Reti telematiche e reti dati - IIS Falcone

IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica
Corso di Sistemi Automatici
“Reti telematiche e reti dati”
22/10/2016
Reti dati e reti telematiche Rev.1.0
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Reti telematiche e reti dati
•Il concetto di rete
•Tipologie di reti
•Topologie fisiche e logiche
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Reti dati e reti telematiche Rev.1.0
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Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete
Le descrizione “classica” di rete
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Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete
“LA” RETE, ovvero “la rete di reti”
=
THE Internet
Estende in tutti i
sensi la
descrizione data
in precedenza,
fino a diventare
la IoT (Internet
of Things)
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Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete
Ma più in generale…..
“Una rete è un insieme di (2 o più) apparati collegati fra loro
per scambiarsi informazioni”
Come la “vecchia
(e sana?)” RETE
telefonica
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Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete
Perché “rete DATI”
Fino agli anni ‘80 la rete telefonica (detta rete di FONIA) era
usata solo “per telefonare” ed era affiancata da un certo numero
di reti adatte al solo scambio di DATI
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Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete
Perché “reti TELEMATICHE”
INFORMATICA: è la scienza che studia il trattamento
automatico dell’informazione
TELEMATICA: è la scienza che applica l’informatica in rete. Il
termine evidenzia l’integrazione fra tecnologie informatiche e
tecnologie di telecomunicazione
Ai nostri giorni le reti di cui parliamo utilizzando il
solo termine “rete”, sono tutte reti telematiche,
e la quasi totalità permette di scambiare
informazioni sotto diverse forme, per cui non si
distingue più tra reti fonia o dati.
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti
Come classificare e identificare le reti
•In base all’estensione : LAN, WAN, (MAN) sono termini che
classificano le reti in base la loro estensione geografica. Ma
l’estensione geografica implica l’utilizzo di tecnologie differenti
per garantire reti affidabili e possibilmente tolleranti ai guasti
•In base alle funzionalità: Peer-to-peer o Client-server sono
termini che indicano se una rete offre le proprie informazioni e
funzionalità agli apparati che vi accedono in modo
centralizzato o distribuito
•In base alla topologia: la topologia di una rete è la
configurazione (fisica o logica!) delle interconnessioni fra i nodi
della rete. La topologia di rete è rappresentata da un grafo
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Come classificare e identificare le reti in base alla topologia
La classificazione in
base alla topologia
considera la rete solo
dal punto di vista dei
collegamenti tra i vari
nodi (ogni nodo è in
generale un apparato
di elaborazione, non
necessariamente un
computer)
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Collegamento punto-punto
Il collegamento PUNTO-PUNTO,
nato dalla semplice esigenza di
scambiare dati fra due soli
computer, è il caso più semplice
di rete.
Ma in realtà molte delle
topologie di rete più complesse
vengono realizzate tramite una
combinazione di collegamenti
punto-punto.
Connessione logica
•DTE = Data Terminal Equipment
•DCE = Data Circuit-terminating Equipment
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Collegamento punto-punto: il verso della comunicazione
CANALE HALFDUPLEX
CANALE FULL-DUPLEX
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a connessione totale
La rete ideale è
COMPLETAMENTE MAGLIATA
(A CONNESSIONE TOTALE).
Qualsiasi guasto a un nodo permette comunque lo scambio di
informazione fra tutti gli altri.
Dal punto di vista TEORICO
tutte le tipologie sono
COMPLETAMENTE MAGLIATE
dal punto di vista LOGICO.
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a connessione parziale
Soprattutto per limitare i costi si
può realizzare una rete
PARZIALMENTE MAGLIATA
(a CONNESSIONE PARZIALE).
Molte volte un nodo viene
utilizzato solo come nodo di
transito.
Se ben realizzata offre sempre un
percorso alternativo in caso di
guasto a un nodo.
INTERNET è una rete a connessione parziale!
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete ad anello
• E’ un anello formato da collegamenti puntopunto consecutivi.
• I messaggi che vengono scambiati contengono
un indirizzo che identifica il nodo di destinazione.
• Quando un nodo riceve un messaggio, esamina
l’indirizzo e lo trattiene se si riconosce come
destinatario, mentre lo ritrasmette al nodo
adiacente (sempre nello stesso senso) in caso
contrario
VANTAGGI: determinismo
SVANTAGGI: fault tolerance inesistente e difficile manutenzione
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a stella
• Esiste un nodo centrale a cui sono connessi
tutti i sistemi
• Il nodo centrale è un vero e proprio centro di
commutazione
• Quando un sistema ha la necessità di comunicare con un altro, invia il proprio messaggio al
nodo centrale, che stabilirà una connessione tra i
due sistemi, attivando un collegamento logico
punto-punto
VANTAGGI: ottimizzazione delle risorse, facile manutenzione,
centralizzazione del controllo, alte prestazioni
SVANTAGGI: richiede alta affidabilità del nodo centrale,
numero di collegamenti elevato
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a stella – attenzione allo schema
• RICORDARE LA DEFINIZIONE: Esiste un nodo centrale a cui sono
connessi tutti i sistemi
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a bus (1)
• Esiste un unico canale trasmissivo a cui
sono connessi tutti i nodi
• Tutte le trasmissioni sono di tipo
“broadcast”, ovvero “tutti ricevono tutto”
• Fisicamente il canale condiviso è realizzato da un cavo
• Dal punto di vista logico, invece, molti canali trasmissivi differenti (wireless, fibra
ottica) realizzano di fatto una rete “a bus”
VANTAGGI: semplice da realizzare, poco costosa, software di accesso
semplice
SVANTAGGI: non determinismo, possibile crollo delle prestazioni, bassa
fault tolerance,
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete a bus (2)
• Lo studio delle reti a bus ha permesso lo svilupparsi di
tecniche di trasmissione ancora oggi utilizzate in tutti i
casi in cui si richieda un accesso a un canale condiviso
• A partire dagli anni ’70 diverse reti di ampiezza limitata sono state
implementate con tecniche che hanno permesso la nascita delle reti Ethernet, le
cui specifiche contengono i principi ancor oggi utilizzati nelle reti locali
• La tecnica che ha permesso la realizzazione delle reti locali attuali è detta
CSMA/CD, e contiene i principi teorici e i suggerimenti implementativi che
permettono ai vari nodi di comunicare in modo “apparentemente simultaneo”
regolamentando l’accesso e l’utilizzo del canale condiviso
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia
Rete ad albero (o gerarchica)
• Questa topologia può essere vista come
l’estensione della rete a stella, in cui però ogni
centro stella si occupa anche dello smistamento
dei messaggi verso livelli gerarchici superiori
• Il nodo centrale di ogni stella mantiene quindi la
funzione di smistamento per le comunicazioni tra
i nodi inferiori
• E’ la più usata nelle attuali reti locali
VANTAGGI e SVANTAGGI sono derivati da quelli delle reti a stella,
Ma in questo caso, complesso, dipendono dall’effettiva architettura realizzata
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Estensione
Come classificare e identificare le reti in base all’estensione
• La classificazione delle reti
in LAN, WAN (e MAN) si basa
sulla loro estensione.
• L’estensione geografica
costringe all’utilizzo di
tecnologie differenti
• Quindi le LAN e le WAN
differiscono enormemente
per mezzi trasmissivi e
tecnologie di comunicazione
utilizzate
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Estensione
LAN, WAN (e MAN)
LAN
• estensione confinata in edificio, campus o area aziendale
• di solito non attraversa suolo pubblico
WAN
• geograficamente molto estesa
• usate per connettere tra loro delle LAN
• di norma utilizza mezzi di comunicazione poco costosi e già ampiamente
diffusi (linee PSTN, ponti radio)
MAN
• geograficamente limitata
• da conderarsi un’estensione delle LAN in ambiti cittadini
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - LAN
LAN (reti locali)
• estensione geografica limitata (domestica, aziendale, scolastica)
• per condividere dati, programmi e risorse
hardware nell'ambito di un'attività
• topologia ad albero, a bus, ad anello
• velocità di 10,100 (1000) Mb/s
• alta affidabilità, bassissimo tasso di errore
• costi limitati
• facile amministrazione
Col termine WLAN (Wireless LAN) si indicano le LAN il cui canale trasmissivo
è un canale a radiofrequenza, anziché una connessione via cavo.
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - WAN
WAN (reti geografiche) (1)
• possono interessare territori molto vasti, connettendo sistemi di
elaborazione in città o nazioni diverse
• gestiscono migliaia di nodi periferici, in genere connessi in LAN
• di solito sfruttano mezzi trasmissivi esistenti, come la rete telefonica o i
satelliti , non sempre ad alta velocità
• la topologia è di tipo a maglia con configurazione dei collegamenti molto
complessa
• il tasso d’errore è spesso non trascurabile
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - WAN
WAN (reti geografiche) (2)
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Funzionalità
Rete “peer-to-peer” o “client-server”
• sono due modelli diversi, a seconda delle funzionalità che si vogliono
condividere, e alla modalità di condivisione
• la rete offre le proprie informazioni e funzionalità agli apparati che vi
accedono in modo centralizzato (client-server) o distribuito (peer-to-peer)
CLIENT
• è un processo (o
sistema di elaborazione) che invia una
o più richiesta a un
server e ne utilizza
le risposte
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SERVER
• è un processo (o
sistema di elaborazione) che offre un
servizio e può essere
raggiunto attraverso
la rete
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Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Funzionalità
Peer-to-peer (P2P)
vantaggi
svantaggi
Client-Server
vantaggi
svantaggi
non richiede un
amministratore di rete
l'utente deve imparare
alcuni compiti di gestione
della rete
amministrazione
centralizzata, utile per
grandi reti
richiede la figura
professionale di
amministratore di rete
non richiede
software specifico per
l'amministrazione della
rete
poco sicura
fornisce un buon grado
di sicurezza
costi più alti per software
specifico per la gestione e
I'operatività della rete
poco costosa
le prestazioni dei
computer che
condividono le risorse
possono diminuire
sign ificativa mente
tutti i dati sono salvati
su un computer centrale
richiede una piattaforma
hardware potente (e
costosa)
non si adatta a grandi
reti (ingestibili senza un
amministratore)
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Reti dati e reti telematiche Rev.1.0
il server è un "single point
of failure", ossia se non
funziona i dati non sono
accessibili
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Reti telematiche e reti dati
•Protocolli di rete
•Definizione di protocollo
•Il modello ISO-OSI
•Lo stack TCP-IP
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Reti telematiche e reti dati – Protocolli di rete
• I sistemi di elaborazione che vogliono connettersi in rete devono essere
dotati di importantissime componenti software (detto “firmware” quando
viene programmato in fabbrica all’interno di un sottosistema hardware) dedicato
alle funzionalità di rete
•Le componenti software di una rete telematica sono programmi preposti a
• gestione dei collegamento e
• gestione del traffico dei dati.
• Affinché la comunicazione possa avvenire con successo, i sistemi in rete
devono "parlare la stessa lingua“: ciò che si comunica, con i relativi tempi e
modalità, deve essere conforme a delle particolari convenzioni
mutuamente accettabili dalle entità interessate
Le convenzioni accettate dai nodi di una rete per potersi scambiare
informazioni sono dette PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE
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Reti telematiche e reti dati – Protocolli di rete
“Un PROTOCOLLO DI RETE è un insieme di regole formali che
vengono definite al fine di realizzare la comunicazione tra due o
più entità“
• Un protocollo definisce come è codificata l'informazione (formato dei
messaggi), le azioni da eseguire per la trasmissione di un messaggio, le azioni
da intraprendere alla ricezione di un messaggio o di altri eventi (per esempio
gestione degli errori)
• La definizione formale di un protocollo si compone di tre parti:
a) la sintassi: descrive come sono strutturati i dati (ossia l'ordine con cui si
presentano);
b) la semantica: descrive il significato delle varie sequenze di bit,
consentendo al destinatario di interpretare correttamente ciò che ha
ricevuto e di comportarsi di conseguenza;
c) la sincronizzazione: descrive quando i dati vanno inviati, definendo
sequenze temporali di emissione dei comandi e delle risposte.
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Reti telematiche e reti dati – Protocolli di rete
•Se gli interlocutori fossero umani una conversazione regolata da un
semplice protocollo potrebbe essere:
«Sei pronto a ricevere il mio messaggio?»
«Pronto»
 Invio messaggio  Ricezione messaggio
«Hai ricevuto il messaggio che ti ho inviato?»
«Ricevuto»
«Hai rilevato problemi in rete dalla tua
parte?»
«Nessun problema»
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Reti telematiche e reti dati – Protocolli standard
“Uno standard è una norma (regolamentazione) che definisce le
caratteristiche tecniche che un sistema, prodotto, processo o servizio deve
soddisfare a livello logico-funzionale garantendo dunque l'interoperabilità tra
sistemi, lasciando il resto dell'implementazione, cioè i dettagli realizzativi, in
mano ai produttori/realizzatori del sistema“
Un protocollo diventa STANDARD in due casi:
a) Praticamente tutti (o quasi tutti) i produttori di un certo tipo di apparato o
servizio lo utilizzano, per potersi “volontariamente” connettere ad
apparati o servizi di altri produttori (standard “di fatto”) (es, Bluetooth)
b) Un Ente locale, nazionale o internazionale impone che un certo tipo di
apparato o servizio DEVE SODDISFARE le norme di un certo protocollo per
essere commercializzato o comunque utilizzato (standard “obbligatorio”)
(es. HTTP)
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Reti telematiche e reti dati – ENTI di standardizzazione (1)
PTT (Post Telegraph &
Telephone)
è solo una sigla che indica, in ogni nazione,
l'amministrazione che gestisce i servizi trasmissivi
(in Italia il Ministero dello Sviluppo Economico tramite il
suo Dipartimento delle Comunicazioni)
ITU-T (International
Telecommunication Union)
è un organismo internazionale di standardizzazione delle
telecomunicazioni a livello internazionale
ISO (International
Organization of
Standardization)
è una organizzazione delle Nazioni Unite che si occupa di
stabilire standard internazionali, senza una competenza
specifica su elettricità ed elettronica
ETSI (European
Telecommunication
Standards Institute)
è l'organizzazione ufficiale della Comunità Europea per
lo studio di nuovi standard e per il controllo
dell'inserimento degli standard internazionali
nell'ambito europeo
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Reti telematiche e reti dati – ENTI di standardizzazione (2)
ANSI (American National
Standard Institute)
è una organizzazione privata USA che pubblica standard
“volontari”
UNINFO
è il rappresentante italiano nell'ISO per quanto riguarda
le reti di computer (è parte dell'Ente Italiano di
normazione UNI)
IEEE (Institute of Electrical
and Electronic Engineers)
è la più grande organizzazione professionale nel mondo;
comprende gruppi che si occupano di standard per le
reti (IEEE 802.xx)
IETF (Internet Engineering
Task Force)
è l'organizzazione professionale
mondiale e volontaria che propone e controlla gli
standard del "mondo internet" (standard RFC)
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Reti telematiche e reti dati – il modello ISO-OSI (1)
Un protocollo è, come visto, un insieme di regole; queste consentono lo
scambio di informazioni utilizzando come minimo
• un supporto fisico (protocollo di interfaccia)
• un supporto software (protocollo di linea)
L'evoluzione dei tipi di reti (con la loro complessità crescente), ha costretto a
sviluppare man mano nuovi protocolli in grado di gestire le nuove strutture e i
nuovi servizi.
Nel 1977 l'ISO decise di intraprendere una concreta azione per giungere alla
definizione di una architettura standard di rete, denominata successivamente
Open System Interconnection Reference Model (Modello ISO-OSI, norma ISO
7498, Modello di Riferimento per la Interconnessione di Sistemi Aperti)
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Reti dati e reti telematiche Rev.1.0
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Reti telematiche e reti dati – il modello ISO-OSI (2)
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Reti telematiche e reti dati
•L’indirizzamento con TCP/IP
•Indirizzi IP
•Indirizzi MAC
•Sottoreti IP e maschere
dell’indirizzo
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Reti telematiche e reti dati
•L’indirizzamento con TCP/IP (2)
•DHCP
•Nomi simbolici e DNS
•Funzione NAT: indirizzi pubblici e
privati
•Cenni a IPv6
•Firewall personali e hardware
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Reti telematiche e reti dati
•Componentistica di rete
•Connettori
•Cavi
•Schede
•Hub
•Switch, …..
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Reti telematiche e reti dati
•Reti wireless
•Standard wireless
•Crittografia e sicurezza
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Reti telematiche e reti dati
•Gestione degli apparati all’interno
di un sistema operativo e
mediante browser
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Reti telematiche e reti dati
•Progetto e stima dei costi di una
rete dipartimentale
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