Reti telematiche e reti dati - IIS Falcone
annuncio pubblicitario
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 1 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Il concetto di rete •Tipologie di reti •Topologie fisiche e logiche 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 2 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati - il concetto di rete Le descrizione “classica” di rete 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 3 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 4 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 5 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 6 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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. 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 7 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 8 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 9 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 10 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - Topologia Collegamento punto-punto: il verso della comunicazione CANALE HALFDUPLEX CANALE FULL-DUPLEX 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 11 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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. 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 12 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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! 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 13 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 14 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 15 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 16 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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, 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 17 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 18 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 19 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 20 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 21 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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. 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 22 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 23 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati – Tipologie di reti - WAN WAN (reti geografiche) (2) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 24 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 SERVER • è un processo (o sistema di elaborazione) che offre un servizio e può essere raggiunto attraverso la rete Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 25 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 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 26 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Protocolli di rete •Definizione di protocollo •Il modello ISO-OSI •Lo stack TCP-IP 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 27 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 28 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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. 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 29 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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» 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 30 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 31 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 32 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 33 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 34 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati – il modello ISO-OSI (2) 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 35 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •L’indirizzamento con TCP/IP •Indirizzi IP •Indirizzi MAC •Sottoreti IP e maschere dell’indirizzo 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 36 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici 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 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 37 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Componentistica di rete •Connettori •Cavi •Schede •Hub •Switch, ….. 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 38 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Reti wireless •Standard wireless •Crittografia e sicurezza 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 39 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Gestione degli apparati all’interno di un sistema operativo e mediante browser 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 40 IIS Falcone Righi – Dip. di Elettronica Corso di Sistemi Automatici Reti telematiche e reti dati •Progetto e stima dei costi di una rete dipartimentale 22/10/2016 Reti dati e reti telematiche Rev.1.0 41
