Reti di Computer Telematica Neologismo che evidenzia l’integrazione tra tecnologie informatiche e tecnologie delle telecomunicazioni. Reti Un insieme di sistemi per l’elaborazione delle informazioni messi in comunicazione fra loro.

Reti di Computer Il modello mainframe-terminali : condivisione del processore e della memoria centrale

Reti di Computer Il modello networking : un insieme di elaboratori autonomi ed interconnessi autonomi: non c’è una relazione master-slave interconnessi : permette lo scambio di informazioni

Servizi per gli utenti Condivisione del software Consultazione archivi comuni Comunicazione dati fra i sistemi

Vantaggi del networking Condivisione delle risorse : rendere disponibili le informazioni a chiunque Rapporto prestazioni/costo : diminuzione del costo hardware ed aumento della velocità di utilizzo Scalabilità: espansione dell’hardware in tempi differenti per aumentare le prestazioni del sistema Fault tolerance : l’interruzione del singolo elaboratore non blocca l’attività del sistema

Modello client/server Dal paradigma mainframe/terminali basato sul time-sharing al paradigma client/server basato sui messaggi. Client : programma utente che richiede dei servizi (accesso ai dati, stampa, etc.) Server : programma che fornisce servizi al client Messaggio : informazioni che vengono trasmessi tra due sistemi della rete Richiesta Risposta Client Server

Classificazione dei sistemi di una rete Una rete è composta essenzialmente da: sistemi di elaborazione anche di diversa potenza una rete di comunicazione La classificazione viene effettuata in base alla funzione che il sistema espleta nella rete : host : sistema destinato alla distribuzione delle informazioni per gli utenti della rete client : sistema connesso in rete che fruisce dei servizi messi a disposizione dagli host

Classificazione delle reti Reti locali LAN ( Local Area Network ) Coprono un’area circoscritta alla struttura aziendale. Condivisione dati e software rilevanti alle attività aziendali. Condivisione dispositivi hardware quali stampanti laser, modem etc. Velocità trasmissiva da 10 Mbps a 100 Mbps

Classificazione delle reti Reti metropolitane MAN ( Metropolitan Area Network ) Estensioni delle LAN in ambito urbano spesso con dorsali in fibra ottica. Velocità trasmissiva da 10 Mbps a 100 Mbps Reti geografiche WAN( Wide Area Network ) Reti geograficamente di estese dimensioni. Un limite di tale estensione è la velocità di funzionamento per l’utilizzo delle infrastrutture esistenti, generalmente il servizio telefonico

Classificazione delle reti Rete geografica WAN LAN Router LAN LAN

Tecnologie di comunicazione Simplex T R Half-duplex T/R R/T Full-duplex T/R R/T

Topologie di rete Topologia : disposizione degli oggetti nello spazio

Topologie di rete Due nodi possono essere messi in comunicazione : con una connessione fisica quando è presente un canale che li collega in modo diretto con una connessione logica quando si sfrutta più di una connessione fisica, tipica delle reti geografiche Fisica Logica

Topologie di rete Topologia di rete : l’insieme dei collegamenti fisici e logici in una rete Le disposizioni standard per le reti sono : Reti a stella Reti ad anello Reti a bus

Rete a stella : Ogni dispositivo può accedere in modo indipendente al canale. E’ diventata la struttura più utilizzata sulle reti LAN moderne basate sullo standard IEEE802.3 (Ethernet) data la sua facile implementazione e la facilità con cui si può riconfigurare la rete locale. Il centro-stella è di solito rappresentato da un dispositivo di rete (Hub o Switch) con funzioni di collettore dei cavi provenienti dai vari sistemi

Rete ad anello :La topologia ad anello o ring prevede un anello (che può essere fisico o logico) su cui viaggiano i pacchetti informativi trasmessi dalle varie stazioni. Questa topologia, implementata soprattutto nelle reti Token Ring è oggi in disuso per la difficoltà di riconfigurazione ed intervento in caso di aggiornamenti o guasti.  

Rete a bus: La topologia a bus vede i sistemi connessi ad un unico mezzo fisico che costituisce l'elemento di interconnessione. Semplici da realizzare e poco costose.

Caratteristiche delle reti locali Le reti locali rappresentano una necessità per molte realtà produttive, per questo motivo, le LAN si sono evolute sviluppando caratteristiche sempre migliori quali: Alte velocità: fino a 100 Mbps Basse probabilità d’errore: le reti LAN, a causa delle estensioni ridotte e dei mezzi fisici utilizzati, possono consentire di raggiungere probabilità d’errore molto basse.  

Caratteristiche delle reti locali Elevata affidabilità : le reti locali, se opportunamente progettate, possono continuare ad operare anche in presenza di guasti o malfunzionamenti di alcuni apparati; Espandibilità : le reti locali possono essere progettate in modo da crescere nel tempo secondo le esigenze dell’utente senza significativi cambiamenti della rete; Basso costo : le reti locali hanno ormai raggiunto una elevata diffusione in tutti gli ambienti e presentano, per questo motivo, un costo complessivo abbastanza modesto  

Tecniche di commutazione Nella sua forma più semplice, la comunicazione di dati ha luogo tra due nodi che sono direttamente connessi da un qualche mezzo trasmissivo. Spesso, tuttavia, non è realistico che due dispositivi siano direttamente connessi; la comunicazione è invece ottenuta trasmettendo i dati dalla sorgente alla destinazione attraverso una serie di nodi intermedi. Le due tecniche sono : Commutazione di circuito Commutazione di pacchetto

Tecniche di commutazione La commutazione di circuito comporta una reale connessione fisica tra due stazioni comunicanti realizzata attraverso la connessione di nodi intermedi sulla rete. Ogni comunicazione coinvolge tre fasi: apertura della connessione. Prima che i dati possano essere trasferiti deve essere stabilito un cammino che collegherà il mittente ed il destinatario per tutto il tempo necessario a trasmettere i dati. L'uso del cammino è esclusivo e continuo; trasferimento dei dati; chiusura della connessione.

Tecniche di commutazione L’esempio più comune di rete a commutazione di circuito è la rete telefonica. La commutazione di circuito in certi casi può rivelarsi inefficiente dato che, per tutta la durata della connessione, la capacità del canale trasmissivo è interamente dedicata anche se non viene trasferito alcun dato Connessione fisica Centrale di commutazione

Tecniche di commutazione La commutazione di pacchetto non comporta l’attivazione di una linea di comunicazione dedicata fra un computer ed un altro, massimizzando così l'utilizzazione dei mezzi trasmissivi impiegati. L'informazione da trasmettere è suddivisa in pacchetti ; ad ognuno di essi viene aggiunta un’intestazione che contiene tutta l'informazione necessaria affinchè il pacchetto sia inoltrato alla sua destinazione finale. I pacchetti vengono inviati individualmente attraverso la rete e vengono poi riassemblati nella loro forma originale quando arrivano sul computer di destinazione.

Tecniche di commutazione Il pacchetto è costituito da due parti : la parte dei dati e da una intestazione ( header) M D P Dati Pacchetti Nodi

Il modello ISO/OSI necessità di operare una standardizzazione Nella progettazione e nella realizzazione delle reti si fa riferimento ad alcuni aspetti teorici e formali che sono stati fissati come standard a livello internazionale , tale modello è stato definito con la sigla OSI ( Open System Interconnection ) dall’ ISO ( Organismo internazionale per gli standard : International Standards Organization ). necessità di operare una standardizzazione esigenza di espandere le reti verso dimensioni planetarie

Il modello ISO/OSI Il concetto base dell’architettura OSI consiste nel suddividere in strati funzionali o livelli le funzioni che un sistema di elaborazione deve intraprendere affinché un suo processo applicativo cooperi con uno residente su un sistema remoto. Ogni livello fornisce servizi al livello superiore aggiungendo "valore" ai servizi forniti dai livelli inferiori

Il modello ISO/OSI All’ interno del modello OSI l'informazione che deve essere inviata da un sistema all’altro passa da un livello a quello immediatamente inferiore, il quale eseguirà le funzioni che gli sono proprie ed aggiungerà alle informazioni pervenutigli dal livello superiore delle proprie informazioni di controllo prima di passare i dati al livello sottostante. Questo processo si ripete sino a quando non si giunge al livello piu` basso.

I livelli del modello ISO/OSI Host A Host B Applicazione Applicazione 7 Presentazione Presentazione 6 Sessione Sessione 5 Trasporto Trasporto 4 Rete Rete 3 Dati Dati 2 Fisico Fisico 1

I sette livelli del modello ISO/OSI Connessione fisica: struttura elettronica che realizza il collegamento e aspetti tecnici delle interconnessioni Livello fisico 1 Composizione dei messaggi per la trasmissione, controllo della integrità dei messaggi ricevuti. Strutturazione dei messaggi sotto forma di pacchetti Data Link 2 Instradamento dei messaggi, assegnazione dell’ indirizzo, individuazione del percorso ottimale Rete 3 Spostamento dei dati da un nodo all’altro. Frammentazione dei pacchetti per adattarli a standard diversi, correzioni degli errori 4 Trasporto Interazione tra sistema operativo con i livelli inferiori, interfaccia tra l’utente e la rete, procedure di accesso ai servizi di rete Sessione 5 6 Decodifica delle informazioni per renderle visualizzabili sui normali dispositivi di output ( video, stampanti ) Presentazione 7 Tale livello fornisce infatti gli strumenti per utilizzare i livelli sottostanti all’interno dei programmi applicativi. Applicazione

I mezzi trasmissivi I mezzi trasmissivi più frequentemente utilizzati nella cablatura delle reti sono i seguenti: cavo coassiale; doppino telefonico - twisted pair fibra ottica; segnali radio o raggi di luce infrarossa (wireless LAN).

Codifica dei dati dato : entità che racchiude un significato segnale : codifica elettrica dei dati trasmissione : comunicazione dei dati attraverso l’elaborazione dei segnali La codifica dei dati è l’operazione di trasformazione dei dati per renderli più idonei al mezzo trasmissivo.

Segnale analogico e digitale Un segnale analogico e` un'onda elettromagnetica che varia con continuita` e che puo` essere trasmesso sopra una larga varieta` di mezzi; esempi sono i cavi quali il doppino telefonico, il cavo coassiale, la fibra ottica e la propagazione nell'atmosfera o nello spazio. Un segnale digitale e` una sequenza di impulsi che possono invece essere trasmessi solo attraverso un cavo.

Segnale analogico e digitale 1 1 1 Segnale digitale Segnale analogico

Modem Per fare comunicare i computers utilizzando la rete telefonica, cioè per trasmettere su rete telefonica i segnali digitali è indispensabile tradurli in segnali analogici. A tale scopo tra gli elaboratori e le linee telefoniche vengono inseriti particolari dispositivi chiamati modem (modulatori /demodulatori), i quali hanno un duplice compito: convertono i dati digitali in un segnale analogico che possa venire trasmesso sulle usuali linee telefoniche convertono i segnali analogici ricevuti tramite la linea telefonica in segnali digitali che possano essere trattati dal computer.

Modem Linea telefonica Modem Modem

Interconnessione di più reti Internetworking : collegamento di due o più reti per superare i limiti della singola rete locale quali la sua estensione, il numero dei sistemi connessi sulla Lan e la quantità di traffico. Le reti possono essere interconnesse in vari modi. I dispositivi usati sono: repeater bridge e router switch gateway.

Interconnessione di più reti Un repeater e’ un dispositivo che riceve i segnali su una porta , li amplifica e li ritrasmette su tutte le altre porte senza esaminarli. Infatti tale dispositivo si limita a "copiare" segnali elettrici (incluso il rumore) da un segmento della rete al successivo. I repeater operano al Livello Fisico dell’OSI, e non hanno alcuna capacita’ di filtrare il traffico o di tradurre i pacchetti.

Interconnessione di più reti I bridges e i routers sono entrambe apparecchiature utilizzate per collegare insieme differenti LAN o segmenti di LAN allo scopo di estendere l’area geografica che una rete puo’ coprire. I bridges filtrano i pacchetti tra le LAN semplicemente decidendo per ogni pacchetto che ricevono se inoltrarlo oppure no. Se la destinazione di un pacchetto è una stazione che si trova sullo stesso segmento su cui è connesso il mittente del pacchetto, quest’ultimo non è inoltrato. Se invece il pacchetto è diretto ad una stazione che si trova su un’altra LAN connessa ad una differente porta del bridge il pacchetto sarà inoltrato a quella porta.

Interconnessione di più reti Il router (instradatore) non solo inoltra i pacchetti da una rete ad un'altra, ma prende anche delle decisioni sul percorso che tali pacchetti dovrebbero seguire. Infatti tale dispositivo, in funzione di opportuni algoritmi di instradamento, inoltra un pacchetto da una LAN ad un’altra cercando di ottimizzarne il percorso in funzione di parametri quali il costo della tratta, la velocità trasmissiva associata ad un certo link, etc.. I routers sono apparecchiature più complesse e tipicamente più costose dei bridges.

Interconnessione di più reti Gli switches sono usati per aumentare la performance di una rete segmentando reti grandi in reti locali piu’ piccole e meno congestionate. Avere segmenti più piccoli significa che poche stazioni competono per avere l’accesso al mezzo trasmissivo; Gli switches aumentano la performance di rete fornendo ad ogni porta una larghezza di banda dedicata

Interconnessione di più reti I gateway sono elementi di comunicazione usati nell'interconnessione di reti locali tra loro eterogenee, sia su scala locale che su scala geografica, a cui possono essere affidate complesse funzioni di conversione di protocolli, rappresentazione dati e modalità di accesso a risorse in maniera trasparente alle singole reti (ad esempio rendono possibile collegare direttamente una rete a commutazione di pacchetto con una a commutazione di circuito).

Il protocollo TCP/IP Il problema di ogni processo di comunicazione è la definizione di un linguaggio comune che sia condiviso tra i diversi soggetti della comunicazione. In ambito telematico un protocollo di comunicazione definisce le regole comuni per manipolare e scambiare informazioni tra diversi sistemi che usano architetture e ambienti anche diversi tra loro. Il protocollo o meglio la famiglia di protocolli che ha permesso il funzionamento di questa società multietnica viene indicato con il termine TCP/IP.

Il protocollo TCP/IP Il protocollo non specifica in due livelli più bassi e questo significa che il protocollo IP si può innestare su qualunque livello sottostante, quindi su qualunque LAN. Applicazione Applicazione Presentazione Sessione Trasporto TCP Rete IP Data Link Rete Fisico

Il protocollo TCP/IP Il TCP/IP quindi può appoggiarsi indifferentemente su una Ethernet, su una linea telefonica, fibra ottica etc. IP ( Internet Protocol ) e TCP ( Transport Control Protocol ) sono i due protocolli più rappresentativi della famiglia In fase di invio i dati partono dal livello delle applicazioni, e passano in sequenza attraverso la pila di strati. Ogni strato è gestito da uno o più protocolli. Il protocollo del singolo strato aggiunge le informazioni che gli competono in un header e poi passa tutto al livello inferiore. Al momento della ricezione avviene il meccanismo contrario come una sorta di scatole cinesi.

L’Internet Protocol e gli indirizzi di rete La trasmissione dei dati e la gestione dei dati sono governati dal protocollo IP. Esso ha il compito di impacchettare i dati in uscita e di inviarli, trovando la strada migliore per arrivare a destinazione. Tutto questo è possibile grazie ad uno schema di indirizzamento basato su un sistema di indirizzi numerici univoci. Gli indirizzi IP sono costituiti da una sequenza di quattro numeri decimali, ciascuno di tre cifre. Un esempio è: 193.181.31.43 I quattro numeri sono memorizzati con 4 Byte, cioè 32 bit; ciascuno dei quattro numeri può variare dunque da 0 a 255.

L’Internet Protocol e gli indirizzi di rete L’indirizzo IP noto come IPv4 rispecchia questa caratteristica: la parte sinistra indica una certa sottorete nell’ambito di Internet, e la parte destra indica il singolo host di quella sottorete. La distribuzione dei 4 byte tra indirizzo di rete e indirizzo di host dipende dalla classe della rete. Esistono tre classi principali A,B,C. Una rete di classe A, ad esempio utilizza il primo byte per indicare la rete, e i restanti tre per indicare i singoli nodi.. Una rete di classe C invece usa i primi tre per indicare la rete e l’ultimo per l’host. Inoltre, poiché il riconoscimento viene effettuato sul primo byte, esistono dei vincoli sul valore che esso può assumere.

L’Internet Protocol e gli indirizzi di rete 7 8 31 A Rete Host 15 16 31 B 1 Rete Host 23 24 31 C 1 1 Rete Host Indirizzi IP di classe A = 128 da 1 a 127 16 Mega Host Indirizzi IP di classe B = 16384 65534 Host Indirizzi IP di classe C = 2097152 254 Host