Reti Informatiche

• Una rete informatica consente di mettere in comunicazione due o più elaboratori allo scopo di scambiare informazioni e condividere risorse.

• I computer collegati vengono detti nodi della rete.

Reti Informatiche

• Vantaggi:• Ogni computer di una rete può accedere alle

risorse informative (programmi o dati) residenti su altri computer.

• Può utilizzare alcune periferiche (stampanti, fax) collegate agli altri computer.

• E’ possibile realizzare “applicazioni distribuite”, cioè programmi modulari", i cui componenti "girano" su computer diversi.

Reti Informatiche

• Una rete telematica ha:

• Componenti fisiche (l'hardware)

• Componenti logiche (il software)

Reti Informatiche

• Componenti hardware di una rete:

• Computer

• Canali trasmissivi

• Apparati di trasmissione

Reti Informatiche

• Componenti logiche:• Per lo scambio di informazioni i diversi nodi della

rete utilizzano uno stesso linguaggio di comunicazione detto “Protocollo”.

• Protocolli: programmi di gestione del collegamento e del traffico dei dati. Svolgono diverse funzioni: instradamento dei dati tra i vari nodi di una rete, correzione degli errori di trasmissione, coordinazione dei rapporti tra i moduli di una "applicazione distribuita".

Classificazione delle reti

• Sono possibili differenti classificazioni delle reti, basate su:

• topologia di interconnessione fisica

• ampiezza geografica

• tipo di organizzazione e gestione dei protocolli di comunicazione.

Topologie di interconnessione fisica

• La topologia di interconnessione fisica descrive il grafo dei collegamenti che coinvolgono ciascun nodo della rete

• Ogni collegamento tra i nodi di elaborazione è rappresentato da un arco del grafo.

Topologia a stella

• È caratterizzata da un nodo centrale cui sono collegati tutti gli altri nodi.

Topologia a stella

• È una topologia che è stata ampiamente utilizzata in passato per connessioni tra computer periferici ed un grande elaboratore centralizzato.

• Problema del “collo di bottiglia” costituito dal nodo centrale in cui concentrate tutte le comunicazioni.

• Scarsamente robusta: in caso di guasto al nodo centrale tutte le comunicazioni vengono interrotte

Topologia ad Anello

• Ciascun nodo della rete è collegato al precedente ed al successivo in un grafo che si chiude ad anello.

Topologia ad Anello

• Ogni nodo passa al suo successore un messaggio (token) che circola nella rete.

• La velocità di comunicazione è bassa (nel caso peggiore il token deve attraversare tutti i nodi per giungere a destinazione).

• Scarsamente robusta in quanto un guasto ad un nodo può compromettere la consistenza della struttura ad anello.

Topologia a Bus

• Tutti i nodi di elaborazione interagiscono con un supporto di comunicazione comune detto bus.

Topologia a Bus

• Tutti i nodi possono scrivere e leggere contemporaneamente dal supporto comune.

• Le collisioni tra più nodi che comunicano contemporaneamente sono gestite da algoritmi per la risoluzione dei conflitti.

• Facilmente espandibile, ma presenta solitamente un limite superiore al numero dei nodi dovuto alle tecnologie disponibili, e ad un numero di conflitti che può diventare inaccettabile al crescere del numero dei nodi.

Topologia irregolare

• Ciascun nodo ha un numero variabile di collegamenti punto a punto con altri nodi della rete.

Topologia irregolare

• Un vantaggio notevole di questo tipo di rete è la robustezza: esistono più cammini (percorsi) che collegano coppie di nodi.

• La rete è espandibile senza particolari problemi.

• Questo tipo di topologia è quello che caratterizza la rete Internet.

Ampiezza della distribuzione geografica

• E’ possibile classificare le reti in base alla distribuzione geografica dei nodi, in genere ad una distanza maggiore fra i nodi corrisponde una velocità di comunicazione minore.

LAN (Local Area Network)

• Realizzate all’interno di uno o più edifici contigui, solitamente per esigenze di una singola azienda o ente.

WAN (Wide Area Network)

• Le distanze tra i nodi di elaborazione sono notevoli (superiori al km), ma la rete risponde alle esigenze di un soggetto comune ed utilizza collegamenti dedicati (es. la rete delle prenotazioni aree per agenzie turistiche, la rete delle biglietterie delle ferrovie dello stato, la rete delle ricevitorie del lotto etc.).

Internet

• Può essere considerata la rete-delle-reti.

• E’ il risultato della interconnessione tra reti di differenti tipologie.

• Il protocollo che unifica tutte le componenti presenti è il TCP/IP.

Intranet

• Reti locali aziendali, che utilizzano le tecnologie sviluppate per Internet (protocollo TCP/IP, servizi web etc.) per scambiare dati internamente alla rete locale aziendale: ad esempio per scambiare posta interna o per pubblicare comunicati o relazioni aziendali in apposite pagine web.

Extranet

• Diverse reti intranet di una stessa azienda collegate in una unica rete virtuale con accesso riservato

• Extranet utilizza internet come supporto di comunicazione, ma la riservatezza e la sicurezza delle comunicazioni è ottenuta attraverso protocolli o livelli software aggiuntivi.

Modalità di comunicazione

• Consideriamo una rete con topologia irregolare.

• Supponiamo che sia possibile identificare univocamente ciascun nodo.

• Detto il nodo A detto mittente e il nodo B destinatario, supponiamo che A debba inviare un certo messaggio M a B.

• L’insieme dei nodi attraversati dal messaggio per raggiungere il destinatario è detto cammino del messaggio.

Commutazione di Circuito

• Usa una connessione fisica tra stazione mittente (M) e destinatario (D) comunicanti realizzata attraverso la connessione di nodi intermedi sulla rete.

• Il circuito è occupato per tutta la durata della comunicazione, anche quando non viene usato.

• Rete telefonica tradizionale

Commutazione di Circuito

• Vantaggi • alta velocità ed affidabilità della comunicazione

(poiché la linea è interamente riservata).

• Svantaggi • scarsa efficienza complessiva della rete (le tratte

non interessate dalla trasmissione non possono essere utilizzate, il circuito mittente-destinatario è inutilizzabile fino al termine della comunicazione).

Commutazione di Circuito

• Nella commutazione di circuito il percorso tra M e D è riservato per l’intera durata della comunicazione

M

D

Ciao come va?

Commutazione di Messaggio

• Ogni comunicazione occupa al più una tratta del circuito alla volta.

• Ciascun nodo deve decidere dove instradare il messaggio (cioè a quale nodo adiacente il messaggio deve essere inviato) destinatario.

• Applicazioni tipiche: servizio telegrafico pubblico o servizio postale.

Commutazione di Messaggio

• Vantaggi:• la rete è utilizzata più efficientemente

• Svantaggi:• nel caso di messaggi di grandi dimensioni le

singole tratte possono restare occupate per un tempo inaccettabilmente lungo bloccando di fatto le altre comunicazione della rete. Inoltre solo una tratta alla volta è interessata dalla comunicazione, portando ad un sottoutilizzo complessivo della rete.

Commutazione di Messaggio

• Il messaggio tra M e D occupa una sola tratta del percorso alla volta.

M

D

Commutazione di Pacchetto

• Il messaggio viene suddiviso in unità di dimensioni omogenee fissate dette pacchetti

• Ciascun pacchetto è trasmesso al destinatario secondo una modalità a commutazione di messaggio.

Commutazione di Pacchetto

• Pacchetti di uno stesso messaggio seguono percorsi diversi.

• Ogni pacchetto viene ricevuto, elaborato, immagazzinato e ritrasmesso in ogni nodo della rete fino a che non giunge a destinazione.

• Il messaggio originale è poi riassemblato nella forma originale dal destinatario.

• Molti utenti possono condividere le stesse risorse di rete e nessuno di loro acquisisce il diritto a utilizzare in maniera esclusiva un canale di comunicazione (commutazione di circuito).

Commutazione di Pacchetto

• Vantaggi:• consente di utilizzare efficientemente la rete,

evitando il blocco delle comunicazioni anche in presenza di traffico dati notevole.

• Svantaggi:• complica i protocolli di trasmissione (il mittente

deve suddividere il messaggio in pacchetti e numerarli; il destinatario deve ricostruire il messaggio riordinando i pacchetti, o richiedendo la trasmissione di quelli errati o perduti).

Commutazione di Pacchetto

• Il messaggio viene suddiviso in pacchetti, che sono instradati separatamente e possono seguire percorsi diversi.

Dispositivi e principali tecnologie per la connessione

• Vediamo le principali tecnologie ed i principali dispositivi utilizzati per il collegamento di un elaboratore alle reti in generale, e ad internet in particolare:• Collegamento temporaneo ad internet

• Collegamento permanente ad internet

Collegamento temporaneo ad Internet

• Utilizza la rete telefonica.

• L’utente si collega con un modem ad un provider, cioè ad un fornitore di servizi internet.

• Al computer dell’utente viene assegnato un identificatore IP temporaneo.

• Per tutta la durata della connessione il computer dell’utente sarà un nodo di internet.

Collegamento diretto permanente ad Internet

• L’utente è collegato stabilmente ad una sottorete, che a sua volta è collegata stabilmente ad un’altra sottorete o ad un provider tramite un collegamento stabile ad alta velocità.

• Solitamente esiste un nodo o un dispositivo della sottorete che fa da ponte tra la sottorete locale ed il resto di internet, tale nodo prende il nome di gateway.

Modem Analogico

• Il Modulatore/Demodulatore è un dispositivo capace di trasformare segnali analogici in digitali e viceversa

• E’ utilizzato per connettere un computer ad un internet provider attraverso la rete telefonica.

• La tipica velocità attuale sulle linee commutate è di 56Kbps.

ISDN (Integrated Services Digital Network)

• È un tipo di comunicazione digitale sia per comunicazioni telefoniche in voce che per dati.

• Le trasmissioni in voce e dati condividono la stessa banda di comunicazione che al massimo è di 128Kbps.

• Utilizzando una quota ridotta della banda di comunicazione (es. 64Kbps) è possibile ricevere telefonate durante l’utilizzo della rete.

• Per collegare il computer alla rete ISDN è necessaria una scheda particolare detta Terminal Adapter.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

• Tecnologia digitale per la trasmissione dati che utilizza il normale doppino telefonico in rame usato per comunicazioni analogiche.

• Consente di utilizzare contemporaneamente la linea telefonica e la linea dati 24 ore su 24.

• Ha una velocità “asimmetrica” poiché favorisce la rapida trasmissione dei dati dalla rete verso l’utente, rispetto ai dati dal nodo utente verso la rete.

• Per connettere il proprio computer ad ADSL è necessario uno speciale modem ADSL.

Ethernet • Collegamento basato su cavi coassiali o

doppini telefonici ad alta velocità, utilizzato in particolare per reti locali o per connessioni stabili alla rete internet.

• Sono comunemente utilizzate le versione Ethernet Base 10/100 con velocità fino a 100 Mbps.

• È necessario installare nel computer una apposita scheda ethernet, con connettori per cavi coassiali o per cavi 10/100.

TCP/IP (Transfer Control Protocol /Internet Protocol)

• Il protocollo TCP/IP è un protocollo basato sulla commutazione di pacchetto utilizzato per la comunicazione tra nodi di elaborazione attraverso internet.

• E’ disponibile per i sistemi operativi più diffusi e costituisce in un certo senso la lingua franca per i nodi di internet.

TCP/IP • Sul TCP/IP sono basati una serie di servizi fondamentali:

• mail, permette di inviare/ricevere messaggi di posta elettronica

• ftp, File Transfer Protocol, consente di effettuare il trasferimento di file;

• telnet, consente di stabilire una connessione remota con un altro elaboratore, creando un terminale virtuale che consente di utilizzare il sistema remoto come se fosse un terminale direttamente collegato.

• http, https, consente di trasferire ipertesti nella rete, è il protocollo che realizza la trasmissione delle pagine web;

• newsgroup, consente di interagire e scambiare informazioni con i gruppi di discussioni costituiti sui diversi argomenti

Gli Indirizzi IP • Allo scopo di instradare correttamente i pacchetti di

informazioni e realizzare correttamente le comunicazioni sulla rete è necessario che venga identificato univocamente ciascun computer sulla rete.

• A questo scopo ciascun nodo collegato ad internet è identificato da un IP Address; l’indirizzo IP è costituito da 4 gruppi di cifre (ciascuna da 0 a 255) separati da un punto.

• Ad esempio 141.250.5.1, 141.250.5.7 e 139.123.40.1 sono tre possibili indirizzi IP.

Gli Indirizzi IP

• Accanto alla forma numerica di un indirizzo IP è possibile utilizzare un nome mnemonico, costituito da una serie di identificatori alfa numerici separati da un punto, uno stesso nodo o host corrisponderà ad uno o più hostname mnemonici.

• Ad esempio• gemello.dipmat.unipg.it

• teseo.unipg.it

Gli Indirizzi IPLa prima parte del nome (gemello) costituisce l’host name, l’ultima parte (.it) costituisce il cosiddetto Top Level Domain o dominio di primo livello.Gli altri identificatori indicano le reti/sottoreti all’interno di quella di primo livello.

Gli Indirizzi IP• Il dominio di primo livello indica la nazionalità o la categoria del nodo.• Per ciascuna nazione/categoria viene individuata una Naming

Authority che stabilisce le regole per l’attribuzione e la proprietà dei nomi di dominio di secondo livello (ad es. unipg).

• Solitamente i suffissi di primo livello indicano:• .it .uk .fr…: sigle di stato o nazione, identificano per

naziona lità, nodi commerciali, non commerciali, pubblici o privati

• .gov: organizzazioni governative americane• .edu: università, enti di formazione, ricerca• .org: organizzazioni senza fini di lucro• .com: organizzazioni commerciali• .net: altri servizi commerciali e non commerciali

• Sono attualmente allo studio diverse proposte di riorganizzazione del sistema dei nomi che risulta insufficiente per le crescenti esigen ze degli utenti di internet.

DNS Domain Name Server

• Poiché il protocollo TCP/IP utilizza indirizzi IP anziché nomi mnemonici, è necessaria una fase di traduzione in cui ogni nome mnemonico è messo in corrispondenza con un indirizzo IP.

• Questa corrispondenza viene stabilita con un meccanismo complesso che coinvolge vari nodi DNS (Domain Name Server) che conservano tabelle di corrispondenza nomi/IP aggiornate per ciascun dominio.

DNS Domain Name Server

• Nomi mnemonici diversi possono corrispondere allo stesso indirizzo IP, ad esempio, info.unipg.edu e info.unipg.it possono corrispondere allo stesso nodo di elaborazione con indirizzo IP 141.250.4.1.

• Il meccanismo dei nomi e degli indirizzi IP, consente di cambiare dinamicamente la corrispondenza, ad es. se si modifica il nodo che ospita il server web www.dipmat.unipg.it, è sufficiente cambiare l’IP nella tabella del DNS, senza dover comunicare a tutti gli utenti il nuovo indirizzo IP.