Informatica

Lezione 9

Psicologia dello sviluppo e dell'educazione (laurea magistrale)

Anno accademico: 2007-2008

Componenti di Internet

Host (o sistema terminale)

Commutatore di pacchetto

Modem

Stazione base

Collegamento satellitare

Componenti di Internet

Rete aziendale

ISP locale

ISP distrettuale

Componenti di Internet

• Host (o sistema terminale):– Tradizionalmente, un PC, un workstation, o un computer più

potente– Sempre più connessi i sistema terminali come portatili, PDA,

televisori, telefoni cellulari, automobili, elettrodomestici, ecc.

• Collegamenti (communication link):– Di vari tipi: cavi (di rami, fibre ottiche ecc.), onde

elettromagnetiche (collegamenti senza fili, satellitari ecc.)

• Commutatori di pacchetto:– I computer vengono connessi in un modo indiretto tramite

dispositivi di instradamento– Prendono informazioni da uno dei collegamenti e ritrasmettono

su un altro collegamento (verso la destinazione finale)

Componenti di Internet

• ISP (Internet Service Provider):– Potrebbe essere istituzionale (per esempio, le compagnie

telefoniche), aziendale, universitari ecc.– Contiene un insieme di collegamenti e commutatori di

pacchetto– Fornisce ai sistemi terminali vari tipi d’accesso ad Internet

• Per esempio, dial-up a 56 Kbps via modem, a banda larga, senza fili ecc.

– Fornisce anche ai fornitori di contenuti l’accesso a Internet• Per esempio, per connettere un sito web a Internet

Client/server

• I host possono essere identificati come client e/o server

• Client: il computer che richiede servizi da un altro computer– Normalmente: i PC, PDA, ecc.

• Server: il computer che fornisce un servizio a un client– Normalmente: computer potenti

Client/server

• Esempi di server (in una rete locale):– Server gestore dei dati (file server): gestisce la

memorizzazione e la condivisione di dati– Server di stampa (printer server): gestisce le stampanti

disponibili nella rete – Server di comunicazione: permette l’accesso ad altre reti

locali o ad Internet

• Esempio di server (in Internet):– Web server: risponde alle richieste per accedere a una

pagina web– Server di posta elettronica: riceve e memorizza email,

permette la lettura della casella di posta elettronica

Client/server

• Tipicamente, in un certo (lungo) intervallo di tempo:– un host può essere client di molti server– un host può essere server di molti client

• Per esempio: un client può richiedere tanti siti web, un web server può fornire una pagina web a tanti client

Server

Server

Server

Server

Server

Server

Client

Client

Client

Client

Client

Client

ClientClient

Client/server

• Nel contesto di software per le reti:– Programma client: un programma eseguito da un host che

richiede e riceve un servizio da un programma server in esecuzione su un altro host

– Programmi Peer-to-peer (P2P): un programma P2P sul host funziona sia come client che come server

• Un host in questo caso viene chiamato peer• Un host agisce come client quando richiede un documento da

un altro peer• … agisce invece come server quando invia un file a un altro

peer• Esempio: la telefonia Internet (Voice over IP), condivisione dei

file (file sharing)

I protocolli

• I protocolli controllano l’invio e la ricezione di informazione in Internet, e nelle reti in generale– Usati dai sistemi terminali, i commutatori di pacchetto e altre parte

di Internet

• Dal testo “Internet e Reti di Calcolatori” di Kurose e Ross:– “Un protocollo definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati

tra due o più entità in comunicazione, così come le azioni intraprese in fase di trasmissione e/o di ricezione di un messaggio o di un altro evento”

• I principali protocolli in Internet: nome collettivo di TCP/IP– TCP: Transmission Control Protocol

– IP: Internet Protocol

I protocolli

• Un analogia:

Tempo Tempo

Ciao

Ciao

Sai l’ora?

2:00

I protocolli

Tempo Tempo

Richiesta di connessione TCP

Get http://www.di.unito.it/sproston

<file>

Risposta di connessione TCP

I protocolli

• Il protocollo usato quando si invia una richiesta per una pagina web:– Nostro computer invia la richiesta per una

connessione al server web (il computer che fornisce la pagina web)

– Il server web risponde con un messaggio di risposta di connessione

– Nostro computer invia il nome della pagina che vuole prelevare tramite il messaggio “Get”

– Il server web restituisce la pagina (<file>) a nostro computer

I 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

I protocolli

Francese

Francesea inglese

Inglese Inglese

Inglese a tedesco

Tedesco

I protocolli

• Nei protocolli di comunicazione nelle reti si ipotizzano dei livelli e– Il livello n di un dispositivo in

rete comunica (virtualmente) con il livello n di un altro dispositivo

• 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

I protocolli

• Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia

• Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che serve per il trasferimento dei dati

• Un livello di protocollo può essere implementato via software, hardware, o in modo combinato

• Possibili svantaggi del uso dei livelli:– La possibilità che un livello duplichi le funzionalità di quello

inferiore– Un livello può richiedere informazioni presenti solo in un

altro livello

I protocolli Internet: TCP/IP

• La famiglia di protocolli TCP/IP - cinque livelli:

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

IP

TCP UDP

HTTP FTP SMTP TELNET DNS… …

Livello di applicazione

Livello di trasporto

Livello di rete

Livello di collegamento

Livello fisico

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Indirizzi IP e 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

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

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

… …

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

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 dominiodns.unito.it

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 dominiodns.psych.unito.it