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Ingegneria Informatica

RETI DI CALCOLATORI

Facoltà di IngegneriaUNICAL

Carlo Mastroianni

A.A. 2009-2010

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Reti di Calcolatori– Materiale didattico

Ludici delle lezioni e delle esercitazioni.

Sito web:

http://www.icar.cnr.it/mastroianni/reti

E-mail docente ed esercitatori:

Carlo Mastroianni: mastroianni@icar.cnr.it

Agostino Forestiero: forestiero@icar.cnr.it

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Reti di Calcolatori - Obiettivi

Obiettivi del corso:

presentare i concetti che stanno alla base delle reti di calcolatori;

analizzare il protocollo TCP/IP;

presentare l'architettura della rete Internet, approfondendo i servizi di base e discutendo le applicazioni più usate e quelle più innovative;

introdurre alla programmazione in ambiente di rete, utilizzando il linguaggio Java (socket, datagrammi).

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Reti di Calcolatori - Orario

Corso B: lunedì, 15:30-17:30, aula 40Bmercoledì, 15:30-17:30, aula 40B

In totale 19 ore di lezione e 9 ore di esercitazione.Qualche esercitazione in più sarà probabilmente svolta nelle ore di Laboratorio di Reti di Calcolatori

Ricevimento studenti: ICAR-CNR, cubo 41c, 1° piano

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Reti di Calcolatori – Modalità di esame

Prerequisiti:

l’esame può essere sostenuto solo da chi ha superato gli esami di

Sistemi Operativi e di Calcolatori Elettronici (anche l’orale!).

L’esame prevede lo svolgimento di:

Una prova scritta con un esercizio di programmazione in Java ed alcune

domande di teoria.

Una prova orale (non sempre obbligatoria) sugli argomenti del

programma.

Un progetto facoltativo (?)

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Reti di Calcolatori - Programma

Concetti introduttivi

Concetti di base: commutazione di pacchetto, topologie di rete,

instradamento, protocolli, interfacce.

Architettura a livelli delle reti di calcolatori: modello ISO/OSI e

TCP/IP

Architettura di Internet

Il protocollo IP: indirizzamento, routing, il protocollo IPv6.

I protocolli del livello di trasporto: TCP e UDP.

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Reti di Calcolatori - Programma

Applicazioni su InternetDNS, organizzazione dei domini e gestione dei nomi.

Principali servizi e protocolli di Internet: FTP, e-mail;

World Wide Web e HTTP.

Applicazioni avanzate su rete

Reti peer-to-peer;

Griglie computazionali.

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Reti di Calcolatori – Libri

Testo di riferimentoAndrew S. Tanenbaum, Reti di Calcolatori, quarta edizione,

Pearson/Prentice Hall, 2003.

Altri libri sulle RetiDouglas Comer, Internet e reti di calcolatori, Addison

Wesley Italia, terza edizione.

James F. Kurose, Keith W. Ross, Reti di Calcolatori e

Internet, McGraw-Hill, terza edizione.

Programmazione in reteH. Schildt, Java 2 – Tecniche avanzate, McGraw Hill

Tutorial della Sun e altri reperibili su Internet

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Evoluzione dell’informatica: dai mainframe alle reti

Sistemi centralizzati

Sistemi di rete

Rete di calcolatoriUn insieme di calcolatori indipendenti tra loro ed interconnessi che possono scambiarsi informazioni e cooperare

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Reti di calcolatori: vantaggi

Condivisione di informazioni e risorse

Comunicazione

Suddivisione di compiti (modello client-server)

Affidabilità e Scalabilità

Applicazioni e-commerce

Business to Business (B2B)

Business to Consumer (B2C)

Applicazioni mobili e pervasive (uso di cellulari, palmari etc.)

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Modalità di “commutazione”

Le reti telefoniche utilizzano la tecnica della commutazione di circuito.

I commutatori smistano i dati in arrivo dalle linee in entrata alle linee in uscita, ed ogni linea è assegnata (dedicata) ad un’unica comunicazione.

Una linea fisica può anche contenere più linee logiche (tecniche di TimeDdivision Multiplexing o Frequency Division Multiplexing), ma ogni linea logica è comunque sempre dedicata.

Le reti di calcolatori utilizzano invece la commutazione di pacchetto.

I dati relativi ad ogni comunicazione sono suddivisi in pacchetti. Le linee sono condivise, poiché trasportano contemporaneamente pacchetti relativi a più comunicazioni.

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Modalità di trasmissione

RetiBroadcast

(canale condiviso)

Retipunto a punto

(store and forward)

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Mezzi di Trasmissione

Mezzi “Wired”Rame

Doppini telefonici

Cavi coassiali

Fibre ottiche

Mezzi “Wireless”Onde elettromagnetiche

RadiofrequenzaMicroondeRaggi infrarossiLuce

Per la trasmissione dei dati, è necessario codificare l’unità di base dell’informazione digitale (il bit) mediante tecniche che dipendono del mezzo utilizzato per la trasmissione.

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Reti di calcolatori: classificazione

Local Area Network (LAN)

anche Wireless LAN

Metropolitan Area Network (MAN)

Wide Area Network (WAN)

Internet

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Distanze

Multicomputer (non è una vera rete)

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Reti Locali (LAN)

Sono reti private

Dimensione: fino a qualche chilometro

Tecnologia: in genere broadcast

Occorre regolare l’accesso al canale condiviso

Topologia:

Bus

Ring

Velocità di trasmissione: molto alta, fino a 1 Gbps

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Reti LAN: Topologie

Albero

Anello

Stella

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La LAN più diffusa: Ethernet

Architettura di Ethernet (originale)

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LAN Wireless (standard 802.11)

(a) Rete Wireless con una stazione base.(b) Rete wireless ad hoc.

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LAN Wireless

Rete multicella

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Reti Locali: Intranet e Internet

computer

busRete Locale

router

INTERNET

FIREWALL

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Reti Metropolitane (MAN)

MAN: Metropolitan Area Network

Tecnologia: in genere broadcast

Normalmente gestite da provider pubblici

Uno o due cavi, in genere in fibra ottica

Non c’è commutazione: i dati viaggiano lungo il cavo nelle due

direzioni

Oggi non molto diffuse

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Reti Geografiche (WAN)

WAN (Wide Area Network)

Interconnettono reti LAN e MAN (chiamate a volte “sottoreti”)

Interconnettono quindi un gran numero di computer (host)

Gli elementi di connessione tra le sottoreti sono:

Le linee di comunicazione: link

I dispositivi di commutazione: router

Modalità di trasmissione: punto-punto (da router a router) – ma può essere broadcast all’interno di una sottorete

Modalità di commutazione: a pacchetto

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Reti Geografiche (WAN)

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Reti Geografiche (WAN)

Cammino di una sequenza di pacchetti dal nodo mittente (sending host) al nodo destinatario (receiving host), attraverso una serie di router

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Internet

Inter-net: connessione di reti di diverso tipo (WAN, MAN, LAN, ..)

Basata sul protocollo IP

Estensione su tutto il globo terrestre

Rete per tutti i tipi di utenti e per un grande numero di

applicazioni

Il WEB è una particolare applicazione di Internet

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Internet: visione d’insieme

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Modello di servizio Client-Server

I nodi Client fanno richiesta di serviziI nodi Server forniscono servizi ai clientEsempi: Web, FTP, posta elettronica.

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Modello di servizio Client-Server

Un sistema Client-Server funziona tramite sequenze di richieste e risposte.

Il server si mette in attesa di richieste provenienti da uno o più client.

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Reti: Modello Peer-to-Peer

In un sistema peer-to-peer non ci sono client e server predefiniti:

ogni nodo può inviare e servire richieste.Esempi: Napster, Gnutella, BitTorrent, Emule.

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Protocolli ed interfacce

Per ridurre la complessità e per ragioni di modularità le reti sono organizzate come una serie di strati o livelli. Ogni livello utilizza i servizi del livello inferiore. Entità remote dello stesso livello possono comunicare tra loro.

Le convenzioni e le regole usate nelle comunicazioni tra due entità (processi) di uno stesso livello sono dette protocollo.

L’insieme di servizi offerto da un livello alle entità del livello superiore è detto interfaccia.

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Protocolli ed interfacce

Logicamente il livello n di una macchina comunica con il livello n di un’altra macchina.

In realtà, nessun dato viene trasferito direttamente dal livello n di una macchina al livello n di un’altra macchina.

I dati sono inviati da un livello a quello sottostante dello stesso computer, fino al livello fisico che trasmette effettivamente i dati sulla rete.

Il passaggio dei dati tra i diversi livelli di una stessa macchina avviene tramite le interfacce.

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Architetture di rete

Un insieme di protocolli, uno per livello, è detto pila di protocolli (protocol stack).

Un insieme di livelli, protocolli e interfacce è chiamato architettura di rete.

Le architetture di rete sono alla base di tutte le reti di calcolatori.

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Gerarchie di protocolli: architettura di rete

Livelli, protocolli e interfacce

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Gerarchie di protocolli: esempio

Esempio: l’architettura filosofo-traduttore-segretariaI 3 protocolli sono indipendenti e possono variare, ma èimportante garantire la stabilità delle interfacce

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Architetture di rete: esempio

Comunicazione tra due computer di Internet

Comunicazione logica

Comunicazione fisica