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Reti di calcolatori
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Reti di calcolatori
Rete di comunicazione: infrastruttura che permette la comunicazione tra un insieme di dispositivi
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Rete di comunicazione
PC
PCServer
Terminale
Networking: come i computer possono essere collegati per condividere informazioni e risorse?
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Reti di calcolatoriPer avere una rete è indispensabile:
collegamento fisico tra i diversi computer (nodi)
Meccanismi in grado di trasmettere informazioni: canali di comunicazione cavi di rame coassiali cavi a fibre ottiche linee telefoniche collegamento satellitare collegamento wireless (tecnologia di trasmissione radio)
Dispositivi in grado di collegarsi al canale scheda di rete (Ethernet) Modem
sistema software operativo di rete, che supporti l’accesso di più utenti contemporaneamente e gestisca l’accesso alle risorse condivise
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Reti di calcolatori: organizzazione fisica
Le caratteristiche e la qualità della trasmissione dipendono da: capacità del canale (larghezza di banda - in Hz - che
determina la velocità di trasmissione misurata in bit/sec) attenuazione del segnale (necessità di ripetitori) interferenza del segnale (necessità di schermatura di cavi) numero ricevitori (ogni ricevitore introduce attenuazioni di
segnale)
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Reti: tecnologie di trasmissione
Trasmissione analogica e digitale analogica: i segnali sono trasmessi sotto forma di onda
(sistema continuo) => collegamento telefonico/via satellite digitale: i segnali sono trasmessi in un linguaggio con due soli
simboli (sistema discreto) => via cavi di tipo elettrico/ottico
Trasmissione su linee commutate e dedicate linea dedicata: una linea privata è sempre disponibile tra
due nodi linea commutata: collegamento tra due nodi temporaneo
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Reti: linee commutate Linee commutate: esiste un insieme di circuiti di comunicazione
e il collegamento tra due nodi viene creato solo quando serve, come succede per il traffico telefonico. La commutazione può essere di circuito o di pacchetto
commutazione di circuito: viene creata una connessione temporanea commutando alcuni dei canali, la connessione viene mantenuta dall´inizio alla fine e le linee vengono utilizzate in base al tempo
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Reti: linee communtate commutazione di pacchetto:
Il funzionamento è analogo a quello del sistema merci ferroviario o del sistema postale. I treni in partenza da una stazione vengono spediti alla stazione di smistamento più vicina da dove alcuni treni vengono diretti a stazioni locali, altri ad ulteriori stazioni di smistamento.
I messaggi sono suddivisi in parti (pacchetti) spedite in maniera indipendente. Le linee vengono utilizzate in base alla quantità di informazione da trasferire
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A
B
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mittente A
destinatario B
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Reti: trasmissione digitale e analogica
Una delle soluzioni più diffuse per la trasmissione dei dati è rappresentata dalla rete telefonica commutata che trasmette informazioni in forma analogica. Per trasformare il segnale continuo in una forma digitale occorre un dispositivo elettronico, chiamato modem (modula segnali digitali trasformandoli in analogici e demodula i segnali analogici riconvertendoli in digitali)
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modem
modem
segnaledigitale
segnaledigitale
segnaleanalogico
segnaleanalogico
linea telefonica
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Reti: classificazione dimensionale LAN (Local Area Network)
Reti locali, che collegano elaboratori vicini tra di loro (singolo edificio, complesso di edifici)
Condivisione risorse: stampante laser, scanner… Condivisione di programmi/dati da parte di utenti
WAN (Wide Area Network) Reti geografiche, che collegano elaboratori in località
remote comunicazioni in ambito di ricerca utilizzo di basi di dati in locazioni remote lavoro cooperativo possibilità di svolgere attività di lavoro a casa (tele-
lavoro) accesso a informazioni di varia natura (Internet)
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Comunicazione tra processi
Modello Client-server Client: processo che esegue le richieste Server: processo che soddisfa le richieste dei client In genere: Un server, molti client I Server devono essere continuamente in esecuzione (ed in
attesa) I client iniziano la comunicazione
Modello Peer-to-peer Due processi comunicano in maniera paritaria I processi Peer possono essere di breve durata
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Il modello client/server in confronto con il modello peer-to-peer
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Reti di calcolatori: software
Come stabilire l’interazione tra due processi che devono comunicare per coordinarsi ed eseguire i compiti loro affidati?
Come identificare i nodi nella rete? Naming
Le linee/canali di comunicazione sono risorse condivise da più nodi. Se più nodi decidono di trasmettere contemporaneamente sullo stesso canale i messaggi potrebbero arrivare a destinazione modificati (corrotti) o non arrivare. Come stabilire il diritto di accesso?
Quale percorso deve fare un messaggio per raggiungere il nodo destinatario a partire dal nodo mittente? Instradamento dei messaggi Routing
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a.a. 2010 - 2011Informatica
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Una rete deve funzionare in modo affidabile!
Regole in base alle quali vengono condotte le attività
Protocolli
Reti di calcolatori: software
In generale, un protocollo di rete fornisce delle funzionalità per: gestione dell’indirizzamento (addressing) gestione dell’instradamento (routing) gestione di eventuali errori di trasmissione gestione della velocità di comunicazione
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Reti di calcolatori: protocolli
Gli attuali protocolli di comunicazione di rete sono strutturati a livelli. Ogni livello fornisce i servizi necessari al livello superiore. I vantaggi di questa organizzazione sono i seguenti: il protocollo formalizza una astrazione della comunicazione le funzioni associate ad ogni livello sono ben definite e
omogenee ogni livello fornisce servizi ai livelli superiori mascherando i
dettagli implementativi le interfacce tra i vari livelli sono strutturate in modo da
minimizzare la necessità di scambi di informazioni tra i livelli
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Reti di calcolatori: protocolli
Le suite di protocolli più note sono: ISO-OSI costituito da sette livelli TCP/IP costituito da quattro livelli, è la suite
attualmente più utilizzata
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Reti : identificazione dei nodi
Come identificare i nodi nella rete?
Per instaurare una comunicazione tra due nodi è necessario poterli identificare
Indirizzamento dei nodi: Ad ogni nodo viene associato un indirizzo univoco nella rete
che permette di identificarlo (nome logico, sequenza di bit)
Una volta assegnati gli indirizzi ai nodi, deve essere possibile localizzarli. Corrispondenza tra gli indirizzi logici e indirizzi fisici.
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Reti : Routing
Quale percorso deve fare un messaggio per raggiungere il nodo destinatario a partire dal nodo mittente? Instradamento dei messaggi (routing)
Diverse strategie Instradamento fisso Instradamento variabile Instradamento dinamico Packet switching
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a.a. 2010 - 2011Informatica
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Packet switching I messaggi sono suddivisi in pacchetti, tutti delle stesse dimensioni. Questi
sono spediti separatamente I pacchetti viaggiano su percorsi differenti Si devono “ricordare” le posizioni dei pacchetti all´interno del messaggio
originale per poter ricostruire il messaggio a destinazione (numerazione pacchetti)
Vantaggio: maggior flessibilità, minor tempo di comunicazione Tecnica diffusa sia nelle reti locali che geografiche
Reti: Routing
A
B
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mittente A
destinatario B
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Reti di computer: software
Rilevazione/correzione errori Il messaggio che arriva al destinatario deve coincidere con
quello inviato dal mittente Ci possono essere degli errori di trasmissione o interferenze Sono necessarie tecniche che consentano al destinatario di
rilevare, ed eventualmente correggere, gli errori che si possono verificare durante la trasmissione dei messaggi
Insieme ai messaggi vengono spedite informazioni aggiuntive per la rilevazione-correzione degli errori
Protezione dei messaggi Firewall Filtri anti spam
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Reti di computer: unione di reti
Connettere reti esistenti per formare un sistema di comunicazione più esteso.
Dispositivi usati: Repeater
Collega due bus per formarne uno più lungo, passa il segnale tra i due bus (in genere amplificandolo) senza considerare il loro significato
Switch Collega due bus. Considera gli indirizzi di destinazione dei
messaggi ed inoltra il messaggio solo quando questo è destinato ad un nodo all’altra estremità
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Reti di computer: unione di retiIl router è un computer che appartiene ad entrambe le reti e che inoltra messaggi da una rete ad un’altra
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Deve eseguire una conversione tra le caratteristiche delle due reti originali
router
Conversione tra i sistemi di indirizzamentoEsempi:
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Internet
Internet: una internet di dimensione globale Finanziata inizialmente da DARPA nel 1973 (ARPANET) Oggi conta milioni di macchine
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Architettura Internet
Dominio: una collezione di reti Ogni dominio in genere consiste di reti di una singola
organizzazione Per creare un nuovo dominio, è importante che esso venga
registrato presso l’ICANN (Internet Corporation for AssignedNames and Numbers)
Gateway: un router che connette la rete di un dominio ad un’altra rete già connessa ad Internet. Rappresenta il “cancello” attraverso il quale si passa
dall’infrastruttura del dominio al mondo esterno Il mondo esterno è a volte chiamato “cloud” – “nuvola”.
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Indirizzamento Internet: Indirizzi IP (v4)
Indirizzo IP = identificatore di un host composto da 32 bit Identificatore di rete = parte assegnata dall’ICANN Indirizzo dell’Host = parte assegnata dal responsabile del
dominio
Notazione decimale puntata = standard di visualizzazione degli indirizzi IP Esempio: 192.207.177.133
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Indirizzamento Internet: nomi degli host
Host name = nome simbolico Esempio: mymachine.aw.com Nome del dominio = parte assegnata da una “registar”
Esempio: aw.com Top level domain (TLD) = classificazione generica del domino
In base all’uso – Esempio: .com = commerciale In base alla nazione – Esempio: .au = Australia
Sotto-domini e nomi delle singole macchine Assegnati dal responsabile del dominio Il responsabile del dominio deve eseguire un “name server” DNS (Domain Name System) fornisce una infrastruttura di
name server per risolvere il nome simbolico in indirizzo IP, ossia trasforma mymachine.aw.com in 148.192.64.1
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Suffissi di classificazione dei domini
Top-level Domains (TLD) com = commercial institution edu = educational institution gov = government institution org = general classified organizations net = networked organization int = internet organization mil = military institution museum = museums ca = Canada cn = China
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Applicazioni Internet
Electronic mail (e-mail)
File Transfer Protocol (FTP)
Remote login: telnet, etc.
World Wide Web
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Modello di servizio “a livelli” di Internet
Il software di Internet deve fornire gli strumenti “astratti” necessari al trasferimento dei messaggi nella rete.
Viene usata una gerarchia a quattro livelli nella suite di protocolli TCP/IP: applicazione trasporto rete collegamento
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I livelli software di Internet
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I livelli software di Internet
Livello applicazione: programmi che devono poter comunicare l’un l’altro attraverso Internet. www (world wide web) ftp (file transfer protocol): un
protocollo per il trasferimento di file.
SMTP (simple mail transfer protocol): protocollo usato dai server di posta elettronica durante la spedizione/ricezione dei messaggi.
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applicationtransportnetworkdata linkphysical
applicationtransportnetworkdata linkphysical
applicationtransportnetworkdata linkphysical
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I livelli software di Internet
Livello trasporto: adempie ai compiti relativi alla gestione dell’origine e della destinazione finale di un messaggio. Scompone i messaggi lunghi in
segmenti di dimensione tale da essere compatibile con il sottostante livello rete.
Può aggiungere numeri di sequenza ai segmenti così che il messaggio possa essere ricostruito una volta giunto a destinazione.
Può apporre l’indirizzo di destinazione ad ogni segmento.
Queste unità (pacchetti) vengono mandati al livello rete.
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applicationtransportnetworkdata linkphysical
applicationtransportnetworkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysicalnetwork
data linkphysical
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I livelli software di Internet
Livello rete: si assicura che i pacchetti ricevuti vengano opportunamente inoltrati da una rete ad un’altra, fino a quando essi raggiungono la destinazione finale.
Ad ogni “hop”, il nodo intermedio di una rete, in base all’indirizzo di destinazione: Se è un router, inoltra i pacchetti
verso una rete “più vicina” alla destinazione
Se è l’indirizzo di destinazione corrisponde al nodo finale, allora il messaggio è giunto alla fine del suo percorso.
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networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
networkdata linkphysical
applicationtransportnetworkdata linkphysical
applicationtransportnetworkdata linkphysical
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I livelli software di Internet
Livello collegamento: si occupa dei dettagli di comunicazione specifici della rete dove le macchine risiedono. Se la macchina è in una rete
token-ring, la macchina aspetta il token prima di trasmettere.
Se la macchina è in una Ethernet, deve ascoltare il bus prima di trasmettere.
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“link”
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La suite di protocolli TCP/IP
TCP/IP suite è una collezione di protocolli che definiscono i quattro livelli gerarchici usati da Internet.
TCP/IP sono in realtà due dei protocolli di questa suite. TCP = Transmission Control Protocol: definisce una modalità
di trasporto. IP = Internet Protocol: è il protocollo principale del livello rete.
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User Datagram Protocol
Un’alternativa a livello trasporto è definito da UDP (User Datagram Protocol)
Due differenze principali tra TCP e UDP: Il livello TCP stabilisce una connessione con la destinazione prima di
spedire i dati – spedisce un messaggio alla destinazione, quindi aspetta un acknowledgement (riscontro) della ricezione da parte del nodo destinazione prima di trasmettere i dati.
UDP non stabilisce una connessione prima di spedire i dati –semplicemente spedisce i pacchetti all’indirizzo di destinazione e “se ne dimentica” (connectionless protocol).
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TCP/IP vs. UDP
Seconda differenza fondamentale tra TCP e UDP: TCP obbliga nodo origine e nodo destinazione a cooperare
tramite la spedizione di riscontri e di eventuali ritrasmissioni. È un protocollo affidabile.
UDP non fa niente di tutto questo – è un protocollo inaffidabile.
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Scegliere tra TCP e UDP
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