Informatica

Lezione 10

Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione (laurea triennale)

Anno accademico: 2006-2007

Scala

0.1 m Circuito

1 m Sistema Multicomputer

10 m Stanza Rete locale LAN

100 m Edificio LAN

1 km Università LAN

10 km Città Rete metropolitana MAN

100 km Nazione Rete geografica WAN

1000 km Continente Internet

10000 km Pianeta Internet

MAN = Metropolitan Area Network

• Una rete metropolitana è sostanzialmente una versione ingrandita di una LAN

• Può coprire un gruppo di uffici, aziende diverse, una città

• Può essere pubblica o privata

WAN = Wide Area Network• Una rete WAN copre una grande area

geografica – Ad esempio, la rete GARR collega tutte le

Università italiane

• Nella maggior parte delle reti WAN la sottorete di comunicazione è formata da– Linee di trasmissione (che spostano i dati fra i vari

nodi)– Elementi di commutazione (router), calcolatori

specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione

Trasmissione digitale o analogica• Nelle reti locali, la comunicazione tra due

computer passa di solito su cavi dedicati– Installati esplicitamente per la rete– Adatti per la trasmissione digitale delle

informazioni

• Per le comunicazioni su lunga distanza, si cerca di sfruttare le reti di comunicazione esistenti, come ad esempio la rete telefonica

Trasmissione digitale o analogica

• Sono necessari dei dispositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer

Il modem

Il modem

Computer

Computer

Modem

Modem

Segnaledigitale

Segnaledigitale

Segnaleanalogico(linea telefonica)

MOdulazione

DEModulazione

Internet

La reti delle reti: collega fra loro reti locali, metropolitane, geografiche e singoli computer

di tutto il mondo

Internet

• Nasce come rete militare (ARPANet, 1969)– Uno degli obiettivi: evitare di avere un sistema di

gestione della comunicazione centralizzato

• Internet può essere vista come una collezione di sottoreti diverse (eterogenee) connesse tra loro (inter-networking)

Internet

• 1990: 3000 reti e 200.000 computer (detti host)• 1992: viene collegato il milionesimo host• Agli esordi il numero di host cresce in modo

esponenziale mentre in questi anni si osserva un rallentamento, con incremento annuo del del 6%

• 2002: hanno accesso ad Internet 457 milioni di persone (di cui 174 milioni negli Stati Uniti)

• 2006: 1,08 bilioni di persone hanno accesso ad Internet (circa 37% in Asia, 28% in Europa, 22% in America del Nord)

Internet

• Una macchina è in Internet se:– utilizza il protocollo TCP/IP– ha un suo indirizzo IP (Internet Protocol)– ed ha la capacità di spedire pacchetti IP a tutte le

altre macchine su Internet

• È possibile essere in Internet anche in modo temporaneo chiamando un fornitore di servizi Internet (per esempio, mediante un modem)– Si parla di Internet Service Provider (ISP)

Internet

• I protocolli di Internet sono protocolli di inter-networking– Relativi alla comunicazione tra le reti

• Router: dispositivo per effettuare la connessione di una rete verso l’esterno

Rete 1Rete 2

Rete 3

Router

Router

Router

Router

La famiglia di protocolli TCP/IP

IP

TCP UDP

HTTP FTP SMTP TELNET DNS… …

Application layer

Transport layer

Network layer

Link + physical layer

Network layer: IP

• I protocolli di Internet sono protocolli di inter-networking– Relativi alla comunicazione tra le reti

• La “colla” che tiene insieme le varie sottoreti è l’Internet Protocol (IP)

• Permette di trasportare i dati dalla sorgente alla destinazione, sfruttando la presenza di reti intermedie lungo il percorso

Application

Transport

Network

Link & Physical

Network layer: IP

• Ogni computer collegato ad Internet possiede un indirizzo univoco detto indirizzo IP (32 bit)

• I 32 bit di un indirizzo IP sono suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascuno– Per esempio:

10000000000101000011111010101011

• Di solito si usa una rappresentazione formata da 4 numeri decimali separati da un punto– Per esempio: 128.10.2.30

Network layer: IP

• 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

Network layer: IP

• Una entità di livello Network è presente su tutti i dispositivi ad Internet

• Trasmissione di tipo packet switching

Application

Transport

Network

Link & Physical

Application

Transport

Network

Link & Physical

Network layer: IP

• IP fornisce anche l’instradamento (routing) dei pacchetti tra mittente e destinatario

• Protocollo di routing:– Scopo: determinare un “buon” percorso nella rete

tra sorgente e destinazione– Percorso “buono”: in genera significa “più corto”– La topologia della rete può cambiare (qualche

router o link si può guastare)

Transport layer

• Il compito del livello Transport è quello di fornire un trasporto affidabile dall’host di origine a quello di destinazione, indipendentemente dalla rete utilizzata

• In Internet il protocollo di questo livello è chiamato Transmission Control Protocol (TCP)

Application

Transport

Network

Link & Physical

Application layer

• Si colloca al di sopra del livello Transport ed è il livello nel quale viene svolto il “lavoro utile” per l’utente

• In questo livello si trovano diversi protocolli, alcuni relativi alle applicazioni che usiamo abitualmente in Internet– SMTP: Simple Mail Transfer Protocol– FTP: File Transfer Protocol– TELNET– HTTP: HyperText Transfer Protocol

Application

Transport

Network

Link & Physical

Application layer

• I protocolli del livello Application sono basati sul modello di interazione client/server

• Per usare i servizi messi a disposizione mediante questi protocolli bisogna contattare un server– Per esempio: tutte le volte che usate il browser e

richiedete delle pagina di un sito web, di fatto state contattando un web server remoto

– Per esempio: tutte le volte che inviate una e-mail di fatto del vostro provider contatta il mail server del provider del vostro destinatario

Application layer: 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

Application layer: DNS

• 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

Application layer: DNS

• Sono costruiti a partire da uno schema gerarchico di nomi basato sul concetto di dominio

gnu

com edu gov mil net org au it zw

unito unige

di psych

www www

disi

elios

www

… …

www.gnu.org

www.di.unito.it

root

Livello 1

Livello 2

Livello 3

Livello 4

Application layer: DNS

• Domini di primo livello (top level)com Aziende

edu università americane

gov istituzioni governative

mil istituzioni militari

net fornitori d’accesso

org organizzazioni non-profit

… …

au Australia

ch Svizzera

fr Francia

it Italia

jp Giappone

uk Regno Unito

… …

Application layer: DNS

• 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

Application layer: DNS

• Ogni dominio deve essere in grado di “risolvere i nomi” dei calcolatori di sua competenza

• Si usano i name server che gestiscono la corrispondenza tra nomi simbolici e indirizzi IP numerici– I name server sono organizzati in modo gerarchico

Application layer: 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, se conosce la risposta, la invia direttamente al richiedente

• Altrimenti interroga il name server di top level– Questo può conoscere l’indirizzo oppure inoltrare

l’interrogazione ai suoi figli nella gerarchia

Application layer: 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

Application layer: posta elettronica

• Si basa sul protocollo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) e permette lo scambio dei messaggi tra gli utenti collegati alla rete

• È necessario fornire:– L’indirizzo del mittente– L’indirizzo del destinatario– Il corpo del messaggio

Gli indirizzi devono avere un formato ben preciso (nomecasella@nomedominio)

Application layer: posta elettronica

• Viene implementata in Internet attraverso la cooperazione in due sottosistemi– Mail User Agent (MUA) che permette all’utente di

comporre il proprio messaggio, di leggere i messaggi in arrivo, …

– Mail Transport Agent (MTA) che si occupa di trasportare i messaggi sulla rete fino alla consegna al Mail Transport Agent di destinazione

Application layer: posta elettronica (SMTP)

• Si occupa del trasporto dei messaggi in Internet– Quando l’utente, dopo aver composto il

messaggio, preme il pulsante Send, il suo client di posta contatta il server SMTP

– Il server SMTP chiede al DNS l’indirizzo del server SMTP che si trova nel dominio del destinatario

– Si apre una connessione TCP, poi una conversazione tra i due server e viene consegnato il messaggio

Application layer: posta elettronica (SMTP)

• Quando il destinatario usa il pulsante Get Mail del suo programma di posta elettronica di fatto il suo MUA contatta il MTA per scaricare la posta in arrivo

• Si possono usare due protocolli diversi:– POP3 (Post Office Protocol)– IMAP (Internet Mail Access Protocol)

Application layer

• Trasferimento file:– Si basa sul File Transfer Protocol (FTP)– Permette di collegarsi a siti remoti per prendere

(download)/salvare (upload) file– L’accesso può essere riservato (tramite login e password)

oppure aperto a tutti (si parla di anonymous ftp)

• Collegamento remoto:– Telnet: permette di collegarsi a calcolatore che si trovano in

località remote per lavorare interattivamente su di essi

Application layer: World Wide Web (HTTP)

• Si basa sul protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol) che gestisce l’interazione tra un client e un server web

• WWW: un enorme deposito di informazioni (organizzate in pagine) collegate tra loro mediante legami ipertestuale

• Client e server si scambiano dei messaggi– Richieste da parte del client– Risposte da parte del server

• Più precisamente:– L’utente richiede una pagina residente su un server e il suo browser

richiede una connessione TCP con il server– Il server accetta la connessione iniziata dal browser– Il browser ed il server si scambiano messaggi– La connessione viene chiusa