Reti di Calcolatori - Lezione in semi-presenza

1. Reti di calcolatori ed Internet

Perché vogliamo una nuova macchina e come la otteniamo?

Nascita: per scopi militari, per dare alle macchine il modo do difendersi (ne viene colpita una ed un'altra reagisce). Per calcolare rapidamente la traiettoria dei missili e per decriptare le comunicazioni del nemico.

Oggi gli obiettivi sono:

• Condivisione delle risorse
• Comunicazione tra utenti degli elaboratori
• Maggiore Affidabilità
• Abbattimento dei costi di manutenzione, aggiornamento delle strutture di calcolo
• Maggiore scalabilità

Con quali tecniche e tecnologie far connettere queste macchine?

Protocollo: modalità con cui i programmi si vanno a comportare. Un protocollo è l'insieme di regole che definiscono come un computer deve parlare all'altro, ovvero regole condivise da diversi dispositivi che vogliono comunicare.

HTTP: protocollo per il trasferimento degli ipertesti.

Architettura dei servizi di rete

IL LIVELLO FISICO, le infrastrutture (trasmettono segnali elettrici oppure ottici), ovvero come si connettono le macchine insieme (filo, sincronia ed asincronia, …):

- Componenti di Connessione

• doppino telefonico (stava per essere sostituito dalle fibre ottiche, invece ora ha ripreso). Il telefono. E' il mezzo di trasmissione meno costoso e più utilizzato per segnali analogici e digitali.

• cavo coassiale. La tv. Trasmette il segnale senza necessità di amplificazione a distanze maggiori di quelle consentite dal doppino. Costo contenuto, per segnali analogici e digitali.

• fibre ottiche. Larghezza di banda elevata, elevata velocità di trasmissione. Segnali luminosi per propagare i dati.

Wireless: senza fili. Cinquina di onde elettromagnetiche (anche infrarossi).

Telefonino: senza fili. Onde radio via etere (anche Bluetooth, che è un protocollo).

- Tecnologie di Trasmissione

• Sincrone.

Ad es. una telefonata, nessun metodo di memorizzazione previsto dalla rete.

• Asincrone.

Ad es. un sms, posso rispondere dopo.

- Tecnologie di Rete. Come li usiamo questi canali di comunicazione?

• Commutazione di circuito.

Per il telefono. Ad es. una ferrovia monorotaia. C’è uno che porta (il primo vagone) e così vanno tutti alla stessa velocità. Ci sono gli scambi per arrivare dall’inizio alla fine.

• Commutazione di pacchetto.

Per le reti di calcolatori. Ad es. l’autostrada. Unico vincolo: non occupare lo spazio di un altro. La macchina non occupa tutta l’autostrada sino a quando non arriva a destinazione come fa il treno con le rotaie. La comunicazione non deve essere racchiusa in una sola macchina, può essere a più pacchetti (in più macchine). I pacchetti non devono camminare per forza tutti insieme attaccati come i vagoni del treno. Le telefonate sincrone funzionano così, la comunicazione avviene anche se qualche pacchetto si perde (se qualche macchina fa un incidente e si perde così quello che trasportava, ovvero parte del messaggio), basta che i pacchetti arrivano a destinazione nello stesso ordine in cui sono stati mandati. Ad es. quando al telefono sentiamo la voce metallica oppure “va e viene” ma riusciamo comunque a capire cosa ci vuole comunicare il nostro interlocutore.

Reti di calcolatori: calcolatori autonomi collegati da una rete di comunicazione.

Host: sito intermedio.

Modem: elemento per creare la rete. Converte i segnali digitali in forma analogica, li invia sulla linea telefonica e li ricompone all'altro capo della linea.

LAN (or Local Area Networks)

Reti locali. Broadcast per la trasmissione. Tecnologia per essere realizzati: cavi.

– Ampia larghezza di banda

– Gli IMP Interface Message Process sono detti usualmente Bridge (bridge: per collegare reti diverse, ma con lo stesso schema di indirizzamneto, se è diverso ci vuole il router).

– Broadcast e’ generalmente preferito alla commutazione (il broadcast si ha nelle reti multipunto ovvero quando comunicano più calcolatori - al contrario delle reti punto a punto dove comunicano due calcolatori fra di loro- , si hanno sistemi di trasmissione condivisi da tutti i calcolatori della rete -ogni calcolatore ha un indirizzo di rete- , ed utilizza i pacchetti per inviare i dati)

• Tecniche di accesso (a contesa e non a contesa)

– Topologia omogenea della rete

– Architettura di condivisione

• client-server

• peer-to-peer

WAN (Wide Area Network)

Reti giganti, reti geografiche. Commutazione con nodi intermedi. Tecnologia per essere realizzati: satellite.

– Minore ampiezza di banda

– Gli IMP includono Gateway (esterni) e Bridge (bridge: dispositivo che lascia passare i pacchetti nelle diverse parti della rete soltanto quando è necessario)

– Topologia eterogenea della rete

– Architettura di condivisione

INTERNET (“Reti di Reti”)

– Infranet

– Extranet

Internet può essere su lan o su wan. Ad es. quando ci connettiamo ad internet la rete dei nostri quattro calcolatori connessi col modem comunica con la rete internet globale (io a casa sono una rete internet con 4 computer, e questa mia rete comunica con quella globale attraverso il provider).

Una definizione di un “sistema operativo”: Il protocollo TCP/IP (Internet).

Sistemi operativi di rete: usare i dati che si trovano in calcolatori remoti. Queste macchine le possiamo individuare grazie all’indirizzo.

Broadcast: per comunicare a livello locale. Comunicazione verso tutti, tutto ciò che si dice nella rete locale è ascoltabile da tutti. “Programmi sniffer” per ascoltare tutto ciò che viene detto sulla rete (attenzione ai virus ed ai cavalli di Troia).

HTTPS significa che la connessione è protetta, il lucchetto in basso a sinistra è chiuso.

Questo protocollo è differente dall'ISO/OSI, non c'è il livello della sessione che garantisce che una squadra di pacchetti parta da una parte ed arrivi in un altro posto, senò si ripristina.

Nel protocollo TCP/IP si cura dell’arrivo dei pacchetti la parte finale.

TCP: livello di rete. E' il protocollo che assicura la certezza e l'ordine di ricezione dei dati.

IP: livello di trasporto. E' il protocollo che frammenta il messaggio e li invia nella rete per arrivare a dsestinazione lungo percorsi indipendenti.

Ogni livello intermedio interpreta il messaggio a seconda di quello che gli serve (es. della cartolina). Per mandare un messaggio è necessario corredarlo di maggiori informazioni, di un indirizzo.

Livelli ed instradamento.

L’instradamento avviene mediante la decomposizione dei dati di ogni livello in pacchetti e mediante l’arricchimento dei pacchetti con estensioni dette header.

Gli IMP Interface Message Process che usano:

• un livello sono detti repeater. Ripete.

• i primi due livelli (Fisico e Dati) sono detti router.

• i primi tre livelli sono detti bridge.

• tutti i livelli sono detti gateway. Ci consente di andare da un’altra parte.

TCP/IP: localizzazione dell’informazione.

Ogni host (indirizzo di un computer) della rete e’ caratterizzato da un indirizzo, detto indirizzo IP, ovvero un indirizzo univoco di 32 bit organizzati in 4 parole (ad es. 150.100.20.17) da 0 a 255.

Gli indirizzi sono di classe A, B e C.

Grazie a questi numeri posso stare nella rete globale Internet (senò sono soltanto nella mia rete locale, ovvero una sottorete che comunica con la rete globale) e mi possono vedere tutti, con un indirizzo internet sono nella rete globale.

Questi indirizzi internet finiscono, la rete internet non è infinita. Non c’è spazio per tutti, bisognerebbe fare un’altra rete.

L’indirizzo IP:

• se locale, viene (in broadcast) inviato a tutte le macchine della rete.

• se esterno viene inviato ad un IMP (il router o gateway) che si occupa di instradare i dati.

DNS Domain Name Service: ad es. “www”. Ad un indirizzo IP corrisponde un nome logico fatto di numeri, che determina un indirizzamento simbolico ovvero con lettere (traduzione degli IP).

URI Universal Resource Identifier: e’ il nome univoco di un contenuto su Internet, sia esso un file di testo, un immagine, un video, etc.

• SCHEMA, individua il protocollo

• PATH specifica dominio, host e file. (dominio: successione di stringhe alfanumeriche separate da punti).

Es. http://jobtalk.blog.ilsole24ore.com/jobtalk/images/2008/10/29/studenti_protesta_bassa.jpg

- “http://” descrive il meccanismo da usare per accedere alla risorsa, identifica il protocollo da utilizzare

- “jobtalk.blog.ilsole24ore.com “ specifica in quale computer la risorsa può essere trovata, identifica il computer dove la risorsa è salvata. Il “www”.

- “/jobtalk/images/2008/10/29/studenti_protesta_bassa.jpg” specifica il percorso all'interno del computer e il nome della risorsa, da il percorso e il nome della risorsa

TCP/IP: trasmissione

Internet è una rete a commutazione di pacchetto (ricordati dell’esempio monorotaia vs autostrada. Internet è un’autostrada).

Attraverso il protocollo TCP Transmission Control Protocol si gestisce la trasmissione dei dati, ovvero TCP si occupa di:

• suddividere l’insieme dei dati trasmessi in pacchetti
• aggiungere ad ogni pacchetto il corrispondente header, ed instradarlo
• ricomporre il dato iniziale alla ricezione
• mantenere la consistenza della trasmissione

Collegamenti alla rete TCP/IP globale

- Il collegamento diretto alla rete Internet: effettuato tramite un cavo che viene sempre ed esclusivamente dedicato a questo scopo, il proprio computer fa parte della rete ed è individuato da un proprio IP tramite il quale chiunque, in qualunque momento e da qualunque parte di Internet, può contattarlo.

- Il collegamento PPP Point to Point Protocol su linea commutata: per la trasmissione di segnali, non è permanente ma viene creato sul momento (gli accessi diretti via modem e telefono). In questo caso il computer non è perennemente collegato a Internet, ma lo è solo nel momento in cui si stabilisce il collegamento telefonico. Si usa il proprio computer come terminale di una macchina che è connessa direttamente ad Internet. Ci si collega via modem alla macchina remota, che fisicamente sta nella sede della società venditrice del servizio e si inizia ad usare quel sistema, la sua CPU, i suoi dischi , etc. Il proprio calcolatore diventa parte integrante di Internet limitatamente al tempo di una telefonata. Il protocollo di comunicazione PPP infatti è una versione del software di base che permette l'accesso a Internet concepito proprio per utilizzare le linee telefoniche ed i modem come connessione piuttosto che linee digitali dedicate.

I servizi di rete

La posta elettronica nasce per scambiare messaggi di testo tra utenti (host) della rete.

Il protocollo utilizzato per questa comunicazione è specifico: SMTP Simple Mail transfer Protocol.

Per indirizzare: name@host/sottorete.

Per ogni messaggio un file testuale viene generato contenente il testo e dei meta descrittori.