Le reti di computer Concetto di rete e classificazioni Modello ISO-OSI.

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1 Le reti di computer Concetto di rete e classificazioni Modello ISO-OSI

2 Le reti Una rete di computer (o computer network) è un insieme di due o più computer in grado di trasmettere dati tra di loro Questi computer sono chiamati “host” o nodi

3 Le reti – Alcuni termini Telecomunicazione: tecnologie di trasmissione a distanza di informazioni Telematica: tecnologie che permettono sia la trasmissione che l’elaborazione di dati Evoluzione delle reti: da sistemi centralizzati a sistemi distribuiti Utilità: Condivisione di risorse hardware Condivisione di risorse hardware Condivisione di file Condivisione di file Condivisione di programmi e servizi Condivisione di programmi e servizi

4 Non esiste una classificazione univoca delle reti ma i seguenti aspetti hanno una particolare importanza Organizzazione Organizzazione Scala Scala Tecnologia di trasmissione Tecnologia di trasmissione Le reti - Classificazioni

5 Le reti - Organizzazione Esistono due tipologie di reti: Reti client – server Reti peer to peer

6 La struttura client – server Reti client – server Applicazioni client – server

7 Reti client - server COMPUTER SERVER COMPUTER CLIENT Richiesta di servizio Fornitura del servizio Elaboratore che può essere condiviso dagli altri computer collegati in rete: Server gestore dei dati (file server) Server di stampa (printer server) Server di comunicazione (permette l’accesso ad altre reti locali o ad Internet) Elaboratore che usa le risorse messe a disposizione dal server

8 Applicazioni client - server PROGRAMMA SU COMPUTER SERVER PROGRAMMA SU COMPUTER CLIENT Richiesta di servizio Fornitura del servizio

9 Reti peer to peer COMPUTER 1 COMPUTER 2 Condivisione delle risorse

10 Le reti - Scala Le reti vengono distinte in base alla distanza dei calcolatori: LANMANWAN

11 Le reti - Scala LAN (Local Area Network) Un insieme di computer collegati tra loro e disposti all’interno di un edificio o di edifici contigui. Sono generalmente di dimensioni ridotte Si possono distinguere a seconda della tipologia (punto-a-punto, ad anello, a stella,…)

12 Le reti - Scala MAN (Metropolitan Area Network) E’ un’estensione della LAN in ambito urbano.

13 Le reti - Scala WAN (Wide Area Network) E’ una rete geografica senza limitazioni di dimensione.

14 I dispositivi che formano una rete possono essere collegati tra loro in vari modi che determinano l’architettura o topologia della rete La topologia della rete determina la modalità di trasmissione dei dati all’interno della rete Topologia: disposizione degli oggetti fisici nello spazio Tecnologia di trasmissione

15 Reti punto a punto (point-to-point) Consistono di molte connessioni individuali tra coppie di elaboratori Consistono di molte connessioni individuali tra coppie di elaboratori Tecnologia di trasmissione - Tipologia dei collegamenti

16 Reti multipunto (multipoint) E’ possibile collegare più nodi utilizzando una stessa linea E’ possibile collegare più nodi utilizzando una stessa linea Tecnologia di trasmissione - Tipologia dei collegamenti

17 Reti broadcast Viene usato un unico canale trasmissivo da tutti i nodi (esempio trasmissioni via satellite) Tecnologia di trasmissione – Tipologia dei collegamenti

18 Reti ad anello I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati Tecnologia di trasmissione - Topologia

19 Il segnale emesso da un nodo passa al nodo successivo; se non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente, finché non raggiunge il destinatario Tecnologia di trasmissione - Topologia

20 Reti a stella I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto host I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto host Host Tecnologia di trasmissione - Topologia

21 Le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso il nodo host che provvede a smistarle verso il nodo destinazione Host Tecnologia di trasmissione - Topologia

22 Reti lineari (bus) Hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da tutte le macchine della rete Hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da tutte le macchine della rete I messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l’elaboratore destinatario elaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno I messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l’elaboratore destinatario elaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno Reti ad albero Tecnologia di trasmissione - Topologia

23 Tecniche di commutazione Commutazione di circuito: si stabilisce un collegamento fisico tra i due utenti stabile e riservato per tutta la durata della comunicazione Commutazione di messaggio: imbustamento del messaggio ed instradamento Commutazione di pacchetto: suddivisione del messaggio in pacchetti imbustamento di ogni pacchetto ed instradamento occupato solo per il tempo della trasmissione occupato solo per il tempo della trasmissione velocità diverse velocità diverse

24 L’uso fondamentale di una rete L’uso fondamentale di una rete è quello di consentire la comunicazione tra i nodi I nodi si scambiano dei dati sotto forma di messaggi codificati in forma digitale Ogni messaggio è caratterizzato da un mittente, un destinatario, e un insieme di informazioni che costituiscono il corpo del messaggio

25 Tecniche di commutazione Esempio: A deve spedire a C 30 Mb B deve spedire a D 5 Kb Pb. lunghi trasferimenti bloccano anche calcolatori con trasferimenti brevi Soluzione: Suddivisione in pacchetti A BC D

26 Comunicazione nelle reti Affinché questa comunicazione possa avvenire in modo corretto si deve definire un protocollo di comunicazione Come nella vita reale si stabiliscono delle convenzioni per il comportamento tra gli individui, nel caso della comunicazione tra gli elaboratori un protocollo definisce quell’insieme di regole che il nodo mittente e il nodo destinatario devono seguire per interagire tra loro Come nella vita reale si stabiliscono delle convenzioni per il comportamento tra gli individui, nel caso della comunicazione tra gli elaboratori un protocollo definisce quell’insieme di regole che il nodo mittente e il nodo destinatario devono seguire per interagire tra loro

27 Comunicazione nelle reti – protocolli Un protocollo fornisce delle funzionalità per: Indirizzamento (addressing) Indirizzamento (addressing) Instradamento (routing) Instradamento (routing) Gestione di eventuali errori di trasmissione (error detection, error recovery, sequence control) Gestione di eventuali errori di trasmissione (error detection, error recovery, sequence control) Gestione della velocità di comunicazione (flow control) Gestione della velocità di comunicazione (flow control)

28 Comunicazione nelle reti – protocolli Un protocollo “monolitico” che realizzi tutte le funzionalità necessarie per la comunicazione tra elaboratori in rete è difficile da realizzare Inoltre, se cambia qualche componente della rete, si deve modificare l’intero protocollo Per ridurre la complessità di progettazione la maggior parte dei protocolli è organizzata come una serie di livelli Il numero dei livelli, il loro nome, le funzionalità differiscono da una rete ad un’altra Il numero dei livelli, il loro nome, le funzionalità differiscono da una rete ad un’altra

29 Comunicazione multilivello Qualcosa di simile accade nei protocolli di comunicazione tra calcolatori Si ipotizzano dei livelli e Il livello n di un calcolatore comunica (virtualmente) con il livello n di un altro calcolatore Il livello n di un calcolatore comunica (virtualmente) con il livello n di un altro calcolatore In realtà nessun dato viene trasferito da un livello n ad un altro (n>1) ma passa ad un livello sottostante Un protocollo di livello n svolge le sue funzioni usando i servizi forniti dal livello n-1 e fornisce i servizi al livello n+1 Un protocollo di livello n svolge le sue funzioni usando i servizi forniti dal livello n-1 e fornisce i servizi al livello n+1

30 Comunicazione multilivello Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia Le convenzioni usate nella conversazione sono il protocollo Si tratta di un accordo tra i partecipanti su come deve avvenire la comunicazione Si tratta di un accordo tra i partecipanti su come deve avvenire la comunicazione Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che serve per il trasferimento dei dati

31 Comunicazione multilivello: ISO - OSI Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello ISO: International Organization for Standardization OSI: Open System Interconnection Application Presentation Session Transport Network Data link Physical

32 Comunicazione multilivello: ISO - OSI Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello OSI: Open Standard Interconnection Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Servizi per utilizzo delle rete Comunicazione end-to-end Indirizzamento, routing tra reti Per esempio:

33 Comunicazione multilivello: ISO - OSI Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Schede di rete Hub (ripetitori) Switch Bridge router Applicazione Conversione dati Dialogo Controllo del flusso Instradamento Datagrammi Corretta Trasmissione tra 2 nodi Trasmissione singoli bit

34 Protocolli (1) I nodi di una rete si scambiano informazioni utilizzando una serie di regole predefinite chiamate protocolli

35 Protocollo TCP/IP Processo / Applicazione TCP IP Collegamento Dati / Fisico

36 Protocollo TCP/IP TCP: Trasmissione (sequenza) Trasmissione (sequenza) Affidabilità (acknowledgment) Affidabilità (acknowledgment) Controllo del flusso (intasamento linee) Controllo del flusso (intasamento linee) Orientato alla connessione Orientato alla connessioneIP: Indirizzamento, instradamento e controllo Indirizzamento, instradamento e controllo Orientato ai datagrammi Orientato ai datagrammi

37 Protocolli (2) Protocolli a livello applicativo Protocolli a livello di trasporto Protocolli a livello di rete

38 Protocolli (3) Protocolli a livello applicativo HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)

39 Protocolli (4) Protocolli a livello di trasporto TCP (Transmission Control Protocol)

40 Protocolli (5) Protocolli a livello di rete IP (Internet Protocol)

41 HTTP HyperText Transfer Protocol Web server (demone http) Browser su client Richiesta della pagina Trasmissione della pagina

42 HTML (1) Le pagine web sono scritte in un linguaggio chiamato HTML (HyperText Markup Language).

43 HTML (2) <HTML><HEAD> Appunti Internet Appunti Internet </HEAD><BODY> Questa è una pagina Web Questa è una pagina Web Questo è un link Questo è un link ad una pagina presso un diverso server ad una pagina presso un diverso server </DIV></BODY></HTML>

44 Indirizzo IP (1) Problema : Come garantire che ciascun calcolatore abbia un identificativo univoco? Soluzione: assegnare a ciascun calcolatore collegato ad Internet un indirizzo univoco, detto indirizzo IP, per ogni rete a cui quel calcolatore appartiene.

45 Indirizzo IP (2) Un indirizzo IP è formato da 4 numeri che possono variare da 0 a 255 : 158.110.6.10 62.177.1.107

46 Indirizzi IP Clas se Subnet Mask predefinita Prime cifre binarie Indirizzo Rete Indirizzo Host A255.0.0.001.0.0.0126.0.0.00.0.1255.255.254 B255.255.0.010128.x.0.0191.x.0.00.1255.254 C255.255.255.0110192.x.x.0233.x.x.01254 Classe D usata per trasmissioni multicast Classe E riservata per applicazioni speciali future

47 Internet Le radici di Internet: la rete ARPAnet Cosa non è internet Internet “rete di reti” Il World Wide Web

48 Le radici di Internet (1) La rete ARPAnet Origini: Stanford Research institute Università della California Università dello Utah 1969 Charley Kline crea il primo collegamento telefonico da computer a computer fra l'Università della California di Los Angeles e lo Stanford Research Institute (i primi due nodi di Internet: la prima applicazione che abbia mai funzionato su internet fu una sessione Telnet.Charley KlineTelnet 1969 si aggiunsero alla connessione l'università di Santa Barbara e dello Utah, rispettivamente il terzo e quarto nodo

49 Le radici di Internet (2) La rete ARPAnet Scopo: Sviluppo di una rete strategica di computer in grado di sopravvivere ad una catastrofe nucleare o di altro tipo.

50 Le radici di Internet (3) 1950 ARPA: rete di computer ARPAnet ( Advanced Research Projects Agency) 1962 rete a commutazione di pacchetto (Paul Baran); primo collegamento tra Univ. Michigan e Wayne X.25 1969 nascita di Internet 1970 Posta Elettronica 1971 protocollo ALOHA (collegamento via etere) 1973 Vincent Cerf (Standford Univ.) definisce la struttura di Internet; inizia ricerca sui protocolli di comunicazione; 1 a connessione internazionale tra univ.inglese e norvegese 1983 tutte le macchine in ARPANET usano TCP/IP; univ. Wisconsin crea servizio DNS 1990 ARPANET confluisce in Internet; backbone; 600.000 hosts; CERN sviluppa ipertesto e HTML 1991 WWW 1993 Browser Mosaic (NCSA) e primo sito WEB 1994 Motore di ricerca yahoo; Netscape 2002 600 milioni di utenti 2005 60 milioni di siti WEB

51 Internet “rete di reti” Quando alcuni calcolatori vengono posti nelle condizioni di comunicare tra di loro, si ha una rete. Una rete può essere collegata ad un'altra rete.

52 World Wide Web (1) I principi fondamentali alla sua base sono: Ipertestualità Standardizzazione del formato Predisposizione per la multimedialità

53 World Wide Web (2) Ipertestualità La possibilità di consultare un documento diverso seguendo dei collegamenti tra un punto nel documento (questo punto viene definito link) che si sta consultando ed un documento ad esso collegato.

54 World Wide Web (3) Standardizzazione del formato La presenza di un modo relativamente semplice (da capire e da applicare) per preparare i documenti che si vogliono pubblicare, indipendente dalla piattaforma (ossia utilizzabile con i più svariati tipi di calcolatori e sistemi operativi) e da un particolare programma.

55 World Wide Web (4) predisposizione per la multimedialità Capacità di trattare sia documenti testuali tradizionali sia qualsiasi altro tipo di contenuto digitale (immagini, audio, video).

56 La connessione ad internet Protocolli Indirizzo IP URL Internet provider

57 I servizi di internet Internet non è solo www !!!!

58 Cosa si può fare su Internet controllare un elaboratore remoto (telnet, ssh) trasferire file (file transfer protocol FTP) partecipare a conferenze virtuali (newsgroups e mailing lists) comunicare in tempo reale sia in modalità testo (chat, IRC), sia in audio/video

59 Cosa si può fare su Internet utilizzare applicazioni di rete (desktop virtuali) accedere a contenuti multimediali (audio e video streaming) condividere documenti (peer.to.peer file sharing)...e fare molto altro. Molte applicazioni usano protocolli di comunicazione basati su TCP e IP.

60 Ricerche su web Come trovare la pagina o il documento che ci interessa?

61 Ricerche su web Media tradizionali (riviste, giornali, tv) Messaggi di posta elettronica Pagine di altri siti Indici sistematici Motori di ricerca Motori di ricerca specializzati per argomento Meta-motori

62 Motori di ricerca (1) Sono siti web che permettono di fare delle ricerche in enormi indici creati ed aggiornati nel tempo mediante la scansione, da parte di agenti software appositamente creati, di un numero considerevole di pagine web. programma può filtrare ulteriormente il risultato della ricerca avvalendosi del pulsante Verify Links impiegato per rimuovere dalla lista i collegamenti inattivi.

63 I periodici elettronici (1) E-journal a pagamento E-journal gratuiti I nuovi e-journal