse strumentali, ai fini dell’esecuzione della specifica Applicazione richiesta. Questo processo è sostenuto da specifiche risorse strumentali che supportano detto servizio di base, comprendenti i nodi della rete e l’infrastruttura per la trasmissione dell’informazione con i mezzi fisici utilizzabili per la comunicazione. specifiche risorse strumentali devono fornire il supporto per operazioni quali : –trasmissione dell’informazione (segnale elettrico) –accesso multiplo allo stesso canale di comunicazione –Commutazione –gestione tecnica e controllo per l’attivazione di servizi telematici a valore aggiunto per la connettività, eventualmente invocati dall’Applicazione (es. per la qualità del servizio richiesta)

29 29 Piattaforma dei Servizi Telematici di base riguarda i processi logici che si traducono in servizi telematici di base, che supportano trasversalmente le diverse Applicazioni in Rete, avvalendosi a loro volta dei servizi di trasporto dell’informazione. Questi servizi telematici di base servono a sostenere l’interoperabilità e la qualità dei servizi a livello applicativo. Possono essere inclusi vari servizi di base: –Attivazione di sessioni –Localizzazione, risoluzione e individuazione risorse di Rete –Presentazione standard dei dati in formati accettati

30 30 Piattaforma Applicativa Supporta tutti i processi di livello logico più elevato necessari per l’esecuzione dell’Applicazione, sfruttando i servizi telematici di base del livello direttamente inferiore. Non sono quei processi che supportano direttamente l’interazione uomo-macchina dell’utente finale e la relazione tra gli utenti coinvolti nell’Applicazione

31 31 Livello di Interazione utente e Relazione Questo è il livello più alto, ed svolge i processi che supportano l’interfacciamento fisico e cognitivo dell’utente finale attraverso il proprio terminale Il servizio supportato a questo livello può essere adattato ad ogni specifica Applicazione e reso operativo sia separatamente per ogni singolo contesto applicativo, sia in maniera congiunta per ogni tipo di Applicazione. Include un servizio di tipo assistivo per aiutare il processo cognitivo e decisionale dell’utente finale, al fine di instaurare sia la sua relazione in rete, sia la corrispondente esecuzione dell’Applicazione, al fine di soddisfare nel modo migliore (personalizzato) i requisiti e le aspettative individuali degli utenti finali

32 Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (I) La visione sistemica, che indirizza l’evoluzione della Rete (Internet/Future-Internet), attiene sia ad aspetti architetturali, sia ai servizi strumentali che i sistemi telematici variamente assemblabili attraverso la Rete attivano, integrano e infine conformano per la migliore fruibilità da parte dell’utente finale di specifiche applicazioni. In questo ambito si pongono problemi di elevata e crescente complessità sistemica, derivanti in particolare dai seguenti fattori: l’interoperazione in rete su crescente scala spaziale e dimensionale di suoi macro-nodi e micro- nodi dotati di intelligenza strumentale, potendo essi quindi includere capacità dinamiche di sensing / data - storage / data - processing & computing / linking & communication / presentation / remote actuation la crescita di intensità di interazione in rete e di varietà dei relativi contesti applicativi fruiti da singoli individui e organizzazioni, assieme alla crescita sia della popolazione di tali soggetti proattivi su scala globale, sia delle relazioni e cooperazioni in rete tra gli stessi soggetti il contestuale e crescente sviluppo di specifici sistemi basati sull’impiego di micro-nodi intelligenti (fissi/mobili) distribuiti diffusamente in rete pur con le capacità di attuatore remoto oltre che di remote sensing, configurantisi quindi anche come cyber-physical systems, richiedenti soluzioni innovative per le funzioni di gestione e controllo a livello di sistema, nonché per i connessi servizi telematici direttamente fruibili a livello applicativo le esigenze di agevole configurabilità ed evoluzione funzionale di detti sistemi telematici, sia come sistemi autonomi, sia come sistemi tra loro interoperanti/cooperanti in rete (sistemi di sistemi).

33 In tale scenario ha un’importanza fondamentale l’evoluzione architetturale del sistema che si traduca naturalmente nella enucleazione e composizione, tendenzialmente stratificata dal punto di vista funzionale, di infrastrutture e piattaforme, le quali sulle componenti fisiche vengono ad impiantare e assemblare le componenti logiche. Trattasi di un processo che mira all’incremento dell’intelligenza, qualità e flessibilità dei servizi strumentali (telematici) di base del sistema, a supporto e beneficio delle applicazioni, che attraverso il relativo software applicativo si traducono a loro volta e terminalmente nei servizi finali effettivamente fruiti dall’utente. Questo approccio sistemico assume di poter rendere flessibile e conformabile secondo convenienza e/o necessità la distribuzione e la composizione dell’intelligenza strumentale tra i nodi della rete, sia della sua periferia a livello di “utenti finali” sia dei nodi associati a suoi operatori centrali/periferici agenti, pur cooperativamente tra loro, quali “soggetti erogatori di servizi di base o di servizi finali”. Per tale evoluzione sistemica sta incidendo anche la parallela definizione e affermazione di nuovi modelli di business, che vengono a concorrere alla determinazione dell’effettivo percorso evolutivo. A quest’ultimo riguardo hanno rilievo i correnti trend per la enucleazione, lo sviluppo e la composizione di infrastrutture e piattaforme erogatrici di servizi (telematici) di base, concepite per operare a diverso livello incrementale della loro rispettiva intelligenza strumentale, nonché per il conforme posizionamento dei provider dei diversi servizi di base a carattere sistemico. Il nuovo paradigma “Cloud computing” sta attualmente incidendo significativamente in tal senso. Sono di seguito evidenziate infrastrutture e piattaforme attualmente principalmente prefigurate per detto processo di produzione, composizione ed erogazione di servizi strumentali di base a carattere sistemico, secondo livelli incrementali della loro intelligenza. Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (II)

34 34 “Linking & basic communication as a Service” In questo ambito si collocano le infrastrutture e le piattaforme eroganti i servizi tipicamente forniti dagli operatori delle telecomunicazioni. Tra i servizi abilitanti l’evoluzione sistemica si connota in modo particolare l’ “IP-networking Service”. Connessi avanzamenti per l’evoluzione multimodale dei servizi di comunicazione hanno altresì rilievo. Altro paradigma emergente per l’evoluzione in questo ambito è “Network as a Service (NaaS)”. Esso prefigura la produzione di nuovi servizi, erogabili direttamente da parte degli operatori TLC, con relativo valore aggiunto esplicabile a livello applicativo e derivante dalla veicolazione e valorizzazione di varie tipologie di contenuti che gli stessi servizi di comunicazione possono rendere intrinsecamente e proficuamente fruibili a questo scopo. Specifiche potenzialità in questo senso si riscontrano nelle comunicazioni mobili. Infrastructure as a Service (IaaS) Il relativo servizio, secondo il paradigma “Cloud computing”, si estrinseca nell’accesso a server virtuale, anche dinamicamente configurabile e distribuito in rete, reso esclusivamente fruibile al cliente e fornito da parte del relativo provider attraverso proprio data-Center, includendo quindi anche le necessarie relative risorse hardware Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (III)

35 35 Platform as a service (PaaS) (1) Il relativo servizio rende fruibile servizi di base a valore aggiunto (intelligenza strumentale incrementale), finalizzati ad agevolare il deployment di specifiche applicazioni, che vengono a completare l’asset funzionale del sistema per l’effettiva erogazione dei rispettivi servizi finali. La piattaforma può quindi includere software con le funzioni di middleware, nonché con le funzioni degli strumenti propri e tipici di un sistema operativo. Secondo il paradigma “Cloud Computing”, questa piattaforma incorpora i servizi infrastrutturali IaaS. Nel suo complesso e in ottica evolutiva, la piattaforma a livello funzionale può in realtà concepirsi come “Network Operating System” del medesimo sistema telematico. Pertanto, per tale piattaforma si prefigura una evoluzione con arricchimenti funzionali che rendano sempre più efficace il supporto strumentale all’interoperazione e alla cooperazione strumentale in rete, sia a livello intra-sistema che inter-sistemi, come fattore agevolante il deployment di applicazioni in uno spazio sempre più esteso di interoperabilità e cooperazioni strumentali in rete. In questo senso si colloca, tra l’altro, l’evoluzione di strumenti software che strutturalmente consentono il linkage, la composizione e la gestione di dati distribuiti in rete (data-centric network). Altresì dicasi per gli strumenti SW che ricorrono ad un approccio ontologico-semantico al fine di agevolare il trattamento e l’efficace fruizione dell’informazione per un effettivo processo di conoscenza a livello applicativo, secondo le esigenze dei diversi domini applicativi e in relazione al relativo contesto culturale e interculturale implicato per servizi finali e la relativa utenza. Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (IV)

36 36 Platform as a service (PaaS) (2) Per altro verso nella medesima piattaforma possono opportunamente trovare spazio funzionale ed evolutivo strumenti SW preposti alla gestione dell’informazione nella connessione con capillari reti di sensori e attuatori. Ciò si pone laddove tali reti, nel comporre il sistema, ne vengano a caratterizzare incisivamente sua specifiche funzionalità e relative applicazioni. Specifiche esigenze possono ad esempio derivare anche per il supporto di processi di “context awareness” e di ottimizzazione funzionale per connesse esigenze di operatività real-time. Evoluzioni in questo senso trovano particolare spinta nei sistemi rispondenti ai paradigmi “Internet of things” e “Cyber-Physical Systems”. Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (V)

37 37 Software as a Service (SaaS) Nell’ambito della piattaforma fornita all’utente come servizio PaaS, il cliente può direttamente integrare SW applicativo che ha in propria disponibilità, così configurando il sistema in via completa e definitiva per l’uso delle applicazioni di proprio interesse. Secondo il paradigma “Cloud computing”, tale SW può essere fornito in rete in termini di apposito servizio (SaaS) da altro specializzato provider. Tale approccio assume il ricorso a soluzioni per l’efficace integrabilità e agevole configurabilità e personalizzazione di tale SW nella piattaforma PaaS. Nel contempo viene assunta la particolarità e la convenienza economica di un approccio di pagamento commisurato all’uso effettivo di tale software, come peraltro contemplato anche per le altre tipologie di servizi “cloud computing”. Visione sistemica di riferimento correntemente ispirata dal paradigma “Cloud Computing” (VI)

38 38 Le funzionalità essenziali della Rete (D. Giuli) - Corso di “Sistemi Telematici”

39 39 Le funzionalità essenziali della Rete (1) Ogni singola Applicazione può essere vista come un processo il cui risultato è determinato sostanzialmente dal ricorso a “funzionalità essenziali di Rete”, tra loro “composte” e ove necessario singolarmente “specializzate”, secondo le finalità della specifica Applicazione

40 40 Le funzionalità essenziali della Rete (2) Tipologie i) Funzionalità di base per la Comunicazione e l’interoperabilità Telematica ii) Transazioni iii) Funzionalità per l’accesso diretto alle Informazioni iv) Funzionalità per l’elaborazione specializzata delle informazioni e per l’Interazione Costruttiva ed Esperienziale v) Teleazioni vi) Interazioni e Relazioni in rete fra Utenti.

41 41 Riguardano i servizi di “comunicazione” di base, i quali consentono il trasporto dell’informazione attraverso la rete per la connessione end-to-end tra le risorse strumentali la cui capacità di trattamento delle informazioni è richiesta dall’Applicazione Riguardano i servizi “telematici” di base, i quali, mentre si avvalgono dei servizi di “comunicazione” di base, consentono l’interoperabilità delle risorse strumentali di elaborazione delle informazioni così interconnesse, per il supporto di base ai processi logici e elaborativi che determinano l’esecuzione della specifica Applicazione Le funzionalità di base per la “comunicazione” divengono fattori diretti e primari nei processi strumentali delle Applicazioni che si traducono in servizi finali per la “comunicazione umana” (interpersonale o diffusiva). Funzionalità di base per la comunicazione e la interoperabilità telematica (1)

42 42 Funzionalità di base per la comunicazione e la interoperabilità telematica (2) La “qualità” dei servizi strumentali di base Tale qualità è direttamente condizionata dalle caratteristiche del tipo di accesso locale di rete alla strumentazione terminale dell’utente per l’Applicazione richiesta. L’accessibilità, le caratteristiche di multimedialità e la qualità dell’Applicazione sono condizionate dalla banda disponibile (velocità di trasmissione dei dati) e da altri fattori di qualità dei servizi di trasporto dell’informazione, dipendenti anche dai punti di accesso alla rete ed usati per l’Applicazione La qualità dei servizi strumentali di base incide notevolmente sulla qualità dei servizi strumentali a livello applicativo (Applicazione)

43 43 Funzionalità di base per la Comunicazione e l’interoperabilità Telematica (3)

44 44 Transazioni (1) una Applicazione è il processo eseguito da un sistema attivo/reattivo  può essere rappresentata, dal punto di vista del suo comportamento, come un sistema automatico a stati finiti. Il modello può essere suddiviso in diversi automi interagenti, ciascuno corrispondente alla implementazione fisica di stati definiti dell’Applicazione. A successivi istanti temporali, l’Applicazione definisce uno “stato”, destinato a cambiare nel tempo durante l’esecuzione dell’Applicazione.

45 45 Transazioni (2) I modelli teorici si riferiscono a “eventi” e “transizioni”. Nel presente contesto, si preferisce il termine “transazione”, che denota una transizione bilaterale su un insieme di stati globalmente inteso. Il termine transazione, inoltre, è qui inteso come quella funzionalità di Rete che permette l’avanzamento dell’esecuzione dell’Applicazione, ovvero di raggiungere lo stato successivo, secondo le indicazioni e decisioni dell’utente finale, risultanti dai comandi e dalle informazioni introdotte dall’utente stesso, per effetto della sua diretta interazione strumentale in rete. Come risultato, l’azione dell’utente è quindi tradotta ed attuata per raggiungere un nuovo stato operativo dell’Applicazione nella Rete (ossia, la transazione), lungo il percorso necessario a completarne l’esecuzione.

46 46 Transazioni (3) Le transazioni, adottabili per l’esecuzione delle Applicazioni, possono variare in relazione alla finalità esecutiva, come di seguito esemplificato: –Attivare l’ambiente strumentale di Rete che supporta l’Applicazione richiesta; –Abilitare i permessi di accesso all’Applicazione ed al servizio finale associato, se soggetto a restrizioni; –Avviare l’esecuzione dell’Applicazione –Consentire che l’Applicazione in esecuzione proceda per passi successivi, secondo le indicazioni/decisioni espresse progressivamente dall’utente finale, gestendo i contenuti informativi e i comandi così forniti dall’utente, per raggiungere l’obiettivo finale dell’Applicazione.

47 47 Transazioni (4)

48 48 Funzionalità per l’accesso diretto all’informazione (1) Tali funzionalità consentono di dare il supporto strumentale necessario all’utente finale e specificatamente finalizzato alla ricerca, selezione, accesso, presentazione e/o riproduzione di contenuti informativi, da rendere disponibili all’utente finale in qualche formato digitale, nei termini necessari per la loro efficace percezione e cognizione. Le risorse informative a tal fine necessarie sono tipicamente rese disponibili attraverso i service providers: in modo gratuito, oppure a pagamento, come servizio commerciale (anche con canone di accesso). L’accesso può riguardare il reperimento pro-attivo e la conseguente disponibilità da parte dell’utente finale di specifici contenuti informativi; oppure può riguardare la loro ricezione passiva, come comunicazione diffusiva, programmata con continuità dal relativo produttore/service provider, seppur ancora selezionabile dall’utente finale. L’accesso può includere la contestuale e indipendente ricezione di messaggi pubblicitari trasmessi dal service provider (con loro accettazione implicita o esplicita da parte dell’utente finale).

49 49 Funzionalità per l’accesso diretto all’informazione (2) - Esempi di Applicazioni che usano tale funzionalità - Accesso ed esplorazione di siti Web su Internet; Accesso selettivo a programmi di comunicazione diffusiva (radio e TV); Accesso a cataloghi on-line di prodotti e servizi; Accesso a servizi on-line per la distribuzione elettronica di prodotti informativi multimediali; Accesso a specifiche basi dati e servizi on-line di data-mining (es.: motori di ricerca); Accesso on-line a informazione prodotta strumentalmente da sensori e sistemi di monitoraggio remoto (es. per sorveglianza remota).

50 50 Funzionalità per l’accesso diretto all’informazione (3)

51 51 Funzionalità per la Elaborazione specializzata delle Informazioni e per l’Interazione Costruttiva ed Esperenziale in Rete (1) - Obiettivi e caratteristiche - Tali funzionalità consentono all’utente finale di disporre del supporto di risorse di Rete con specifiche capacità di elaborazione dell’informazione” (richieste dall’Applicazione) Sono funzionalità complementari a quelle indicate per l’accesso diretto all’informazione Queste funzionalità includono l’impiego di risorse di elaborazione dei dati finalizzate all’analisi e alla sintesi dell’informazione e dei dati

52 52 Funzionalità per la Elaborazione specializzata delle Informazioni e per l’Interazione Costruttiva ed Esperenziale in Rete (2) - Finalità dell’interazione “esperenziale” - Produrre - in formati elettronici e multimediali – nuovi oggetti virtuali rappresentativi di specifiche conoscenze/capacità/creatività, individuali o collettive, per loro usocondiviso o riservato Fornire il supporto strumentale per l’immersione attiva dell’utente finale in ambienti interattivi virtuali di Rete, anche per esperienze personali individuali e costruttive Fornire il supporto strumentale per esperienze virtuali, sia di tipo individuale che sociale, in nuovi spazi di interazione che consentono di esprimere sensazioni umane e percepire ambienti sociali, durante l’interazione dell’utente finale, quale estensione dell’ambiente esperenziale reale.

53 53 Funzionalità per la Elaborazione specializzata delle Informazioni e per l’Interazione Costruttiva ed Esperenziale in Rete (3) - Esempi - Applicazioni e servizi finali che sfruttano questo tipo di funzionalità essenziale di Rete: –Accesso a giochi multimediali nella Rete, in modalità singola o partecipata da più utenti; –Accesso a forum tematici (anche in modalità anonima) orientati alla comunicazione sociale interattiva attraverso la Rete; –Accesso ad ambienti strumentali basati sulla Rete per il lavoro cooperativo; –Accesso ad ambienti strumentali per la formazione, il supporto a esperienze di individui o di gruppi ispirate al “costruttivismo”, per la formazione e il training mediante la Rete.

54 54 Funzionalità per la Elaborazione specializzata delle Informazioni e per l’Interazione Costruttiva ed Esperenziale in Rete (4)

55 55 Funzionalità essenziali per la Teleazione (1) Consentono all’utente finale di eseguire le interazioni strumentali di Rete necessarie per comandare e controllare azioni remote, attuabili perifericamente nell’ambiente reale, mediante attuatori automatici, controllabili attraverso la Rete. Presuppone l’impiego di un terminale per funzioni di comando e di presentazione dell’informazione dalla parte dell’utente finale, e di un terminale remoto con funzionalità di attuatore/sensore Il terminale remoto si configura come una “protesi dell’utente”, finalizzata ad estendere le sue possibilità di azione, per la capacità di osservazione e azione a distanza nell’ambiente reale.

56 56 Funzionalità essenziali per la Teleazione (2) - La Teleazione nella comunicazione interpersonale: un esempio - Le stesse azioni di far squillare un telefono a distanza, o di inviare una chiamata su un sistema di Instant Messaging, possono essere considerate come funzionalità di teleazione. In entrambi i casi queste operazioni non trasportano il contenuto del messaggio ma, piuttosto, correttamente interpretate come “chiamate” per l’azionamento del mezzo principale di comunicazione.

57 57 Funzionalità essenziali per la Teleazione (3) Esempi di applicazioni e servizi finali che utilizzano questo tipo di funzionalità essenziale: –Gestione remota di sistemi di tele-sorveglianza; –Controllo a distanza –Tele-assistenza e manutenzione tecnica a distanza di strumenti, applicazioni domestiche (incluse le “applicazioni della domotica”), impianti industriali di produzione, etc; –Gestione remota di strumentazione medica per il monitoraggio clinico dei pazienti; –Tele-chirurgia; –Uso/gestione remota di laboratori (es.. telelaboratori per scopi formativi e di ricerca); –etc.

58 58 Funzionalità essenziali per la Teleazione (4)

59 59 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (1) Sono funzionalità di supporto strumentale diretto per l’interazione terminale degli utenti (utenti finali, service providers, etc.) in Rete, coinvolti nell’Applicazione. L’utente finale è chiamato, attraverso tale interazione, a guidare l’esecuzione dell’Applicazione secondo i propri requisiti ed obiettivi. Allo stesso tempo, gli utenti coinvolti nell’Applicazione vengono a stabilire tra di loro una relazione, sia in modo esplicito che implicito.

60 60 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (2) - Il processo di mutua accettazione della relazione - Nel momento in cui un utente finale accede all’Applicazione fornita dal provider, crea o accetta una relazione implicita con il provider. Affinchè tale relazione sia esplicita e stabilita in accordo fra entrambe le parti, è necessario dunque avere un’accettazione esplicita fra gli utenti coinvolti. La modalità con cui l’interazione e relazione in Rete viene supportata strumentalmente, anche in modo da soddisfare i requisiti individuali, soggettivi e relazionali delle persone, determina una particolare caratteristica del funzionamento della Rete, che in questo contesto delineiamo come una specifica funzionalità essenziale della Rete.

61 61 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (3) - Obiettivi - Tali funzionalità possono offrire specifico supporto strumentale per i seguenti obiettivi: ─ interazione fisica uomo-macchina dell’utente finale mediante la propria strumentazione terminale, secondo i propri requisiti soggettivi, nonché secondo le caratteristiche esecutive dell’Applicazione. ─ attivazione e conformazione della sottostante relazione fra l’utente finale e gli altri utenti coinvolti nelle Applicazioni, secondo i loro requisiti soggettivi e relazionali; ─ negoziazione ed accettazione reciproca del livello di qualità del servizio dell’Applicazione, fra gli utenti coinvolti nella specifica Applicazione,  definizione delle modalità esecutive dell’Applicazione stessa, sua personalizzazione, secondo i corrispondenti requisiti soggettivi dell’utente finale; ─ assistere gli utenti finali nei loro processi cognitivi e decisionali, rispondendo ai requisiti soggettivi individuali per l’usabilità e la soddisfazione personale in merito alle Applicazioni in Rete e ai corrispondenti servizi finali erogati.

62 62 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (4) - Interazione dell’utente finale con il terminale - L’utente finale può agire fisicamente (con azioni manuali, comandi vocali, etc) per controllare le Applicazioni, anche inserendo contenuti informativi (a voce, testo, etc) utili alle Applicazioni Contemporaneamente, l’utente finale deve essere messo in grado di percepire fisicamente l’informazione attraverso i propri sensi (vista, udito, etc), attraverso sensazioni generate con la presentazione sul terminale stesso per la comunicazione umana. Sia l’azione da parte dell’utente che la presentazione rivolta all’utente stesso delle informazioni attraverso l’interfaccia uomo-macchina, contribuiscono assieme ad attivare e integrare processi di percezione umana, cognitivi, decisionali e di azione  condiziona l’efficacia e la qualità dell’interazione Deve essere garantito il supporto all’adattamento flessibile dell’Applicazione ai requisiti variabili posti dai differenti tipi di strumentazione terminale e di interfacce uomo-macchina, e/o da differenti fattori umani ed ambientali che condizionano l’interfacciamento fra l’utente ed il proprio terminale.

63 63 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (5) - Modalità di negoziazione - La negoziazione richiede la fornitura di un supporto strumentale per assistere gli utenti nel definire e stabilire le relazioni fra di loro, per le loro interazioni ai fini dell’attivazione e dell’esecuzione dell’Applicazione secondo i rispettivi. Richiede preliminarmente di chiarire il ruolo degli utenti coinvolti (utenti finali, providers, etc). L’accordo sulla relazione deve soddisfare i requisiti soggettivi dell’individuo ed i requisiti relazionali secondo al tipologia/dominio applicativo dell’Applicazione che intendono utilizzare gli utenti in questione. Per tali Applicazioni, può essere richiesto un accordo sui livelli di qualità del servizio (Service-Level Agreement), connessa anche alle possibilità di personalizzazione dell’Applicazione.

64 64 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (6) - Il supporto alla negoziazione - Opportuno utilizzo dei profili soggettivi dell’utente, in modo simmetrico, da parte di utenti e providers Appropriato utilizzo comune degli spazi di conoscenza condivisa in Rete, prodotti dalle comunità di utenti finali, per il soddisfacimento dei requisiti reputazionali nelle relazioni fra utenti finali e service providers. Evoluzione di soluzioni e architetture per l’intermediazione e personalizzazione simmetrica

65 65 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (7) - Relazioni simmetriche - Si osserva un uso crescente (in modo asimmetrico) di sistemi di gestione delle relazioni commerciali in rete con i clienti (Customer Relationship Management – CRM) da parte dei fornitori di servizi commerciali, per la penetrazione e la crescita del proprio mercato. E’ possibile concepire un approccio simmetrico: ciò comporta, da parte degli utenti finali, la disponibilità di un proprio supporto strumentale per la Gestione delle Relazioni con i Provider (Provider Relationship Management – PRM). Ciò implica, in modo reciproco, la profilazione dei provider (sistemi di e-PRM) Si delinea così una Gestione Mutua della Relazione fra Utenti (Mutual User Relationship Management – MURM), che potrebbe anche avvalersi di uno specifico supporto strumentale integrato (e-MURM) per funzioni di intermediazione tra le diverse tipologie di utenti.

66 66 Interazioni e Relazioni in Rete fra gli Utenti (8)

67 67 Intermediazione e personalizzazione simmetrica di relazioni & servizi (1) - Processi strumentali per la personalizzazione dei servizi e la negoziazione in Rete -

68 68 Intermediazione e personalizzazione simmetrica di relazioni & servizi (2) “Agenti intelligenti sociali”, che interagiscono strumentalmente con gli agenti individuali dei singoli utenti (utenti finali, provider), possono essere resi strumentalmente operativi, al fine di mediare la negoziazione, sia per quanto riguarda le relazioni tra utenti e sia gli accordi sul livello del servizio a livello applicativo. La scelta del provider e delle caratteristiche dell’Applicazione può essere personalizzata mirando al rispetto dei requisiti individuali, soggettivi e relazionali degli utenti coinvolti nell'Applicazione stessa. L'accordo di relazione può essere stabilito tra l’“utente finale” agente ed un altro utente (es. provider), per le Applicazioni che possono coinvolgerli congiuntamente. Anche un accordo sul livello della qualità del servizio delle applicazioni può essere così preventivamente stabilito. Il processo di Negoziazione mediante agenti intelligenti (esempio)

69 69 Intermediazione e personalizzazione simmetrica di relazioni & servizi (3) - La personalizzazione - Le specifiche di servizio dell’Applicazione personalizzata possono includere: – l'indirizzo logico e il certificato dell'interlocutore remoto; – gli accordi sui meccanismi di sicurezza e riservatezza; – gli accordi sulla qualità del servizio delle Applicazioni; – l'accordo sull'attribuzione del costo e sull'uso delle risorse di Rete; – ogni altro accordo per la personalizzazione dell'Applicazione. La corrente evoluzione sistemica della Rete mira a soddisfare i requisiti per la personalizzazione delle Applicazioni secondo lo scenario esposto.

70 70 Intermediazione e personalizzazione simmetrica di relazioni & servizi (4) - Il ruolo di USP e NSK - Un ruolo base in questo tipo di architetture è giocato da: User Subjective Profile (USP): profilo soggettivo dell'utente; ottenuto attraverso la rappresentazione soggettiva dell'utente (utente finale, provider) in forma digitale. Può essere direttamente espresso dall'utente stesso, o e/o strumentalmente dedotto monitorando l'attività di Rete dell'utente Network Shared Knowledge (NSK) spaces: spazi di conoscenza condivisa in rete. Ha un ruolo fondamentale nella semplificazione dell'accesso dell'utente – o dell'agente dell'utente che media strumentalmente le sue richieste – per tutte le sorgenti di conoscenza credibili e condivise disponibili in Rete. Si adottano ambienti strumentali che agevolano la costruzione ed il deposito di nuova conoscenza, ospitanti anche processi collaborativi per la negoziazione culturale e per lo sviluppo di nuovi domini concettuali, attraverso processi dialettici e attività collaborative.

71 71 Intermediazione e personalizzazione simmetrica di relazioni & servizi (5) - Principi dell’Architettura logica - La precedente architettura potrà evolvere in applicazione dei seguenti principi: – il supporto strumentale personale è fornito a ciascun utente per aiutare i suoi processi cognitivi e decisionali per l'interazione e la relazione attraverso la Rete; – lo sviluppo di USP e NSK, può essere utilmente impiegato per il precedente obiettivo, ma deve prevedere anche soluzioni che consentono l'autocontrollo da parte di ogni utente finale e di una comunità di utenti finali; – le soluzioni devono adottare un approccio simmetrico (democratico) per il supporto strumentale alla negoziazione tra differenti categorie di utenti. – si prospetta il consolidamento di un principio di Intermediazione Fiduciaria.