Reti di calcolatori

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Reti di calcolatori

Rete di comunicazione: infrastruttura che permette la comunicazione tra un insieme di dispositivi

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Rete di comunicazione

PC

PCServer

Terminale

Networking: come i computer possono essere collegati per condividere informazioni e risorse?

Reti di calcolatoriPer avere una rete è indispensabile:

collegamento fisico tra i diversi computer (nodi)

Meccanismi in grado di trasmettere informazioni: canali di comunicazione cavi di rame coassiali cavi a fibre ottiche linee telefoniche collegamento satellitare collegamento wireless (tecnologia di trasmissione radio)

Dispositivi in grado di collegarsi al canale scheda di rete (Ethernet) Modem

sistema software operativo di rete, che supporti l’accesso di più utenti contemporaneamente e gestisca l’accesso alle risorse condivise

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Reti di calcolatori: organizzazione fisica

Le caratteristiche e la qualità della trasmissione dipendono da: capacità del canale (larghezza di banda - in Hz - che

determina la velocità di trasmissione misurata in bit/sec) attenuazione del segnale (necessità di ripetitori) interferenza del segnale (necessità di schermatura di cavi) numero ricevitori (ogni ricevitore introduce attenuazioni di

segnale)

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Reti: tecnologie di trasmissione

Trasmissione analogica e digitale analogica: i segnali sono trasmessi sotto forma di onda

(sistema continuo) => collegamento telefonico/via satellite digitale: i segnali sono trasmessi in un linguaggio con due soli

simboli (sistema discreto) => via cavi di tipo elettrico/ottico

Trasmissione su linee commutate e dedicate linea dedicata: una linea privata è sempre disponibile tra

due nodi linea commutata: collegamento tra due nodi temporaneo

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Reti: linee commutate Linee commutate: esiste un insieme di circuiti di comunicazione

e il collegamento tra due nodi viene creato solo quando serve, come succede per il traffico telefonico. La commutazione può essere di circuito o di pacchetto

commutazione di circuito: viene creata una connessione temporanea commutando alcuni dei canali, la connessione viene mantenuta dall´inizio alla fine e le linee vengono utilizzate in base al tempo

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E

D

C

BA

1

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4

5

2

Reti: linee communtate commutazione di pacchetto:

Il funzionamento è analogo a quello del sistema merci ferroviario o del sistema postale. I treni in partenza da una stazione vengono spediti alla stazione di smistamento più vicina da dove alcuni treni vengono diretti a stazioni locali, altri ad ulteriori stazioni di smistamento.

I messaggi sono suddivisi in parti (pacchetti) spedite in maniera indipendente. Le linee vengono utilizzate in base alla quantità di informazione da trasferire

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A

B

115 4

4

6

3

3

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mittente A

destinatario B

Reti: trasmissione digitale e analogica

Una delle soluzioni più diffuse per la trasmissione dei dati è rappresentata dalla rete telefonica commutata che trasmette informazioni in forma analogica. Per trasformare il segnale continuo in una forma digitale occorre un dispositivo elettronico, chiamato modem (modula segnali digitali trasformandoli in analogici e demodula i segnali analogici riconvertendoli in digitali)

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modem

modem

segnaledigitale

segnaledigitale

segnaleanalogico

segnaleanalogico

linea telefonica

Reti: classificazione dimensionale LAN (Local Area Network)

Reti locali, che collegano elaboratori vicini tra di loro (singolo edificio, complesso di edifici)

Condivisione risorse: stampante laser, scanner… Condivisione di programmi/dati da parte di utenti

WAN (Wide Area Network) Reti geografiche, che collegano elaboratori in località

remote comunicazioni in ambito di ricerca utilizzo di basi di dati in locazioni remote lavoro cooperativo possibilità di svolgere attività di lavoro a casa (tele-

lavoro) accesso a informazioni di varia natura (Internet)

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Comunicazione tra processi

Modello Client-server Client: processo che esegue le richieste Server: processo che soddisfa le richieste dei client In genere: Un server, molti client I Server devono essere continuamente in esecuzione (ed in

attesa) I client iniziano la comunicazione

Modello Peer-to-peer Due processi comunicano in maniera paritaria I processi Peer possono essere di breve durata

Il modello client/server in confronto con il modello peer-to-peer

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Reti di calcolatori: software

Come stabilire l’interazione tra due processi che devono comunicare per coordinarsi ed eseguire i compiti loro affidati?

Come identificare i nodi nella rete? Naming

Le linee/canali di comunicazione sono risorse condivise da più nodi. Se più nodi decidono di trasmettere contemporaneamente sullo stesso canale i messaggi potrebbero arrivare a destinazione modificati (corrotti) o non arrivare. Come stabilire il diritto di accesso?

Quale percorso deve fare un messaggio per raggiungere il nodo destinatario a partire dal nodo mittente? Instradamento dei messaggi Routing

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a.a. 2010 - 2011Informatica

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Una rete deve funzionare in modo affidabile!

Regole in base alle quali vengono condotte le attività

Protocolli

Reti di calcolatori: software

In generale, un protocollo di rete fornisce delle funzionalità per: gestione dell’indirizzamento (addressing) gestione dell’instradamento (routing) gestione di eventuali errori di trasmissione gestione della velocità di comunicazione

Reti di calcolatori: protocolli

Gli attuali protocolli di comunicazione di rete sono strutturati a livelli. Ogni livello fornisce i servizi necessari al livello superiore. I vantaggi di questa organizzazione sono i seguenti: il protocollo formalizza una astrazione della comunicazione le funzioni associate ad ogni livello sono ben definite e

omogenee ogni livello fornisce servizi ai livelli superiori mascherando i

dettagli implementativi le interfacce tra i vari livelli sono strutturate in modo da

minimizzare la necessità di scambi di informazioni tra i livelli

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Reti di calcolatori: protocolli

Le suite di protocolli più note sono: ISO-OSI costituito da sette livelli TCP/IP costituito da quattro livelli, è la suite

attualmente più utilizzata

Reti : identificazione dei nodi

Come identificare i nodi nella rete?

Per instaurare una comunicazione tra due nodi è necessario poterli identificare

Indirizzamento dei nodi: Ad ogni nodo viene associato un indirizzo univoco nella rete

che permette di identificarlo (nome logico, sequenza di bit)

Una volta assegnati gli indirizzi ai nodi, deve essere possibile localizzarli. Corrispondenza tra gli indirizzi logici e indirizzi fisici.

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Reti : Routing

Quale percorso deve fare un messaggio per raggiungere il nodo destinatario a partire dal nodo mittente? Instradamento dei messaggi (routing)

Diverse strategie Instradamento fisso Instradamento variabile Instradamento dinamico Packet switching

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a.a. 2010 - 2011Informatica

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Packet switching I messaggi sono suddivisi in pacchetti, tutti delle stesse dimensioni. Questi

sono spediti separatamente I pacchetti viaggiano su percorsi differenti Si devono “ricordare” le posizioni dei pacchetti all´interno del messaggio

originale per poter ricostruire il messaggio a destinazione (numerazione pacchetti)

Vantaggio: maggior flessibilità, minor tempo di comunicazione Tecnica diffusa sia nelle reti locali che geografiche

Reti: Routing

A

B

115 4

3

6

3

3

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mittente A

destinatario B

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Reti di computer: software

Rilevazione/correzione errori Il messaggio che arriva al destinatario deve coincidere con

quello inviato dal mittente Ci possono essere degli errori di trasmissione o interferenze Sono necessarie tecniche che consentano al destinatario di

rilevare, ed eventualmente correggere, gli errori che si possono verificare durante la trasmissione dei messaggi

Insieme ai messaggi vengono spedite informazioni aggiuntive per la rilevazione-correzione degli errori

Protezione dei messaggi Firewall Filtri anti spam

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Reti di computer: unione di reti

Connettere reti esistenti per formare un sistema di comunicazione più esteso.

Dispositivi usati: Repeater

Collega due bus per formarne uno più lungo, passa il segnale tra i due bus (in genere amplificandolo) senza considerare il loro significato

Switch Collega due bus. Considera gli indirizzi di destinazione dei

messaggi ed inoltra il messaggio solo quando questo è destinato ad un nodo all’altra estremità

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Reti di computer: unione di retiIl router è un computer che appartiene ad entrambe le reti e che inoltra messaggi da una rete ad un’altra

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Deve eseguire una conversione tra le caratteristiche delle due reti originali

router

Conversione tra i sistemi di indirizzamentoEsempi:

Internet

Internet: una internet di dimensione globale Finanziata inizialmente da DARPA nel 1973 (ARPANET) Oggi conta milioni di macchine

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Architettura Internet

Dominio: una collezione di reti Ogni dominio in genere consiste di reti di una singola

organizzazione Per creare un nuovo dominio, è importante che esso venga

registrato presso l’ICANN (Internet Corporation for AssignedNames and Numbers)

Gateway: un router che connette la rete di un dominio ad un’altra rete già connessa ad Internet. Rappresenta il “cancello” attraverso il quale si passa

dall’infrastruttura del dominio al mondo esterno Il mondo esterno è a volte chiamato “cloud” – “nuvola”.

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Indirizzamento Internet: Indirizzi IP (v4)

Indirizzo IP = identificatore di un host composto da 32 bit Identificatore di rete = parte assegnata dall’ICANN Indirizzo dell’Host = parte assegnata dal responsabile del

dominio

Notazione decimale puntata = standard di visualizzazione degli indirizzi IP Esempio: 192.207.177.133

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Indirizzamento Internet: nomi degli host

Host name = nome simbolico Esempio: mymachine.aw.com Nome del dominio = parte assegnata da una “registar”

Esempio: aw.com Top level domain (TLD) = classificazione generica del domino

In base all’uso – Esempio: .com = commerciale In base alla nazione – Esempio: .au = Australia

Sotto-domini e nomi delle singole macchine Assegnati dal responsabile del dominio Il responsabile del dominio deve eseguire un “name server” DNS (Domain Name System) fornisce una infrastruttura di

name server per risolvere il nome simbolico in indirizzo IP, ossia trasforma mymachine.aw.com in 148.192.64.1

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Suffissi di classificazione dei domini

Top-level Domains (TLD) com = commercial institution edu = educational institution gov = government institution org = general classified organizations net = networked organization int = internet organization mil = military institution museum = museums ca = Canada cn = China

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Applicazioni Internet

Electronic mail (e-mail)

File Transfer Protocol (FTP)

Remote login: telnet, etc.

World Wide Web

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Modello di servizio “a livelli” di Internet

Il software di Internet deve fornire gli strumenti “astratti” necessari al trasferimento dei messaggi nella rete.

Viene usata una gerarchia a quattro livelli nella suite di protocolli TCP/IP: applicazione trasporto rete collegamento

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I livelli software di Internet

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I livelli software di Internet

Livello applicazione: programmi che devono poter comunicare l’un l’altro attraverso Internet. www (world wide web) ftp (file transfer protocol): un

protocollo per il trasferimento di file.

SMTP (simple mail transfer protocol): protocollo usato dai server di posta elettronica durante la spedizione/ricezione dei messaggi.

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applicationtransportnetworkdata linkphysical

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applicationtransportnetworkdata linkphysical

I livelli software di Internet

Livello trasporto: adempie ai compiti relativi alla gestione dell’origine e della destinazione finale di un messaggio. Scompone i messaggi lunghi in

segmenti di dimensione tale da essere compatibile con il sottostante livello rete.

Può aggiungere numeri di sequenza ai segmenti così che il messaggio possa essere ricostruito una volta giunto a destinazione.

Può apporre l’indirizzo di destinazione ad ogni segmento.

Queste unità (pacchetti) vengono mandati al livello rete.

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applicationtransportnetworkdata linkphysical

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networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysicalnetwork

data linkphysical

I livelli software di Internet

Livello rete: si assicura che i pacchetti ricevuti vengano opportunamente inoltrati da una rete ad un’altra, fino a quando essi raggiungono la destinazione finale.

Ad ogni “hop”, il nodo intermedio di una rete, in base all’indirizzo di destinazione: Se è un router, inoltra i pacchetti

verso una rete “più vicina” alla destinazione

Se è l’indirizzo di destinazione corrisponde al nodo finale, allora il messaggio è giunto alla fine del suo percorso.

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networkdata linkphysical

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networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

networkdata linkphysical

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networkdata linkphysical

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applicationtransportnetworkdata linkphysical

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I livelli software di Internet

Livello collegamento: si occupa dei dettagli di comunicazione specifici della rete dove le macchine risiedono. Se la macchina è in una rete

token-ring, la macchina aspetta il token prima di trasmettere.

Se la macchina è in una Ethernet, deve ascoltare il bus prima di trasmettere.

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“link”

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La suite di protocolli TCP/IP

TCP/IP suite è una collezione di protocolli che definiscono i quattro livelli gerarchici usati da Internet.

TCP/IP sono in realtà due dei protocolli di questa suite. TCP = Transmission Control Protocol: definisce una modalità

di trasporto. IP = Internet Protocol: è il protocollo principale del livello rete.

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User Datagram Protocol

Un’alternativa a livello trasporto è definito da UDP (User Datagram Protocol)

Due differenze principali tra TCP e UDP: Il livello TCP stabilisce una connessione con la destinazione prima di

spedire i dati – spedisce un messaggio alla destinazione, quindi aspetta un acknowledgement (riscontro) della ricezione da parte del nodo destinazione prima di trasmettere i dati.

UDP non stabilisce una connessione prima di spedire i dati –semplicemente spedisce i pacchetti all’indirizzo di destinazione e “se ne dimentica” (connectionless protocol).

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TCP/IP vs. UDP

Seconda differenza fondamentale tra TCP e UDP: TCP obbliga nodo origine e nodo destinazione a cooperare

tramite la spedizione di riscontri e di eventuali ritrasmissioni. È un protocollo affidabile.

UDP non fa niente di tutto questo – è un protocollo inaffidabile.

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Scegliere tra TCP e UDP

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