PARTE IV Reti di calcolatori e Internet. Informatica Generale2 Obiettivi della IV parte del corso...

PARTE IV

Reti di calcolatori e Internet

Informatica Generale 2

Obiettivi della IV parte del corso

• Evoluzione dei sistemi di calcolo e organizzazione del lavoro informatico in azienda

• Reti di computer: aspetti tecnologici

– reti locali

– reti geografiche

• Internet

– tecnologia

– servizi


Evoluzione dei sistemi di calcolo

• Local batch (elaborazione locale a lotti)

• Remote batch (elaborazione remota a lotti)

• Time sharing (ripartizione di tempo)

• Personal computing

• LAN (Local Area Network = rete locale)

• Internet, intranet, extranet


Local batch

• Organizzazione basata su mainframe solo grandi aziende

• Presenza in azienda di un “centro EDP”

• Schema di lavoro

management programmatori perforatori

operatoricomputer

L’operatore gestisce una coda fisica di lavori da eseguire


Remote batch

• Organizzazione basata su terminali scriventi (in seguito videoterminali) collegati (eventualmente via modem) al mainframe

• Centro EDP ridotto


• Primi problemi di sicurezza

management programmatori computer

Il computer gestisce una coda elettronica di lavori


Time sharing

• Prima organizzazione veramente interattiva


• Tempo di attesa dipende da #utenti collegati

• Persistono i problemi di programmazione e aumentano i problemi di sicurezza

Mainframe ominicomputer

Programmatore/utente


Batch vs time sharing

P1 P2 P3

Tempo

Quanti di tempo(time slice)


Terminali intelligenti

• Problema con i terminali “stupidi” (dumb): guasto (alle linee o al computer centrale) impossibilità di lavorare

• Terminali intelligenti hanno capacità di calcolo locali (sono precursori dei PC)

• Esempio: operazioni locali presso sportello bancario

• Migliorano i servizi ma non le procedure informatiche


Personal computing (anni ‘80)

• Cambia il rapporto fra management e centro EDP

• Migrazione di applicazioni dal mainframe (o minicomputer) al PC

– elaboratori di testi

– fogli elettronici

• Il “grosso” delle procedure aziendali rimane sul mainframe


Problemi del personal computing aziendale

• Isolamento dei decisori (manager che elabora in modo diretto le proprie informazioni)

• Difficile interscambio di informazioni

• Uso inefficiente delle risorse

– stampanti

– licenze software


Reti locali (1a fase, seconda metà anni ‘80)

• PC collegati fra loro e al computer aziendale centrale

• Condivisione di risorse fisiche

• Inizia l’era dell’automazione d’ufficio

– Fogli elettronici ed elaboratori di testi

– Posta elettronica

– Programmi per la gestione dei progetti

• PC come terminale intelligente per il computer aziendale


Reti locali (2a fase, anni ‘90)

• Computer centrale sostituito da uno o più server

– file server (repositorio di file e database)

– terminal server (esegue parte delle applicazioni)

• Architettura delle applicazioni

– client (gira sul PC)

– server (gira sul server)


Vantaggi di LAN + modello client-server

• Il controllo ritorna completamente nelle mani dell’amministratore del sistema

– aggiornamenti coerenti

– specializzazione dei client

– protezione

• Maggiore economicità

– costo licenze

– manutenzione software


Fase attuale: LAN + modello client-server + reti geografiche

• LAN collegate su scala geografica

• Rete proprietaria oppure intranet

• Possibilità di trasferimento dati fra cliente e fornitore

LAN1 LAN3

LAN2

RouterRouter

Router


Finalità di una rete (riepilogo)

• Condivisione di risorse (dispositivi fisici, dati, programmi)

• Comunicazione fra utenti (posta elettronica)

• Maggiore affidabilità (capacità di elaborazione locale)

• Maggiore economicità (attraverso la condivisione e i minori costi di manutenzione e aggiornamento software)

• Trasferimento e pubblicazione dati


Reti di calcolatori: definizioni

• Local Area Network: i computer risiedono in uno stesso edificio o in un gruppo di edifici adiacenti (es. un campus)

• Metropolitan Area Network: i computer risiedono nella stessa area urbana

• Wide Area Network: i computer possono risiedere anche in continenti diversi

• Internetwork: collegamento di reti diverse (l’esempio paradigmatico è Internet)


Trasmissione dati

• Sistema di comunicazione di messaggi

• Tipo di messaggio e tipo di canale possono essere differenti (analogici o digitali)

• Problema fondamentale: efficienza e affidabilità

Sorgente Destinatario

Sistema di trasmissione

Trasmettitore RicevitoreCanale


Messaggi e segnali

• Consideriamo solo messaggi digitali: …1001110101… segnale digitale:

… … segnale analogico:

• Conversione analogico/digitale modem

0 0 volt1 5 volt

0 1180 Hz1 980 Hz


Canale di comunicazione

• Tipo di mezzo

– guidato

– non guidato

• Velocità di trasmissione (bit/sec)

• Attenuazione necessità di ripetitori

• Problemi di interferenza maggiori nei mezzi non guidati

(pensare alla radio)


Principali mezzi e relative velocità

• Doppino telefonico (fino a 100Mbit/sec)– reti locali

• Cavo coassiale (fino a 500Mbit/sec)– TV via cavo

• Fibra ottica (oltre 2 Gbit/sec)– reti locali e geografiche– telecomunicazioni (TV e telefono)

• Onde elettromagnetiche (ordine Tbit/sec)– comunicazioni via satellite


Caratteristiche della comunicazione

• Tecnica di trasmissione– sincrona o asincrona

• Tipo di collegamento– half duplex o full duplex

• Multiplexing– a divisione di tempo o di frequenze– modulazione di frequenza

• Tipo delle linee– dedicate o commutate


Topologia delle reti

• Bus

• Stella

W W W W S P P

Terminatore

Hub

W

W

W

S

PP

W = workstationS = serverP = stampante


Topologia delle reti (2)

• Anello

• Irregolare

W

W

W

S

PP

P

P

P P

P

P

P


Reti geografiche (punto a punto)

LAN1

LAN3

LAN2Router

Router

Router

LAN4Router

LAN5Router

LAN7Router

LAN6Router

• Topologia irregolare

• Router:

Attacchi modemAttacchi

rete


Instradamento dei messaggi

• Commutazione di circuito– attivazione del cammino– comunicazione dati– disattivazione del cammino

• Commutazione di pacchetto– messaggio diviso in “pacchetti” di

dimensione limitata– i pacchetti viaggiano in modo indipend.– messaggio “ricomposto” dal destinatario

• In entrambi i casi deve essere presente un algoritmo di “routing”


Struttura dei pacchetti

1Kbyte

Fine pacchettoInizio pacchetto

Mittente

Destinatario

Controllo

Parte utiledel messaggio


Classificazione delle reti geografiche

Rete

Interna Esterna

Chiusa Aperta

Proprietaria(AoL)

Proprietaria

Nonproprietaria

Nonproprietaria(Internet)


Reti locali

• Canale digitale

• Trasmissione di tipo “broadcast”

– no nodi intermedi di instradamento

– hardware/software rice-trasmittente

– una solo stazione trasmittente (ad ogni dato istante)

• Metodi di accesso

– CSMA/CD

– token ring


Architettura della comunicazione

• Protocolli di comunicazione– molteplici livelli di cooperazione (dai

segnali alla cooperazione fra utenti finali)– modello “a strati”

• Lo standard ISO-OSI (semplificato): 5 strati– fisico– collegamento dati– rete– trasporto– applicazione


Il modello ISO-OSI

Applicazione

Trasporto

Rete

Data link

Fisico

Rete

Data link

Fisico

Rete

Data link

Fisico

Applicazione

Trasporto

Rete

Data link

Fisico

Host Router Router Host

protocollo servizi


Il modello ISO-OSI (2)

• Livello fisico: trasmissione dei singoli bit

• Livello data-link: strutturazione in frame, implementazione di un canale “affidabile”

• Livello di rete: instradamento dei pacchetti

• Livello di trasporto: trasferimento dati fra le applicazioni

• Livello di applicazione: applicazioni di rete (posta elettronica, file transfer, hypertext transfer, …)


Il software di rete al lavoro

Dati app. Livello dell’applicazione

Dati dell’utente

Dati dell’utente

Livello di trasporto(modulo TCP)

Dati app.TCP TCP


Il software di rete al lavoro (2)

Livellodi rete

(modulo IP)

Dati app.TCPIP TCPIP

Livellodata link (scheda)

Dati app.TCPIPH TLivello

data link (scheda)

Livello fisico Livello fisico


I protocolli TCP/IP

• TCP/IP = Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

• Suite di protocolli impostata sui 5 livelli ISO-OSI

• Fa parte della “dotazione” dei principali SO (Unix e Windows)

• È supportato dai costruttori di router

• È il protocollo di Internet


L’indirizzamento in Internet

• Livello di rete di TCP/IP (Internet Protocol)

• Schema di indirizzamento basato su 32 bit IP number di 32 bit in ogni pacchetto

• IP number

• Indirizzo di rete definito da una “authority” globale

• 3 classi di reti: A, B e C

HostRete

1 oppure 2 oppure 3 byte


Classi di reti

• Classe A: indirizzo di rete su un byte– ci possono essere fino a 224 host– primo byte: 0xxxxxxx

• Classe B: indirizzo di rete su due byte– ci possono essere fino a 216 host– primi byte: 10xxxxxx xxxxxxxx

• Classe C: indirizzi di rete su tre byte– ci possono essere fino a 256 host– primi byte: 110xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx


Ancora sugli indirizzi Internet

• Rappresentazione decimale

– 4 numeri (uno per byte), separati da .

– 131.114.4.32, 195.32.43.254

• Rappresentazione simbolica

– sequenza di identificatori separati da .

– osiris.di.unipi.it, fecfg.isnet.it

• Domain Name Server: effettua la conversione simbolico-numerica


Le reti di ricerca in Italia

• Comprendono università ed enti pubblici di ricerca (come CNR, ENEA e INFN)

• Per le università gli indirizzi sono del tipo: <organo>.uni<città>.it

Esempio: di.unipi.it

• I numeri di IP sono attribuiti dal GARR (Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca), con sede a Pisa


Il protocollo TCP

• Divide il messaggio ricevuto dal livello di applicazione in pacchetti

• Aggiunge informazioni che permettono al ricevente:– di ordinare correttamente i pacchetti (che

possono arrivare in tempi e per strade differenti)

– verificare l’integrità dei dati• Ritrasmette eventuali pacchetti persi o con

dati corrotti


Che cos’è Internet?

• Una rete (geografica) che collega un numero enorme di reti (locali o geografiche)

• La caratteristica fondamentale è l’uso di un linguaggio comune (i protocolli TCP/IP)

GatewayLAN

Reti geografiche


Aspetti organizzativi di Internet

• Non esiste un ente proprietario di Internet garante “morale” (The Internet

Society) commissioni ed enti di coordinamento diritti solo sulla parte di struttura posseduta

• Può essere utilizzata per qualunque scopo: ricerca, militare, commerciale, non-profit,...

• Può essere utilizzata da qualunque tipo di computer


I servizi di Internet

• Organizzazione tipo client-server

• Ogni computer connesso in rete può essere client o server per un determinato servizio

• Servizi

– posta elettronica

– file transfer

– terminale remoto

– utilità varie

– World Wide Web


La posta elettronica• Scambio di messaggi

• Liste di interesse Rete

POP

SMTP &POP

SMTP

Rete


Il programma di posta elettronica


Il programma di posta elettronica (2)


Il programma di posta elettronica (3)


Trasferimento file (file transfer protocol)• Downloading & uploading

• Anonymous ftp• Ftp shell e attuali interfacce grafiche• Integrazione nei browser

Rete

FTP client FTP server

ftp


Ftp shell


Ftp con interfaccia grafica

• Connessione


Ftp con interfaccia grafica (2)• Trasferimento file


Terminale virtuale (telnet)

• Terminale alfanumerico di host remoto

• Accesso a catologhi di biblioteche o di banche dati in genere

Rete

telnet

Terminale remoto host


Programma di emulazione


Programma di emulazione (2)


Utilità varie

• Ping (verifica se un host è raggiungibile e attivo)


Utilità varie (2)

• Traceroute (determina il cammino effettivamente intrapreso dai pacchetti)


World Wide Web

• Modello di “navigazione” in documenti ipertestuali distribuiti

• Documento ipertestuale

– testo

– immagini e filmati

– suoni

– programmi

– collegamenti (link)


World Wide Web (2)

Rete

http

WEB browser

• Protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol)

• WEB server e client supportano altri servizi

– ftp e gopher

– posta elettronica

WEB server


World Wide Web (3)

• Identificazione uniforme delle risorse (URL=Uniform Resource Locator)– Tipo di protocollo(http,ftp,…)– Host (indirizzo IP)– Directory nel file system dell’host– Documento multimediale

– Linguaggio HTML (HyperText Markup Language)

http://www.fecfg.isnet.it/economia/ec/default.htm


I motori di ricerca

• Problema del recupero di informazione (Information Retrieval)

• Milioni di documenti multimediali (“pagine WEB”)

– autorevolezza

– rilevanza

• Ricerca per parole chiave

• Ricerca in tassonomie di argomenti


I motori di ricerca (2)

• Funzionamento dei motori di ricerca

– indexing dei documenti

– uso dei link

– aggiornamento

– linguaggio per le ricerche

• Pagine inesistenti

• Chi paga i costi? pubblicità


Pagine WEB e collegamenti ipermediali


Pagine WEB e collegamenti ipermediali (2)


Modello di connessione

• Calcolatore isolato

• Rete locale

C ISP Rete

CCC C R


Costi e problemi

• Contratto con l’ISP (Internet Service Provider) costo fisso

• Costo della linea

– commutata (si pagano canone e tempo di collegamento)

– dedicata (si paga un canone più elevato)

• Problemi di efficienza larghezza di banda


Connessione al provider in windows


Connessione al provider (2)

velocità

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