Reti informatiche: introduzione

Reti informatiche
&
Information & Communication
Tecnology
Padovani Alessandro
- [email protected] 1
Reti informatiche: introduzione



Le esigenze di comunicazione tra computer ha
dato vita ad un nuovo campo di studio e sviluppo
nell’Informatica: l’Information & Communication
Tecnology
Una rete di calcolatori è costituita da un certo
numero di elaboratori elettronici collegati tra
loro.
Le reti sono nate in seguito alla necessità di
scambiare dati e informazioni.
2
Tipi di reti


Esistono vari tipi di reti, dalle più piccole, che
possono essere composte anche solo da due
unità, a reti enormi, con migliaia di computer,
distribuite su vaste aree geografiche.
Le reti tendono sempre più a connettersi l’una
con l’altra, abbracciando, fra le loro maglie,
tutto il mondo. Le reti nazionali diventano
parte delle reti continentali, e queste delle
reti mondiali. E’ sufficiente un anello di
congiunzione e i dati possono viaggiare da
una rete ad un’altra.
3
Tipi di reti (2)
Si individuano 3 tipi di reti, la tipologia dipende dalla
dimensione (numero di computer connessi e contesto
geografico-strutturale):
LAN (Local Area NetworK) Rete locale
MAN (Metropolitan Area Network) Rete metropolitana
WAN (Wide Area Network) Rete geografica
4
Modelli di rete
In generale il modelli di un sistema di comunicazione è costituito dai
seguenti componenti (che troviamo siano nelle reti locali sia nelle
WAN):
Un CHIAMANTE (Sorgente) che costitusce il punto di generazione del
messaggio
Un TRASMETTITORE che trasforma il messaggio adattandolo al mezzo di
comunicazione
Un CANALE DI TRASMISSIONE che garantisce il trasferimento del
messaggio
Un RICEVENTE (Destinatario) che costituisce il punto di ricezione di un
messaggio
5
Modelli di rete: LE RETI LOCALI
CHIAMANTE: elaboratore che invia un messaggio (richiesta
di una risorsa condivisa, messaggio da leggere…)
TRASMETTITORE: una scheda di rete che riceve il
messaggio e lo elabora
CANALE DI TRASMISSIONE: mezzo guidato o non guidato
che vedremo nella prossima slide, che garantisce il
trasferimento del messaggio
RICEVENTE: elaboratore che riceve il messaggioche
costituisce il punto di ricezione di un messaggio
6
I mezzi di trasmissione
MEZZI GUIDATI:
1. Doppino
2. Cavo coassiale
3. Fibra ottica
MEZZI NON GUIDATI:
Essi trasportano le onde elettromagnetiche senza fare uso
di conduttori fisici:
1. Reti Wireless
2. Bluetooth
7
Reti LOCALI: TOPOLOGIA



In una rete locale è possibile collegare gli
elaboratori tra loro in diverse maniere.
La topologia definisce il sistema di collegamento
dei computer e, quindi, percorsi utilizzabili per il
trasporto dei dati nella rete.
Ogni tipo di collegamento ha dei vantaggi e degli
svantaggi che derivano da quanti elaboratori
devono essere attraversati per reperire i dati
8
Topologie delle reti (2)
Lineare
Anello
A maglia
A grappolo
A stella
9
LAN: Reti a stella: Client-Server



La topologia più utilizzata, soprattutto se si ha la necessità
di collegare più di 4-5 elaboratori, è la topologia A STELLA.
In queste reti i Computer possono assumere il ruolo di
posto di lavoro utente (Client) o garantire il
funzionamento della rete, mettendo in comunicazione i vari
client (Server). Chiaramente un Server può anche fungere
da postazione utente, ma non sempre è così.
In generale un server ha il compito di far condividere a più
utenti archivi e risorse. Ci possono essere server dedicati
ad un unico servizio o più servizi possono essere erogati
dallo stesso server.
10
I dispositivi di connessione
Considerando lo sviluppo che le reti anno avuto, si è rivelato necessario
creare dei dispositivi di connessione, che permettessero di
collegare i computer in modo più sicuro ed efficiente. Essi vengono
utilizzati per collegare tra loro i vari segmenti della rete oppure di
mettere assieme più reti.
1. Hub: dispositivo centrale nella tipologia a stella che provvede alla
connessione tra i nodi
2. Ripetitori: ripristina un segnale della rete che si è attenuato per il
troppo tempo trascorso lungo la rete. Due reti connesse da un
ripetitore formano un’unica rete.
11
I dispositivi di connessione (2)
3. Bridge: a differenza dei ripetitori, i bridge riescono ad inviare i dati
solo alla parte di rete destinataria del segnale (contiene tabelle di
indirizzamento)
4. Router: oltre ad essere dispositivi hardware che connettono più reti,
contengono un software che è in grado di scegliere, ai fini di una
certa trasmissione, il migliore tra diversi percorsi che collegano due
elaboratori. Ogni router ha in memoria un elenco (tabella di routing)
degli indirizzi dei router che gestiscono le sottoreti che conosce
direttamente, più uno per le destinazioni di cui non ha diretta
conoscenza.
5. Gateway: aggiunge, rispetto al router, la possibilità di convertire il
sistema di comunicazione, nel caso sia diverso per le due reti
connesse
12
LAN: caratteristiche e vantaggi
•
•
1.
2.
3.
Consideriamo che un buon sistema di comunicazione locale
garantisce velocità pari a 100 Mbit/sec (quando ad esempio le reti
Internet più veloci arrivano a poche decine di MegaByte, livelli
raggiunti solo negli ultimi anni).
A causa di queste prestazioni altissime si hanno indubbiamente dei
vantaggi:
Gruppi di lavoro: è possibile raggruppare più utenti all’interno di workgroup, quindi
con accessi a risorse diverse per ogni gruppo
Condivisione di risorse: alcune risorse informatiche (stampanti, plotter, dischi,
unità, …) possono essere condivise tra più utenti o gruppi che le potranno vedere
come se fossero realmente collegate alla loro postazione.
Affidabilità: l’affidabilità del sistema nel suo complesso non dipende dal
funzionamento di una singola macchina.
13
Reti Aziendali: sviluppi
Il mondo aziendale è interessato alle reti telematiche soprattutto per tre
aspetti:
1. La condivisione delle Risorse di cui abbiamo già parlato
2. Come canale di comunicazione verso tutti gli utenti che usano la
rete e che potrebbero essere potenziali clienti (e ne parleremo
diffusamente quando tratteremo di Internet)
3. Come canale di comunicazione a basso costo per accedere al
sistema informativo aziendale da locazioni esterne all’azienda
oppure interne all’Azienda, ma distanti da altri computer.
Lo standard comunicativo globale (TCP/IP, che si usa anche per Internet
e di cui parlermo) soddisfa tutte e tre le esigenze aziendali, facilitando
così l’implementazione strutturale e la progettazione della rete.
14
Reti Aziendali (2): Intranet e Extranet
La possibilità di mettere in comunicazione con un canale riservato tutte le
varie parti di un’Azienda ha avuto poi due ulteriori sviluppi:
1.
2.
Dipendenti che, eventualmente da locazioni remote, hanno la
necessità di inviare ordini o aggiornare DataBase o reperire
informazioni. Questi collegamenti, sempre effettuati tramite lo
standard TCP/IP si chiamano Servizi Intranet
Interlocutori abituali dell’azienda (per esempio clienti e fornitori)
che devono collegarsi ai computer dell’Azienda stessa, si pensi per
esempio ai terminali Bancomat. Questi collegamenti, sempre
effettuati tramite lo standard TCP/IP si chiamano Servizi Extranet
15
Reti Aziendali (3): Esempio
Vediamo un esempio pratico di un EDI (Electronic Data Interchange) di
una Banca:
1. In Intranet la Banca mette a disposizione dei propri dipendenti
informazioni sulle condizioni contrattuali dei conti correnti
2. Con Extranetl a Banca permette ai propri correntisti di analizzare il
proprio estratto conto e di effettuare operazioni come i prelievi
Bancomat
3. Con Intranet i dipendenti possono vedere le operazioni eseguite
dai clienti
N.B.: con Internet sarebbe sicuramente una gestione più costosa e difficle
da attuare a causa del rischio di accessi indesiderati dall’esterno!
16
LE WAN


Passiamo ora ad analizzare le WAN (reti
geografiche) sono di dimensioni maggiori
e sono in grado di connettere sistemi di
elaborazione, terminali e LAN dislocati su
vaste aree geografiche utilizzando anche
le normali linee telefoniche.
Internet è una WAN.
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MODELLI DI RETE: LE WAN
Come già avevamo fatto per le LAN, vediamo quali sono i soggetti
delle Reti Geografiche
CHIAMANTE: elaboratore che invia un messaggio (richiesta di vedere un
documento, invio di una mail, richiesta di scaricare files)
TRASMETTITORE: Modem (MODulatore/DEModulatore) che converte il
segnale digitale del computer in segnale che può essere portato dal canale di
trasmissione e, viceversa, in fase di ricezione, trasforma il segnale in
informazioni digitali elaborabili da un computer
CANALE DI TRASMISSIONE: mezzo guidato o non guidato che garantisce
il trasferimento del messaggio
RICEVENTE: elaboratore che riceve il messaggioche costituisce il punto di
ricezione di un messaggio
18
Internet
DEFINIZIONI:
 inter-rete: insieme di reti, locali e
geografiche, connesse tramite
dispositivi di connessione come router o
gateway
 Internet: inter-rete globale che usa lo
stesso standard comunicativo in tutte le
postazioni (TCP/IP)
19
Internet: Cenni storici




Il principale impulso lo diedero, inizialmente, ambienti legati
all’amministrazione e alla difesa militare, in particolare, il
contesto in cui si colloca la preistoria della rete che oggi viene
chiamata Internet (oggi circa 150000 reti connesse tra loro,
con più di 300 milioni di elaboratori connessi) è quello della
“guerra fredda” tra Stati Uniti e Unione Sovietica.
Nel 1967 fu creata, dal Dipartimento della Difesa statunitense,
la prima rete di calcolatori: ARPANET
Nel 1972 iniziò il progetto Internetting Project che portò allo
sviluppo dei protocolli per la rete Internet.
Protocollo: insieme di regole per la comunicazione tra
elaboratori. Esistono protocolli per vari livelli di comunicazione
(hardware e software). Verranno trattati più
approfonditamente in seguito.
20
Internet: host e backbone



Secondo le stime più recenti, si calcola che Internet
colleghi più di 60 milioni di host computer (nodo della
rete, quindi computer connessi in rete costantemente e
dotati di INDIRIZZO FISSO).
Questo numero è da non confondere con quello degli
utenti finali (quindi comprensivo di postazioni che non
sono sempre connesse) che si stima siano ormai ben più
di 300 milioni.
Le principali arterie attraverso le quali transita il flusso di
dati vengono definite backbone (es: NSFnet (National
Science Foundation net), o i cavi transoceanici che
collegano le reti di continenti diversi).
21
Protocoll TCP/IP : Introduzione




Internet è uno strumento di comunicazione.
Il primo problema, in un processo di comunicazione, è naturalmente la
definizione di un linguaggio che sia condiviso tra i diversi attori che
comunicano.
Internet è costituita da una quantità enorme di computer che usano
sistemi operativi, codici di caratteri, strutture dati che possono essere
anche molto diversi.
Nel caso di Internet, il nucleo fondamentale dell’insieme dei protocolli
che permettono il funzionamento di questo complesso sistema di
comunicazione viene comunemente indicato con la sigla TCP/IP, che è
l’acronimo di Transmission Control Protocol/internetworking Protocol.
22
TCP/IP






Questo protocollo risulta essere ad altissima efficienza ed è
diventato immediatamente uno standard mondiale,
permettendo la diffusione di Internet nel globo con una
velocità altissima.
I problemi tecnici di una rete eterogenea come Internet
sono molteplici e il TCP/IP deve prendere in considerazione
la necessità di amministrarli tutti
Sfrutta al meglio le risorse hardware e software
Permette un indirizzamento dei nodi della rete
Garantisce sicurezza e affidabilità
Permette lo sviluppo di nuove risorse e servizi di rete
23
TCP/IP: reti a commutazione di pacchetto


La tecnica di spedizione consiste nel
suddividere le informazioni che si vogliono
inviare in pacchetti (da 1,5 KB) recanti tutte le
informazioni sulla loro destinazione e
provenienza.
In questo modo è possibile usare lo stesso tratto
di cavo fisico per passare molte comunicazioni
diverse, sia che provengano da persone che
operano sullo stesso computer, sia che
provengano da più computer collegati a quel
tratto di rete.
24
Commutazione di pacchetto: vantaggi


Nessun PC occuperà in questo modo per intero un tratto di
rete fisica: diversi pacchetti possono essere inviati da
diverse postazioni “contemporaneamente”. E’ ovvio
che il tempo di trasmissione di tutti i dati di tutte le
postazioni è uguale a quello che ci sarebbe se le
informazioni non fossero divise, ma ciò che è importante è
la possibilità di comunicazione “parallela” e
“contemporanea”
L’unico vantaggio temporale è nel caso in cui, se avvenisse
un’interruzione, la stazione emittente potrebbe iniziare
un’altra transazione, per poi riprendere in seguito quella
iniziale
25
TCP e IP (1)
Il TCP/IP è in realtà l’unione di due protocolli, il TCP,
che si occupa della trasmissione dei pacchetti di dati, e
l’IP, che si occupa di mettere in comunicazione due
nodi della rete
Il protocollo TCP assolve diversi compiti:
1. Creazione di comunicazione processo-processo
2. Gestione di meccanismi per il controllo del flusso di
dati
3. Gestione per il controllo degli errori nel trasporto di
dati
26
TCP e IP (2)
Quando si avvia una connessione tra due utenti, il protocollo IP si
occupa di mettere in comunicazione i due elaboratori, scambiando
pacchetti di dati che contengono informazioni tipo indirizzi di rete e
altre informazioni hardware. Poi il protocollo IP si occupa di
suddividere in pacchetti i dati da spedire. Questo protocollo non
ha meccanismi di controllo e gestione degli errori (deve essere
veloce e tralascia l’affidabilità, demandandola a protocolli di livello più
alto).
Il protocollo TCP, lavora a livello più alto e mette in comunicazione le
due applicazioni che devono lavorare insieme, riunendo i pacchetti. Le
informazioni che scambia sono legate numeri di porta, dimensione dei
dati, quantità di pacchetti, etc… Contiene anche regole per la
gestione degli errori nella comunicazione
27
IP: indirizzamento(1)



Ogni computer su Internet è dotato di un indirizzo
numerico: gli host hanno indirizzo fisso, invece i PC non
connessi costantemente hanno spesso indirizzi diversi od
ogni connessione.
Questi indirizzi sono costituiti da 4 byte, ossia quattro
sequenze di 8 cifre binarie, in notazione, separate da un
punto.
Esempio: 10001010.00000010.01000110.00000011
28
IP: indirizzamento (2)



Normalmente un indirizzo viene rappresentato in
notazione decimale come una sequenza di quattro
numeri da 0 a 255 separati da un punto.
Esempio: 151.100.20.17
Conversione: 10001010 = 27+ 23+ 21 = 128+8+2 = 138
10001010.00000010.01000110.00000011 = 138.2.70.3
29
IP: invio e ricezione



Quando il protocollo IP di un computer riceve dei dati da
inviare ad un certo indirizzo, per prima cosa guarda alla
parte dell’indirizzo che specifica la rete (la prima parte
dell’indirizzo).
Se l’indirizzo di rete è quello della rete locale, i dati sono
inviati direttamente al computer che corrisponde
all’indirizzo (abbiamo già detto che il protocollo TCP/IP
virene usato anche nelle reti locali, Intranet e Extranet).
Se invece l’indirizzo di rete è esterno, i dati vengono inviati
ad un Gateway o a un Router che gestisce il traffico di
interconnessione (diretto verso altre sottoreti).
30
Controllo indirizzi


L’assegnazione degli indirizzi di rete viene curata da un
organismo internazionale il quale a sua volta delega ad
enti nazionali la gestione degli indirizzi di rete nei vari
paesi, l’Internet Assigned Number Authority (IANA).
In Italia tale gestione è curata dalla Registration
Authority italiana, che fa capo al CNR (Centro Nazionale
di Ricerca) e quindi al Ministero dell’università e della
ricerca.
31
DNS


Il metodo di indirizzamento numerico dell’IP,
sebbene sia molto efficiente, è molto complicato da
maneggiare per un utente. Al fine di facilitare
l’impiego della rete è stato sviluppato un sistema di
indirizzamento simbolico (è un protocollo anche
questo), che funziona in modo simile ad un’agenda
telefonica: Domain Name Server (DNS).
Attraverso il DNS ogni host può essere dotato di un
nome (domain name), composto da stringhe di
caratteri (lunghezza illimitata) in modo tale da
rendere più intuitivo e semplice l’uso degli indirizzi.
32
Caratteristiche DNS


I nomi così ottenuti sono sequenze di simboli separati
da punti. Questa articolazione rispecchia la struttura
gerarchica del DNS. Esso, infatti, suddivide la rete in
settori, domini, a loro volta suddivisi in sottodomini, e
così via, per livelli; ogni sottodominio fa parte di un
dominio gerarchicamente superiore: alla base della
piramide ci sono i singoli host.
L’acquisto di un dominio non è vincolato dalla
necessità di avere un host. Si può acquistare un
dominio e non utilizzarlo mai, oppure acquistare un
dominio tramite un’azienda di webhosting e utilizzare
i loro server (serverweb, servermail…).
33
DNS: esempio
Importanza dei domini
csr.unibo.it
Dominio secondario
In genere identifica la
società o ente di
appartenenza
Dominio più alto
In genere identifica
il paese o il tipo di ente
che possiede il
computer
34
DNS: esempio (2)
L’indirizzo in rete di una risorsa web si chiama URL
(Uniform Resource Locator).
Una URL comprende tre parti:

Tiposerver://dominio/nomefile
1. Tiposerver è il tipo di protocollo che si usa per utilizzare
2.
3.
quella risorsa (FTP, HTTP…)
Dominio è l’indirizzo del computer al quale si è inviata la
richiesta (può essere in forma di indirizzo IP o indirizzo
DNS)
Nomefile: nome e posizione del documento che si vuol
ottenere
35
DNS: esempio (3)
URL:
http://www.cirfid.unibo .it/didattica/ravenna
www.cirfid.unibo .it: questo è il DOMINIO del server WEB
(computer che ha i file del sito Web)

Indirizzo e-mail:
[email protected]
cirfid.unibo .it: questo è il DOMINIO del server di Posta
(computer che gestisce la posta elettronica)

36
DNS: sviluppo

Quando il DNS è stato sviluppato, Internet era diffuso,
salvo raro eccezioni, solo negli Stati Uniti. Per questa
ragione la rete venne suddivisa in sei domini, le cui sigle
caratterizzavano il tipo di ente o organizzazione che
possedeva gli host e le reti:
EDU università ed enti di ricerca
COM organizzazioni commerciali
GOV enti governativi
MIL enti militari
NET inizialmente organizzazioni di supporto e di gestione
della rete, ora sono utilizzati per coprire indirizzi già occupati
ORG organizzazioni ed enti di diritto privato (es. no profit)37
DNS: sviluppo (2)


Quando la rete ha cominciato a diffondersi a livello
internazionale sono stati creati altri domini di primo
livello, suddivisi per nazioni: questi domini usano le sigle
che spesso (ma non sempre) corrispondono alle sigle
delle targhe internazionali. L’acquisto dei domini
“nazionali” italiani deve passare anche attraverso
l’Authority di registrazione Italiana.
Il protocollo DNS si occupa di tradurre il nome in un
indirizzo numerico. Tale traduzione viene chiamata
tecnicamente risoluzione.
38
Architettura client-server

I servizi di Internet si basano su una particolare
modalità di interazione, denominata client-server.
UTENTE 1
invio richiesta
SERVER 1
(es: Posta o Web)
CLIENT 1
ELABORAZIONE
CLIENT
UTENTE 2
ricezione risposta
SERVER 1
(es: Posta o Web)
39
Protocolli di Internet





Affinché l’interazione tra client e server possa essere effettuata,
è necessario che entrambi utilizzino un linguaggio comune, ovvero
un protocollo per comunicare a livello applicativo. Questi
protocolli lavorano ad un livello più alto rispetto al TCP/IP. Su
Internet vengono utilizzati numerosi protocolli specifici delle
applicazioni, uno per ogni servizio di rete, che vedremo in
seguito più dettagliatamente:
Il Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), il POP e l’IMAP per la
posta elettronica
Il Newsgroup Simple Mail Transfer Protocol per i newsgroup
II File Transfer Protocol (FTP) per il trasferimento di file tra host
L’Hyper-Text Transfer Protocol (HTTP) su cui si basa il WWW
40
Applicazioni di internet





World Wide Web (WWW)
E-Mail (posta elettronica)
Mailing list (liste di discussione)
Newsgroup (gruppi di discussione)
FTP (trasferimento di file)
41
World Wide Web



Il “Web” è quell’applicazione che permette agli utenti di
visualizzare documenti ipertestuali memorizzati sui
server web sparsi in tutto il mondo.
Il WWW tra tutte le applicazioni di Internet è quella che
gode della maggior diffusione presso gli utenti. Spesso
questa applicazione viene addirittura scambiata per
Internet, o, per lo meno, viene considerata l’unica
possibilità di utilizzare la rete.
Anche se questa sovrapposizione è tecnicamente
scorretta, è pur vero che la maggior parte delle risorse
attualmente disponibili on-line si colloca proprio nel
contesto web.
42
WWW: Ipertesto



Un ipertesto è un sistema di organizzazione delle
informazioni (non solo testuali) in una struttura non
sequenziale, bensì reticolare.
Un ipertesto è costituito da un insieme di unità
informative (nodi) e da un insieme di collegamenti
(link) che permettono di passare da un nodo ad un
altro.
Un ipertesto può contenere, al suo interno, testo,
immagini, video e suoni. E’ fondamentale, per creare
ipertesti, avvalersi della multimedialità. Con
multimedialità ci si riferisce alla possibilità di utilizzare
contemporaneamente in uno stesso linguaggio
comunicativo, più media e/o più linguaggi.
43
Posta elettronica
E’ un metodo per lo scambio di messaggi elettronici che si
basa su cassette di posta (in generale, residenti serverside), piuttosto che sullo scambio di informazioni host-host

Sfrutta il protocollo SMTP (Simple Mail Transfer
Protocol) per l’invio dei messaggi e altri protocolli per
gestire la possibilità di scaricare i messaggi dalla casella
server-side al proprio computer (in locale):
POP (Post Office Protocol): tutti i messaggi vengono
scaricati dal server al computer locale
IMAP: viene, inizialmente, scaricata solo l’intestazione dei
messaggi

44
Connessioni da casa






Cosa serve:
Computer
Modem
Linea telefonica
Un fornitore di connettività (Provider)
Programmi di connessione e utilizzo di
Internet
45
Modem: caratteristiche
Tipologia:
 Interno
 Esterno
 PC-Card

Velocità:
 56k (56600 bps) o maggiore

Per quale tipo di linea (vedi slide
successiva)

46
Linea telefonica




Tipologia:
PSTN (Public Switched Data Network): la
tradizionale linea telefonica (56k), analogica
ISDN (Integrated System of Digital Network):
linea digitale (128k)
ADSL (Asymetric Digital Subsriber Line): linea
digitale (256k ~ 640k ~ 2M ~ 4M)
47
Internet Provider


Un provider è colui che ci permette di
accedere ad una rete internet attraverso un
normale collegamento telefonico analogico,
ADSL o ISDN.
Anche se l’iscrizione a un provider è
generalmente gratuita è comunque
necessaria una “registrazione”; ossia la
stipulazione di un vero e proprio contratto
con chi ci fornisce il servizio.
48
Internet Service Provider: host
Un provider, di norma, dispone di uno o più host
collegati ad internet mediante linee dedicate, attive 24h
su 24. Tali host, a loro volta, sono in grado di fornire
temporaneamente accesso i servizi Internet a decine o
centinaia di computer mediante modem e linee
telefoniche.
 Per scegliere un Provider:
1. Rapporto connettività/utenti: Numero di utenti che il
provider può mantenere connessi in un determinato
momento, messo in evidenza sul numero di utenti a cui il
provider fornisce il servizio di connessione.
2. Costi del contratto di abbonamento

49
Programmi Windows per Internet
Applicazione
Alcuni programmi
WWW (Browsers)
Explorer, Netscape, Opera, Mozzilla
Posta elettronica
Outlook Express, Eudora,
browser
Outlook Express, Eudora,
browser
Newsgroup
FTP
Explorer, Netscape, Opera, Filezilla
Chat-line
MIRQ, browsers, MSN Messenger
Applicazioni peer-to-peer
WinMX, Emule
50