Reti di calcolatori e Internet PARTE IV Reti di calcolatori e Internet

Obiettivi della IV parte del corso Evoluzione dei sistemi di calcolo e organizzazione del lavoro informatico in azienda Reti di computer: aspetti tecnologici reti locali reti geografiche Internet tecnologia servizi Informatica Generale

Evoluzione dei sistemi di calcolo Local batch (elaborazione locale a lotti) Remote batch (elaborazione remota a lotti) Time sharing (ripartizione di tempo) Personal computing LAN (Local Area Network = rete locale) Internet, intranet, extranet Informatica Generale

Organizzazione basata su mainframe  solo grandi aziende Local batch Organizzazione basata su mainframe  solo grandi aziende Presenza in azienda di un “centro EDP” Schema di lavoro management programmatori perforatori computer operatori L’operatore gestisce una coda fisica di lavori da eseguire Informatica Generale

Primi problemi di sicurezza Remote batch Organizzazione basata su terminali scriventi (in seguito videoterminali) collegati (eventualmente via modem) al mainframe Centro EDP ridotto Schema di lavoro Primi problemi di sicurezza management programmatori computer Il computer gestisce una coda elettronica di lavori Informatica Generale

Prima organizzazione veramente interattiva Schema di lavoro Time sharing Prima organizzazione veramente interattiva Schema di lavoro Tempo di attesa dipende da #utenti collegati Persistono i problemi di programmazione e aumentano i problemi di sicurezza Programmatore/utente Mainframe o minicomputer Informatica Generale

Batch vs time sharing P1 P2 P3 Quanti di tempo (time slice) Tempo Informatica Generale

Terminali intelligenti Problema con i terminali “stupidi” (dumb): guasto (alle linee o al computer centrale)  impossibilità di lavorare Terminali intelligenti hanno capacità di calcolo locali (sono precursori dei PC) Esempio: operazioni locali presso sportello bancario Migliorano i servizi ma non le procedure informatiche Informatica Generale

Personal computing (anni ‘80) Cambia il rapporto fra management e centro EDP Migrazione di applicazioni dal mainframe (o minicomputer) al PC elaboratori di testi fogli elettronici Il “grosso” delle procedure aziendali rimane sul mainframe Informatica Generale

Problemi del personal computing aziendale Isolamento dei decisori (manager che elabora in modo diretto le proprie informazioni) Difficile interscambio di informazioni Uso inefficiente delle risorse stampanti licenze software Informatica Generale

Reti locali (1a fase, seconda metà anni ‘80) PC collegati fra loro e al computer aziendale centrale Condivisione di risorse fisiche Inizia l’era dell’automazione d’ufficio Fogli elettronici ed elaboratori di testi Posta elettronica Programmi per la gestione dei progetti PC come terminale intelligente per il computer aziendale Informatica Generale

Reti locali (2a fase, anni ‘90) Computer centrale sostituito da uno o più server file server (repositorio di file e database) terminal server (esegue parte delle applicazioni) Architettura delle applicazioni client (gira sul PC) server (gira sul server) Informatica Generale

Vantaggi di LAN + modello client-server Il controllo ritorna completamente nelle mani dell’amministratore del sistema aggiornamenti coerenti specializzazione dei client protezione Maggiore economicità costo licenze manutenzione software Informatica Generale

Fase attuale: LAN + modello client-server + reti geografiche LAN collegate su scala geografica Rete proprietaria oppure intranet Possibilità di trasferimento dati fra cliente e fornitore LAN3 LAN1 Router Router Router LAN2 Informatica Generale

Finalità di una rete (riepilogo) Condivisione di risorse (dispositivi fisici, dati, programmi) Comunicazione fra utenti (posta elettronica) Maggiore affidabilità (capacità di elaborazione locale) Maggiore economicità (attraverso la condivisione e i minori costi di manutenzione e aggiornamento software) Trasferimento e pubblicazione dati Informatica Generale

Reti di calcolatori: definizioni Local Area Network: i computer risiedono in uno stesso edificio o in un gruppo di edifici adiacenti (es. un campus) Metropolitan Area Network: i computer risiedono nella stessa area urbana Wide Area Network: i computer possono risiedere anche in continenti diversi Internetwork: collegamento di reti diverse (l’esempio paradigmatico è Internet) Informatica Generale

Sistema di comunicazione di messaggi Trasmissione dati Sistema di comunicazione di messaggi Tipo di messaggio e tipo di canale possono essere differenti (analogici o digitali) Problema fondamentale: efficienza e affidabilità Sistema di trasmissione Sorgente Destinatario Trasmettitore Canale Ricevitore Informatica Generale

Conversione analogico/digitale  modem Messaggi e segnali Consideriamo solo messaggi digitali: …1001110101…  segnale digitale: … …  segnale analogico: Conversione analogico/digitale  modem 0  0 volt 1  5 volt 0  1180 Hz 1  980 Hz Informatica Generale

Canale di comunicazione Tipo di mezzo guidato non guidato Velocità di trasmissione (bit/sec) Attenuazione  necessità di ripetitori Problemi di interferenza  maggiori nei mezzi non guidati (pensare alla radio) Informatica Generale

Principali mezzi e relative velocità Doppino telefonico (fino a 100Mbit/sec) reti locali Cavo coassiale (fino a 500Mbit/sec) TV via cavo Fibra ottica (oltre 2 Gbit/sec) reti locali e geografiche telecomunicazioni (TV e telefono) Onde elettromagnetiche (ordine Tbit/sec) comunicazioni via satellite Informatica Generale

Caratteristiche della comunicazione Tecnica di trasmissione sincrona o asincrona Tipo di collegamento half duplex o full duplex Multiplexing a divisione di tempo o di frequenze modulazione di frequenza Tipo delle linee dedicate o commutate Informatica Generale

Topologia delle reti Bus Stella W W W W S P P Terminatore W = workstation S = server P = stampante W W Hub W S P P Informatica Generale

Topologia delle reti (2) Anello Irregolare W W W S P P P P P P P P P Informatica Generale

Reti geografiche (punto a punto) Topologia irregolare Router: LAN2 Router LAN1 LAN5 Router Router Router LAN4 Router Router LAN7 LAN3 Router LAN6 Attacchi rete Attacchi modem Informatica Generale

Instradamento dei messaggi Commutazione di circuito attivazione del cammino comunicazione dati disattivazione del cammino Commutazione di pacchetto messaggio diviso in “pacchetti” di dimensione limitata i pacchetti viaggiano in modo indipend. messaggio “ricomposto” dal destinatario In entrambi i casi deve essere presente un algoritmo di “routing” Informatica Generale

Struttura dei pacchetti 1Kbyte Parte utile del messaggio Mittente Controllo Inizio pacchetto Fine pacchetto Destinatario Informatica Generale

Classificazione delle reti geografiche Rete Interna Esterna Chiusa Aperta Proprietaria Proprietaria (AoL) Non proprietaria Non proprietaria (Internet) Informatica Generale

Trasmissione di tipo “broadcast” no nodi intermedi di instradamento Reti locali Canale digitale Trasmissione di tipo “broadcast” no nodi intermedi di instradamento hardware/software rice-trasmittente una solo stazione trasmittente (ad ogni dato istante) Metodi di accesso CSMA/CD token ring Informatica Generale

Architettura della comunicazione Protocolli di comunicazione molteplici livelli di cooperazione (dai segnali alla cooperazione fra utenti finali) modello “a strati” Lo standard ISO-OSI (semplificato): 5 strati fisico collegamento dati rete trasporto applicazione Informatica Generale

Il modello ISO-OSI Host Router Router Host protocollo servizi Applicazione Applicazione Trasporto Trasporto Rete Rete Rete Rete Data link Data link Data link Data link Fisico Fisico Fisico Fisico Host Router Router Host protocollo servizi Informatica Generale

Livello fisico: trasmissione dei singoli bit Il modello ISO-OSI (2) Livello fisico: trasmissione dei singoli bit Livello data-link: strutturazione in frame, implementazione di un canale “affidabile” Livello di rete: instradamento dei pacchetti Livello di trasporto: trasferimento dati fra le applicazioni Livello di applicazione: applicazioni di rete (posta elettronica, file transfer, hypertext transfer, …) Informatica Generale

Il software di rete al lavoro Dati dell’utente Dati app. Dati dell’utente Livello dell’applicazione Livello di trasporto (modulo TCP) TCP Dati app. TCP Informatica Generale

Il software di rete al lavoro (2) Livello di rete (modulo IP) IP TCP Dati app. IP TCP Livello data link (scheda) Livello data link (scheda) H IP TCP Dati app. T Livello fisico Livello fisico Informatica Generale

TCP/IP = Transmission Control Protocol/ Internet Protocol I protocolli TCP/IP TCP/IP = Transmission Control Protocol/ Internet Protocol Suite di protocolli impostata sui 5 livelli ISO-OSI Fa parte della “dotazione” dei principali SO (Unix e Windows) È supportato dai costruttori di router È il protocollo di Internet Informatica Generale

L’indirizzamento in Internet Livello di rete di TCP/IP (Internet Protocol) Schema di indirizzamento basato su 32 bit  IP number di 32 bit in ogni pacchetto IP number Indirizzo di rete definito da una “authority” globale 3 classi di reti: A, B e C Host Rete 1 oppure 2 oppure 3 byte Informatica Generale

Classe A: indirizzo di rete su un byte Classi di reti Classe A: indirizzo di rete su un byte ci possono essere fino a 224 host primo byte: 0xxxxxxx Classe B: indirizzo di rete su due byte ci possono essere fino a 216 host primi byte: 10xxxxxx xxxxxxxx Classe C: indirizzi di rete su tre byte ci possono essere fino a 256 host primi byte: 110xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx Informatica Generale

Ancora sugli indirizzi Internet Rappresentazione decimale 4 numeri (uno per byte), separati da . 131.114.4.32, 195.32.43.254 Rappresentazione simbolica sequenza di identificatori separati da . osiris.di.unipi.it, fecfg.isnet.it Domain Name Server: effettua la conversione simbolico-numerica Informatica Generale

Le reti di ricerca in Italia Comprendono università ed enti pubblici di ricerca (come CNR, ENEA e INFN) Per le università gli indirizzi sono del tipo: <organo>.uni<città>.it Esempio: di.unipi.it I numeri di IP sono attribuiti dal GARR (Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca), con sede a Pisa Informatica Generale

Divide il messaggio ricevuto dal livello di applicazione in pacchetti Il protocollo TCP Divide il messaggio ricevuto dal livello di applicazione in pacchetti Aggiunge informazioni che permettono al ricevente: di ordinare correttamente i pacchetti (che possono arrivare in tempi e per strade differenti) verificare l’integrità dei dati Ritrasmette eventuali pacchetti persi o con dati corrotti Informatica Generale

Che cos’è Internet? Una rete (geografica) che collega un numero enorme di reti (locali o geografiche) La caratteristica fondamentale è l’uso di un linguaggio comune (i protocolli TCP/IP) Gateway Reti geografiche LAN Informatica Generale

Aspetti organizzativi di Internet Non esiste un ente proprietario di Internet  garante “morale” (The Internet Society)  commissioni ed enti di coordinamento  diritti solo sulla parte di struttura posseduta Può essere utilizzata per qualunque scopo: ricerca, militare, commerciale, non-profit,... Può essere utilizzata da qualunque tipo di computer Informatica Generale

Organizzazione tipo client-server I servizi di Internet Organizzazione tipo client-server Ogni computer connesso in rete può essere client o server per un determinato servizio Servizi posta elettronica file transfer terminale remoto utilità varie World Wide Web Informatica Generale

La posta elettronica Scambio di messaggi Liste di interesse SMTP POP Rete POP Rete Informatica Generale

Il programma di posta elettronica Informatica Generale

Il programma di posta elettronica (2) Informatica Generale

Il programma di posta elettronica (3) Informatica Generale

Trasferimento file (file transfer protocol) Downloading & uploading Anonymous ftp Ftp shell e attuali interfacce grafiche Integrazione nei browser ftp Rete FTP client FTP server Informatica Generale

Ftp shell Informatica Generale

Ftp con interfaccia grafica Connessione Informatica Generale

Ftp con interfaccia grafica (2) Trasferimento file Informatica Generale

Terminale virtuale (telnet) Terminale alfanumerico di host remoto Accesso a catologhi di biblioteche o di banche dati in genere telnet Rete Terminale remoto host Informatica Generale

Programma di emulazione Informatica Generale

Programma di emulazione (2) Informatica Generale

Ping (verifica se un host è raggiungibile e attivo) Utilità varie Ping (verifica se un host è raggiungibile e attivo) Informatica Generale

Utilità varie (2) Traceroute (determina il cammino effettivamente intrapreso dai pacchetti) Informatica Generale

Modello di “navigazione” in documenti ipertestuali distribuiti World Wide Web Modello di “navigazione” in documenti ipertestuali distribuiti Documento ipertestuale testo immagini e filmati suoni programmi collegamenti (link) Informatica Generale

Protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol) World Wide Web (2) Protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol) WEB server e client supportano altri servizi ftp e gopher posta elettronica http Rete WEB browser WEB server Informatica Generale

Identificazione uniforme delle risorse (URL=Uniform Resource Locator) World Wide Web (3) Identificazione uniforme delle risorse (URL=Uniform Resource Locator) Tipo di protocollo(http,ftp,…) Host (indirizzo IP) Directory nel file system dell’host Documento multimediale Linguaggio HTML (HyperText Markup Language) http://www.fecfg.isnet.it/economia/ec/default.htm Informatica Generale

Problema del recupero di informazione (Information Retrieval) I motori di ricerca Problema del recupero di informazione (Information Retrieval) Milioni di documenti multimediali (“pagine WEB”) autorevolezza rilevanza Ricerca per parole chiave Ricerca in tassonomie di argomenti Informatica Generale

Funzionamento dei motori di ricerca indexing dei documenti uso dei link aggiornamento linguaggio per le ricerche Pagine inesistenti Chi paga i costi?  pubblicità Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (2) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (3) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (4) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (5) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (6) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (7) Informatica Generale

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (8) Informatica Generale

Modello di connessione Calcolatore isolato Rete locale ISP Rete C C C C C R Informatica Generale

Contratto con l’ISP (Internet Service Provider)  costo fisso Costi e problemi Contratto con l’ISP (Internet Service Provider)  costo fisso Costo della linea commutata (si pagano canone e tempo di collegamento) dedicata (si paga un canone più elevato) Problemi di efficienza  larghezza di banda Informatica Generale

Connessione al provider in windows Informatica Generale

Connessione al provider (2) velocità Informatica Generale