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1 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia

Reti

Le Reti di Calcolatori


Le Reti di Calcolatori

n  E’ un insieme di calcolatori (detti nodi): –  Interconnessi: in grado di scambiare informazioni

attraverso uno o più mezzi trasmissioni (ad es. cavi di rame, canali radio, ecc…)

–  Autonomi: nessun calcolatore è completamente sotto il controllo di un altro

n  Protocollo di comunicazione: è il linguaggio (insieme di regole e convenzioni) utilizzato dai calcolatori della rete per comunicare

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Funzionalità di una Rete di Calcolatori n  Condivisione di risorse: dati, programmi, hardware

utilizzati dagli utenti a prescindere dalla collocazione fisica

n  Accesso ad informazioni e servizi remoti: permette la consultazioni di giornali in rete, sportelli bancari elettronici, ecc…

n  Mezzo di comunicazione: permette di spedire e ricevere messaggi di posta elettronica, partecipare a video conferenze, ecc…

n  Supporto all’affidabilità del sistema: duplicare informazioni su più calcolatori, distribuire l’elaborazione di dati su più calcolatori, ecc…


Classificazione delle reti

n Esistono numerose tipologie di rete, distinguibili in base a: – Modalità di collegamento – Modalità di gestione dei pacchetti – Estensione geografica – Canale trasmissivo

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Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento n  Reti Broadcast: unico mezzo di comunicazione condiviso

tra tutti i nodi della rete

n  Accesso al mezzo coordinato da un protocollo per la gestione dei conflitti –  Il mittente invia un messaggio contenente l’indirizzo del

destinatario –  Il messaggio raggiunge tutti i nodi che leggono l’indirizzo del

destinatario –  Il messaggio recepisce il messaggio e gli altri lo ignorano

N1 N2 N3 N4 N5

mezzo di comunicazione


Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento n  Reti punto-a-punto (point-to-point): formate da più

linee di comunicazione, ciascuna delle quali connette due nodi –  Idealmente si vorrebbe connettere ogni coppia di nodi –  Generalmente si connettono solo alcune coppie di nodi

n  I messaggi seguono un percorso per giungere a destinazione

N1 N2

N3 N4 N5

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Classificazione delle reti: Modalità di Gestione dei Percorsi n  Reti punto-a-punto suddivise in:

–  Commutazione di circuito: le risorse fisiche rimangono impegnate durante tutte la comunicazione

•  si stabilisce un percorso tra mittente e destinatario (detto circuito)

•  i dati seguono lo stesso percorso –  Commutazione a pacchetto: non richiede di

riservare alcuna risorsa fisica •  il mittente suddivide il messaggio in pacchetti •  i pacchetti sono inoltrati in modo indipendente (possono

seguire percorsi differenti, arrivare in ordine sparso)


Classificazione delle Reti: Estensione Geografica

Distanza Calcolatori

Calcolatori localizzati nello stesso

Tipologia di rete

1m 10m 100m 1km 10km 100km 1000km 10.000km

Scrivania Stanza Edificio Campus Città Nazione Continente Pianeta

Personal Area Network (PAN)

Local Area Network (LAN)

Campus Area Network (CAN) Metropolitan Area Netork (MAN)

Wide Area Netork (WAN)

Internet

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Classificazione delle Reti: Canale Trasmissivo n  Doppino telefonico (ADSL): coppia di fili di

rame utilizzato per scambiare informazioni n  Wireless (rete senza fili): utilizza

principalmente onde radio a bassa potenza, ma anche radiazione infrarossa, laser, ecc…

n  Fibbre ottiche: filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati per condurre la luce

n  Parabola (rete satellitare): utilizza connessioni satellitari bidirezionali


Scenario tipico di una LAN n  Rete Cablata: Utilizza modalità broadcast

–  Topologia a stella (molto diffusa):

–  Switch: particolare dispositivo che inoltra i messaggi verso il destinatario

n  Reti Wireless: utilizza modilità broadcast –  Access point: gestiscono la comunicazione tra i nodi della

rete e l’interconnessione con la rete cablata

N2

N1 N4

SWITCH

N3 N5

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Scenario tipico di una WAN

n  Modalità di collegamento punto-a-punto n  Realizzate tramite l’interconnessione di tante reti (spesso

basate su tecnologie differenti) n  Tolopogia irregolare: n  Router: nodi della rete per lo smistamento dei pacchetti n  Host: nodi destinatati ad ospitare applicazioni utenti n  Gateway: Router di confine che collegano una rete locale ad

una rete geografica e assicurano la compatibilità dei pacchetti

G

R

S

H

H

H H

HH

H

H

HG

G

S

S

R

R

S

G

H = host = switch = router = gateway


Modello a Livelli

n  Reti di calcolatori organizzate secondo una pila di livelli (detta anche strati): semplificano il compito ai programmatori delle applicazioni

n  Ciascun livello offre servizi per il livello soprastante n  Utilizza servizi offerti dal livello sottostante n  Dialoga con entità di pari livello (dette anche peer) ma su

nodi differenti per realizzare i servizi di competenza n  Protocollo di comunicazione di livello-i: regole per lo

scambio di informazioni tra peer di livello i n  Unità dati del livello i: formato pacchetti utilizzato dai

peer di livello i

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Modello TCP/IP (detto anche Internet Protocol Suite)

LIVELLO APPLICAZIONE

LIVELLO TRASPORTO

LIVELLO RETE

LIVELLO DATA-LINK

LIVELLO FISICO

LIVELLO APPLICAZIONE

LIVELLO TRASPORTO

LIVELLO RETE

LIVELLO DATA-LINK

LIVELLO FISICO

messaggio messaggio Protocollo liv. applicazione

segmento segmento Protocollo liv. trasporto

datagramma datagramma Protocollo liv. rete

frame frame Protocollo liv. data-link

bit bit Livello fisico

Calcolatore A Calcolatore B


Modello TCP/IP: Livello Fisico n  Trasmette e riceve un flusso di bit attraverso una

determinata linea di comunicazione n  Il principale problema affrontato a questo livello

riguarda la codifica dei bit per la trasmissione su –  Doppino telefonico –  Fibra ottica –  Canale radio

n  Trasmissione caratterizzata da 3 parametri: –  Velocità di trasmissione –  Tasso di errore –  Ritardo di propagazione

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Modello TCP/IP: Livello di Data-link n  Trasferisce un datagramma tra due nodi direttamente collegati

da una linea di comunicazione n  Scheda di rete è identificata da un indirizzo MAC (Media

Access Control), ovvero un identificativo di 48 bit scritto permanentemente sulla ROM (ad es. 01:23:45:67:89:ab)

n  Quando il livello di rete deve spedire un datagramma: –  il livello data-link crea un pacchetto (frame) definito dal

datagramma e dall’indirizzo MAC di destinazione –  invia il frame a livello fisico

n  Quando un frame arriva al livello di data-link: –  Confronta il proprio indirizzo MAC con quello contenuto nel frame –  Estrae dal frame il datagramma originario e lo invia al livello di rete

n  Si occupa dei problemi riguardanti il mezzo fisico e il coordinamento dell’accesso al mezzo condiviso


Modello TCP/IP: Livello di Rete n  Trasferisce un segmento tra due nodi della rete connessi da un

percorso (problema dell’instradamento) n  Nodi della rete identificati mediante gli indirizzi IP (Internet

Protocol), ovvero un identificativo di 32 bit scritto in un file di configurazione del sistema operativo (ad es. 128.0.0.1)

n  Quando il livello di trasporto deve spedire un segmento: –  il livello rete crea un datagramma con il segmento, l’indirizzo IP del

mittente e l’indirizzo IP del destinatario –  Se l’indirizzo IP appartiene alla rete locale, il pacchetto è spedito al

nodo di destinazione, altrimenti è spedito al router della rete. Le spedizioni avvengono passando il datagramma al livello data-link.

n  Quando il datagramma arriva al livello di rete: –  Il router utilizza una tabella di intradamento –  Il nodo di destinazione riconosce il proprio indirizzo IP –  Estrae il segmento originario e lo recapita al livello di trasporto

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Modello TCP/IP: Livello di Trasporto n  Trasferisce un messaggio tra due processi applicativi in

esecuzioni su due nodi della rete (problema dello smistamento)

n  Il processo applicativo è identificato mediante un numero di porta, ovvero un identificativo di 16 bit

n  Affinché un processo possa accedere alla rete deve richiedere la creazione di un canale di comunicazione (detto anche socket) al quale è associata una porta

n  UDP (User Datagram Protocol): non garantisce che i dati arrivino al destinatario

n  TCP (Trasfer Control Protocol): garantisce la consegna dei dati nell’ordine di spedizione


Modello TCP/IP: Livello di Applicazione n  Comprende le applicazioni che fanno uso della rete

attraverso i servizi offerti dal livello di trasporto (ad es. i browser)

n  Ciascuna applicazione si avvale di specifici protocolli per –  la struttura e il significato dei messaggi scambiati –  le regole secondo cui il processo invia e riceve messaggi

n  Protocolli di comunicazione più diffusi: –  HTTP (servizio web) –  FTP (servizio per il trasferimento di file) –  TELNET/SSH (servizio per l’uso di terminali remoti) –  SMTP (servizio di posta elettronica)

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Internet n  E’ la rete delle reti:

–  Reti di calcolatori interconnesse –  Pubblicamente accessibili –  Utilizzano protocolli di comunicazione condivisi

n  Include migliaia di –  Reti governative, accademiche, commerciali, aziendali –  Singoli calcolatori personali

n  Composta dall’interconnessione di sistemi autonomi, gruppi di reti controllati da un’autorità amministrativa (ad es. Internet Service Provider)

n  Utilizza il modello TCP/IP (IP per il livello di rete, TCP o UDP per il livello di trasporto, HTTP, ecc. per il livello di applicazione )

n  I dati circolano sotto forma di pacchetti (che seguono il percorso più conveniente al momento della comunicazione)


Modello Client-Server n  Distinzione tra sistemi che sfruttano servizi e sistemi che

formiscono servizi –  Il client invia al server le richieste e attende fino a quando le

richieste non sono soddisfatte –  Il server attende una richiesta dal client e fornisce il servizio

richiesto inviando risposta al client

n  I PC domestici sono tipicamente client n  Alcuni nodi sono destinati a server (es. zeus)

Applicazione client

Applicazione server

Host client Host server

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Il servizio Web

n  World Wide Web, detto anche Web, spesso abbreviato in WWW, è uno dei servizi offerti da internet più diffusi

n  Mette a disposizione uno spazio virtuale per la pubblicazione di contenuti multimediali

n  Le risorse disponibili su web sono pagine ipertestuali n  Fornisce servizi particolari sviluppati dagli stessi utenti n  È anche un mezzo per la distribuzione di software n  Basato sul protocollo HTTP n  Sfrutta il modello client-server:

–  Client web: un browser –  Web server: Apache, Microsoft IIS, ecc...


Il Linguaggio HTML

n  HTML = Hypertext Markup Language n  Linguaggio di markup di tipo descrittivo (usato per descrivere

e formattare documenti ipertestuali) con una sintassi prestabilita

n  Ipertesto = Testo + elementi di collegamento (link) che costituiscono una rete raggiata di informazioni

n  Leggibile in maniera non sequenziale n  Codice che viene letto ed elaborato dal browser, il quale

genera la pagina che viene visualizzata sullo schermo del computer

n  I siti web sono scritti in HTML (http://192.167.20.190/FI-GES/ oppure http://zeus.ing.unibs.it/FI-GES/)

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Pagine web statiche e dinamiche n  Statiche: pagine che non possono cambiare (se non

a seguito di un intervento del progettista) n  Dinamiche e generate sul lato client:

–  includono parti attive (programmi che il browser esegue)

–  il contenuto cambia in base a certe informazioni fornite dall’utente

n  Dinamiche e generate sul lato server: –  mediante programmi posti sul server stesso oppure

includono parti attive eseguite dal web-server –  Il contenuto cambia in base alle informazioni fornite

dall’utente e a quelle ricavate da una base di dati memorizzata sul server

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