Informatica Lezione 9 Psicologia dello sviluppo e dell'educazione (laurea magistrale) Anno accademico: 2006-2007.

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1 Informatica Lezione 9 Psicologia dello sviluppo e dell'educazione (laurea magistrale) Anno accademico: 2006-2007

2 I protocolli Internet: TCP/IP La famiglia di protocolli TCP/IP - cinque livelli: Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

3 I protocolli Internet: TCP/IP IP TCPUDP HTTPFTPSMTPTELNETDNS… … Livello di applicazione Livello di trasporto Livello di rete Livello di collegamento Livello fisico

4 I protocolli Internet: TCP/IP I protocolli del livello di applicazione: –Ruolo: vari funzioni, relativi ai programmi applicativi di Internet usati dagli utenti –Per esempio: SMTP: Simple Mail Transfer Protocol FTP: File Transfer Protocol TELNET HTTP: HyperText Transfer Protocol DNS: Domain Name System –Creano messaggi di vari tipi (per esempio, messaggi di richiesta per la visualizzazione di una pagina web, un messaggio che contiene un’email/una pagina web, ecc.) Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

5 I protocolli Internet: TCP/IP I protocolli del livello di trasporto: –Ruolo: trasferimento dei messaggio dal livello di applicazione dall’origine alla destinazione (da un host a un altro) –In Internet, due protocolli di trasporto: TCP (Transmission Control Protocol): –Garantisce il trasferimento dei messaggi –Controlla il flusso in rete (fa il confronto della velocità tra il mittente e il destinatario) –Frazione il messaggio in frammenti più brevi (pacchetti) UDP: non fornisce nessuna garanzia di consegna di un messaggio (tipicamente usati per la telefonia Internet e la videoconferenza) Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

6 I protocolli Internet: TCP/IP I protocolli del livello di rete: –Ruolo: trasferimento dei pacchetti dall’origine alla destinazione (da un host a un altro) –Due principali componenti: Protocollo IP: definisce l’informazione che deve essere aggiunto al pacchetto per realizzare il trasferimento nella rete Protocolli per instradamento: determinano i percorsi che i pacchetti devono seguire nella rete –Internet è una rete di reti: ognuna può scegliere il proprio protocollo di instradamento –Livello spesso chiamato livello IP Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

7 I protocolli Internet: TCP/IP I protocolli del livello di collegamento: –Ruolo: trasferimento dei pacchetti da un nodo della rete al successivo –Alcuni protocolli del livello di collegamento garantiscono la consegna affidabile –Un pacchetto potrebbe essere gestito da differenti protocolli lungo il suo percorso dall’origine alla destinazione –Esempi: Ethernet, PPP (protocollo punto- a-punto) Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

8 I protocolli Internet: TCP/IP Ethernet: diffuso per le reti locale, in cui un numero di computer condividono un mezzo di comunicazione –Quando un computer vuole comunicare, verifica che il mezzo di comunicazione sia libero e invia il segnale –Se invece si accorge che un altro computer sta trasmettendo, aspetta –Se si verifica un conflitto (due o più computer hanno inviato i loro messaggi contemporaneamente) i computer coinvolti: si fermano aspettano per un tempo T casuale riprovano la trasmissione Lo stesso tipo di gestione di conflitti: anche in reti senza fili (IEEE 802.11) Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

9 I protocolli Internet: TCP/IP I protocolli del livello fisico: –Ruolo: trasferire i singoli bit da un nodo (host, commutatore ecc.) nella rete a un altro –Sono dipendenti dall’effettivo mezzo trasmissivo del collegamento Per esempio, possiamo avere protocolli diversi per tipi di cavi diversi, per collegamenti satellitari diversi, ecc. Applicazione Trasporto Rete Collegamento Fisico

10 Indirizzi IP e DNS Ogni computer collegato in Internet ha un indirizzo unico: il suo indirizzo IP Un indirizzo IP contiene 32 bit, che sono suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascuno –Per esempio: 10000000000101000011111010101011 –Suddivisi in: 10000000 00010100 00111110 10101011 Di solito si usa una rappresentazione formata da 4 numeri decimali (tra 0 e 255) separati da un punto –Per esempio: 128.20.62.171

11 Indirizzi IP e DNS Gli indirizzi IP devono essere univoci –Per questo motivo è stata istituita una organizzazione, Internet Assigned Number Authority, preposta ad assegnare gli indirizzi IP garantendone l’univocità Quando vi collegate ad Internet da casa è il provider (ISP) che vi assegna un indirizzo IP scegliendolo tra quelli che ha acquistato I futuri indirizzi IP consisteranno di sedici numeri per aumentare i numeri degli indirizzi IP disponibili

12 Indirizzi IP e DNS Gli indirizzi IP numerici sono difficili da ricordare Si usano quindi degli indirizzi simbolici che sono più significativi per l’essere umano –di.unito.it, cs.bham.ac.uk, developer.netscape.com Questi nome vengono tradotti in indirizzi IP numerici mediante il Domain Name System (DNS) Gli indirizzi simbolici hanno un formato come quello seguente … nome5.nome4.nome3.nome2.nome1

13 Indirizzi IP e DNS Sono costruiti a partire da uno schema gerarchico di nomi basato sul concetto di dominio gnu comedugovmilnetorgauitzw unitounige dipsych www disi elios www … … www.gnu.org www.di.unito.it root Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4

14 Indirizzi IP e DNS Domini di primo livello (top level): alcuni esempi Non vi è alcuna corrispondenza diretta tra i domini e le reti che costituiscono Internet –Cioè, computer nella stessa rete fisica possono essere in domini logici diversi –Computer in reti fisiche diverse possono trovarsi nello stesso dominio logico comaziende eduuniversità americane govistituzioni governative milistituzioni militari netfornitori d’accesso orgorganizzazioni non-profit …… auAustralia chSvizzera frFrancia itItalia jpGiappone ukRegno Unito ……

15 Indirizzi IP e DNS Anche gli indirizzi di posta elettronica hanno una struttura: –La parta a destra della @ ha una struttura basato sui domini (interpretato dal computer che spedisce il messaggio) –La parta a sinistra della @ è l’identificativo dell’utente (interpretato dal computer che riceve il messaggio) Ogni dominio deve essere in grado di “risolvere i nomi” dei calcolatori di sua competenza Si usano i name server (anche chiamati i server DNS) che gestiscono la corrispondenza tra nomi simbolici e indirizzi IP numerici –I name server sono organizzati in modo gerarchico

16 Indirizzi IP e DNS Quando un’applicazione deve collegarsi ad una risorsa di cui conosce il nome logico (ad es. www.unito.it), invia una richiesta al suo name server locale Il name server locale, se conosce la risposta, la invia direttamente al richiedente Altrimenti interroga il name server di top level (root) –Questo può conoscere l’indirizzo oppure inoltrare l’interrogazione ai suoi figli nella gerarchia Client che fa richiesta: shakespeare.di.unito.it Server dei nomi locale: dns.di.unito.it Server dei nomi di root Server del dominio dns.unito.it

17 Indirizzi IP e DNS Si continua con le interrogazioni fino a quando non si ottiene l’indirizzo IP numerico della risorsa Quando l’applicazione riceve la risposta crea una connessione TCP con la destinazione, usando l’indirizzo IP appena ricevuto Client che fa richiesta: shakespeare.di.unito.it Server dei nomi locale: dns.di.unito.it Server dei nomi di root Server del dominio dns.psych.unito.it

18 Pacchetti IP Abbiamo visto che … –Un ruolo del protocollo TCP è di suddividere il messaggio in frammenti più brevi (pacchetti) –Il protocollo IP definisce l’informazione che deve essere aggiunto al pacchetto per realizzare il trasferimento nella rete Come funziona il trasferimento dei pacchetti in Internet?

19 Pacchetti IP Trasferimento dei pacchetti: –Usiamo un’analogia (da Vincent Cerf, uno dei inventori di Internet): mandare un romanzo da Tahiti alla casa editrice a New York usando solo cartoline postali

20 Pacchetti IP Bisogna spezzare il romanzo in frammenti (ognuno di poche riga) … numerare ogni cartolina (in modo tale che la sequenza corretta può essere ricostruita) … scrivere l’indirizzo della casa editrice (il destinatario) su ogni cartolina … mettere le cartoline nella casella di lettere Poi il servizio postale di Tahiti le invierà alla casa editrice

21 Pacchetti IP Non è detto che tutte le cartoline seguano lo stesso itinerario –Alcuni arrivano a New York via Hong Kong … –… alcuni arrivano a New York via Los Angeles, ecc. Alla casa editrice, la numerazione delle cartoline permette la ricostruzione del romanzo

22 Pacchetti IP Pacchetto IP: contiene lo spazio per scrivere: –Informazione (una quantità limitata) –Un numero progressivo (identificatore) –L’indirizzo IP del destinatario I pacchetti IP sono inviati attraverso Internet uno alla volta Possono seguire percorsi diversi dallo stesso mittente e lo stesso destinatario Giunti la destinazione sono reordinati secondo al numero identificatore

23 Pacchetti IP Un vantaggio della possibilità di seguire diversi percorso in rete: –Nel caso di congestioni in rete (potrebbe essere più efficiente seguire un percorso invece di un altro) –Nel caso di un guasto di un dispositivo di un percorso (in questa situazione, il percorso non è più disponibile) Per visualizzare un percorso tra nostro computer e quello di un sito web: www.traceroute.org

24 Collegare un computer a Internet Un computer è collegato ad Internet tramite un ISP (Internet Service Provider) Tre modi principali per collegare un computer a Internet: –Accesso residenziale –Accesso aziendale o universitarie –Accesso senza fili

25 Collegare un computer a Internet Accesso residenziale: –Sono necessari dei dispositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer: i modem Computer Modem Segnale digitale Segnale digitale Segnale analogico (linea telefonica) MOdulazione DEModulazione Computer Modem

26 Accesso residenziale ISP - per esempio: tiscali.it, aruba.it Il classico collegamento via modem: –Il modem del computer dell'utente deve essere connesso alla rete telefonica (usando un spinotto identico a quello usato per i normali apparecchi vocali) –Per accedere ad Internet, il modem deve comporre il numero del provider –Il provider anche ha un computer (permanentemente) connesso ad Internet tramite un modem –Una connessione tra il computer del utente e il computer del provider è creato

27 Accesso residenziale Il computer del provider abilita l'invio e la recenzione di informazione in Internet al computer dell'utente Per esempio, quando l'utente clicca su un link in una pagina web: –La richiesta per accedere alla nuova pagina passa dal computer dell'utente a quello del provider –... poi dal computer del provider al web server remoto che gestisce la pagina richiesta –... poi il web server manda la pagina al computer del provider –... poi il computer del provider manda la pagina al computer dell'utente

28 Accesso residenziale Modem dial-up: –Usa la stessa linea utilizzata per le normali chiamate telefoniche –Frequenza può raggiungere 56 Kbps (Kilobit per secondo) –Sempre meno diffuso: Negli Stati Uniti, in 2000, 74% del accesso residenziale ad Internet era realizzato tramite modem dial-up In 2006, il percentuale è diventato 36%

29 Accesso residenziale Negli ultimi anni sono diffuse tecnologie come ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) –Un esempio di accesso residenziali a banda larga –Velocità (asimmetrico): Verso l'utente: tipicamente circa 10 Mbps (Megabit per secondo) Verso l'ISP: tipicamente circa 1 Mbps –Progettato per brevi distanze tra i modem residenziali e quelli dell'ISP Permette una frequenza di trasmissione più alta rispetto a quella dei modem dial-up tradizionali

30 Accesso residenziale ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) –Usa tre bande di frequenza non sovrapposte: un canale verso l'utente, un canale verso l'ISP, un canale telefonico ordinaria a due vie

31 Collegare un computer a Internet Accesso aziendali o universitarie (LAN): –I computer sono collegati sotto forma di rete locale (LAN, Local Area Network) –Ethernet è comunemente usato nelle LAN: versione Ethernet di 2006 ha una velocità di 10 Gbps –Intranet: un nome per la rete locale di un'organizzazione –Tramite un computer chiamato gateway, una rete locale (e quindi tutti i computer che contiene) può essere connesse ad Internet

32 Collegare un computer a Internet Accesso senza fili: –Rete senza fili (wireless): una variante di un LAN –Un computer chiamato hub è fisicamente collegato a Internet (forse tramite altri computer e dispositivi nella LAN) –Il hub è capace di ricevere e trasmettere (in broadcast) segnali, solitamente in radiofrequenza –I computer mobili (portali, PDA, ecc.) anche sono in grado di ricevere e trasmettere sulla stessa frequenza –Il protocollo usato dalle reti senza fili funzione come Ethernet (che è anche un protocollo di "broadcast") Per esempio, IEEE 802.11 (velocità della versione di 2003: 54 Mbps)

33 Il WWW WWW (World Wide Web): tutti i web server (che hanno il ruolo di inviare file ai browser) e i loro file I file normalmente sono le pagine web, ma anche possono essere file di audio, filmati ecc. Distinzione tra Internet e il WWW: –Internet: cavi e router che collegano i computer che hanno un indirizzo IP –WWW: un servizio di Internet fornito dal sottoinsieme di quei computer (i web server)

34 Il WWW Una richiesta per visualizzare una pagina web: tramite uno Universal Resource Locator (URL) –Per esempio: –Tre parti principali: Protocollo: http:// indica al computer come gestire i file Nome del server: www.di.unito.it, che è il nome simbolico dell'indirizzo IP del web server della pagina richiesta Percorso della pagina: /~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html identifica il file e la sua posizione nel file system del web server http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html

35 Il WWW Le pagine sono rappresentate (memorizzate, spedite) sotto forma di sorgente –Sorgente: una descrizione di come la pagina deve apparire all'utente –Non è il caso che le pagine sono rappresentate come un grafico –I file di descrizione in generale richiedono meno spazio (rispetto alla rappresentazione grafico di una pagina) –Il browser può adattare la visualizzazione di una pagina –Per leggere il sorgente di una pagina: scegliere Visualizza dalla barra dei menu del browser, poi Sorgente o HTML –Sorgente tipicamente scritto nel linguaggio HTML (Hypertext Markup Language)