Reti di calcolatori e Internet - ePolcoming

Tecnologie per il web e lo sviluppo multimediale
Reti di Calcolatori e Internet
Luca Pulina
Corso di Laurea in Scienze della Comunicazione
Università degli Studi di Sassari
A.A. 2015/2016
Luca Pulina (UNISS)
Reti e Internet
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Outline
1
Le reti di calcolatori
2
Internet
3
World Wide Web (WWW)
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Reti e Internet
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Outline
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Le reti di calcolatori
2
Internet
3
World Wide Web (WWW)
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Evoluzione dei sistemi informatici
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Cos’è una rete? (1/2)
Punto di vista logico: sistema distribuito di dati, risorse di
elaborazione ed utenti.
Punto di vista fisico: insieme di hardware, collegamenti, e
protocolli che permettono la comunicazione tra macchine
remote.
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Cos’è una rete? (2/2)
Insieme di calcolatori autonomi tra loro collegati mediante una
rete di comunicazione.
Gli utenti sono in grado di interagire in modo esplicito con la rete.
I calcolatori connessi alla rete mantengono un certo grado di
indipendenza: in caso di guasto o indisponibilità della rete ogni
calcolatore continua a funzionare individualmente.
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I servizi di una rete (1/2)
Una rete di calcolatori consente:
La condivisione di risorse
I
programmi, dati, dispositivi periferici, ...
Ridondanza in caso di guasto
I
è generalmente possibile utilizzare risorse alternative
Risparmio economico
I
l’uso di numerosi piccoli calcolatori è in generale più conveniente
rispetto all’uso di pochi mainframe
Possibilità di crescita
I
I
può essere estesa facilmente e con costi limitati
i dispositivi periferici possono essere spostati senza problemi di
riconfigurazione
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I servizi di una rete (2/2)
L’utente di un calcolatore in rete può:
Fruire di risorse informatiche condivise
I
stampanti, dischi, calcolatori più potenti, ...
Scambiare dati e messaggi con utenti di altri calcolatori connessi
in rete
I
documenti, e-mail, newsgroup, mailing-list, web, ...
Eseguire applicazioni di uso individuale o di gruppo.
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Tipi di reti
Alcuni parametri utili per definire classificare una rete:
1
Scala dimensionale (estensione)
2
Struttura interna
3
Topologia
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Estensione
Le reti di computer possono essere classificate come:
1
Local Area Network (LAN)
I
2
Metropolitan Area Network (MAN)
I
3
È una rete di dimensione intermedia.
Wide Area Network (WAN)
I
4
Serie di computer distribuiti in un edificio o in un complesso di
edifici.
Collega computer che possono trovarsi alle estremità opposte del
mondo.
Reti di reti (InternetWork)
I
I
Collega più reti differenti e singoli calcolatori mediante opportuni
elementi di interfaccia.
Può avere estensione mondiale (ad esempio, Internet).
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Struttura interna
Le reti possono anche essere classificate come:
Reti aperte: sono reti di pubblico dominio.
I
Esempio: Internet.
Reti chiuse (o proprietarie): quando sono gestite da una qualche
entità.
I
Reti che utilizzano protocolli proprietari.
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Principali topologie di rete
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Topologia lineare (a bus) – I
Fu la prima ad essere utilizzata nel progetto di reti locali.
Trasmissioni broadcast che condividono un unico canale di
trasmissione.
I
Trasmissione broadcast: un messaggio inviato sulla rete
raggiunge tutti i calcolatori della rete, ma solo il calcolatore il cui
indirizzo corrisponde a quello presente nel messaggio lo tratterrà
per eleborarlo.
È necessario risolvere conflitti tra le risorse che vogliono accedere
contemporaneamente.
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Topologia lineare (a bus) – II
Ethernet è il tipo di rete locale più diffuso.
I
Qualsiasi computer di qualsiasi tipo prevede la possibilità di usare
una scheda Ethernet per connettersi alla rete locale.
Metodo di accesso
I
I
Quando un computer vuole comunicare invia il segnale sul cavo di
collegamento.
Se si verifica un conflitto (due computer hanno tentato di
comunicare contemporaneamente) i due computer si fermano e
aspettano per un tempo T casuale, poi riprovano.
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Topologia lineare (a bus) – III
Vantaggi
I
I
I
I
Semplicità: facile gestione e manutenzione
Flessibilità: facile connessione di stazioni alla rete
Bassi costi
Affidabilità
Svantaggio: Tutte le stazioni dipendono da un solo mezzo
trasmissivo condiviso.
I
Le prestazioni possono diventare un fattore critico nel momento di
traffico elevato: non è garantita la consegna del messaggio entro
un certo intervallo di tempo.
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Topologia ad anello
Connessione circolare punto-a-punto tra tutte le stazioni collegate.
L’informazione transita in una direzione e viene ricevuta a turno da
ogni stazione che verifica se essa è destinataria del messaggio.
I
I
In caso positivo lo elabora.
In caso negativo la stazione rigenera il segnale e lo trasmette alla
stazione successiva.
Vantaggio: Costo ridotto.
Svantaggi
I
I
Limitata flessibilità: l’aggiunta di una nuova stazione comporta
l’apertura dell’anello e la sospensione dell’attività per il tempo
necessario all’inserimento.
Affidabilità della rete: dipende dall’affidabilità di tutte le stazioni
collegate
F
se una di esse ha un malfunzionamento l’anello si interrompe.
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Topologia a stella (o albero)
Le connessioni fanno capo ad un unico nodo centrale (hub)
I
L’hub è un dispositivo hardware specializzato che smista le
comunicazioni dei computer.
Consente un controllo centralizzato delle comunicazioni.
Vantaggi
I
I
Prestazioni elevate grazie alle connessioni punto a punto dedicate
Facilità di controllo centralizzato del server
Svantaggi
I
I
Possibilità di sovraccarico in caso di traffico elevato, con
conseguente blocco delle comunicazioni.
Dipendenza dall’affidabilità del server: un suo guasto blocca l’intera
rete.
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Scambio di informazioni
Affinché due calcolatori possano scambiarsi dei dati sono necessari
Un insieme di regole che regolano lo scambio di dati.
Un canale fisico di comunicazione tra i due calcolatori.
La componente hardware della comunicazione.
Il software per la comunicazione.
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Protocolli di comunicazione – I
Il solo collegamento fisico non è sufficiente per permettere la
comunicazione fra calcolatori.
Nella comunicazione tra calcolatori è necessaria la presenza di
uno strato software che consenta lo scambio di dati sulla base di
un protocollo.
Un protocollo di comunicazione è un insieme di regole e
convenzioni che controllano lo scambio di informazioni in una
comunicazione.
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Protocolli di comunicazione – II
I protocolli stabiliscono regole di comunicazione (messaggi consentiti e
loro formato)
A quale velocità avviene l’invio di bit.
Quali segnali indicano l’inizio e la fine di una trasmissione.
Quali tecniche si usano per verificare la correttezza dei
messaggi.
Quale segnale indica la corretta ricezione del messaggio.
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Protocolli di comunicazione – III
Al fine di ridurre la complessità progettuale, tutte le reti sono strutturate
in livelli
Ogni livello sfrutta servizi offerti dai livelli inferiori e fornisce nuovi
servizi ai livelli superiori
I
l’insieme di servizi e primitive offerte da un livello si chiama
interfaccia
Esistono diverse architetture di rete sul mercato.
Tutte le architetture fanno riferimento allo schema OSI (Open
System Interconnection) definito da un apposito comitato dell ISO
(International Standard Organization)
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Il modello ISO/OSI
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Il modello ISO/OSI – Livelli (1/2)
1
Physical: Gestisce la trasmissione dei dati binari sul canale di
comunicazione
I
2
3
Data Link: Gestisce la trasmissione di frame (gruppi di poche
centinaia di byte) di dati; vengono anche riconosciuti e corretti gli
errori.
Network: Gestisce l’instradamento dei messaggi
I
4
A questo livello vengono specificate le caratteristiche elettriche di
cavi e connettori.
Fa uso di tabelle ed algoritmi per ottimizzare il traffico di rete.
Transport: Frammenta in pacchetti i dati provenienti dal livello
superiore ed assicura che i pacchetti arrivino nell’ordine
appropriato.
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Il modello ISO/OSI – Livelli (2/2)
5
Session: Permette di stabilire una sessione tra utenti di due
elaboratori diversi
I
6
7
Gestione della sincronizzazione e delle modalità di interscambio
dei dati.
Presentation: Gestisce il formato dei dati da trasferire; si occupa
inoltre di compressione e crittografia.
Application: Appartengono a questo livello tutti i programmi
applicativi
I
posta elettronica, file transfer, ...
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Unione di reti
A volte può essere necessario connettere reti esistenti per
formare un sistema di comunicazione più esteso.
I
I
Per farlo, le reti vengono connesse in modo da formare una
versione più grande dello stesso “tipo” di rete.
Nel caso di una rete Ethernet, è possibile collegare i bus per
formare un unico grande bus.
Per unire le reti si usano dispositivi noti come ripetitori, bridge,
switch e router.
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Apparati di rete
Ripetitore: dispositivo che collega due bus per formarne uno più
lungo, senza considerare il significato dei segnali che passano.
Bridge: Collega due reti con la stessa architettura (livello 2).
I
Inoltra il messaggio solo quando questo è destinato ad un
computer all’altra estremità.
Switch: è un bridge con più connessioni.
I
I
Collega più bus anziché solo due.
Uno switch controlla la destinazione del messaggio e lo trasmette
al computer opportuno.
Router: permette la connessione tra due reti di computer che
possono anche utilizzare protocolli diversi (lavora a livello 3).
I
Ha un compito più complesso rispetto agli altri apparati perchè
deve eseguire la conversione delle specifiche di due reti diverse.
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Comunicazione tra processi – Client/Server
Le attività in esecuzione sui computer in una rete hanno la necessità di
comunicare per coordinare le loro azioni al fine di eseguire i compiti a
loro affidati.
Modello client/server:
Si assegna il ruolo di client al computer che formula una richiesta.
Il ruolo di server è del computer che soddisfa tali richieste.
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Comunicazione tra processi – P2P
Modello peer-to-peer (P2P):
Prevede che due processi comunichino a livello paritario.
I
I
Nel modello client/server, un server deve essere sempre in
esecuzione per essere pronto a rispondere ai client.
Il P2P coinvolge invece due processi solo per la durata della loro
esecuzione.
Applicazioni: instant messaging, giochi in rete, condivisione file.
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Le reti di calcolatori
2
Internet
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World Wide Web (WWW)
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Introduzione
Nasce da un programma di ricerca risalente ai primi anni
Sessanta.
Il suo obiettivo era quello di sviluppare la capacità di collegare più
reti di computer in modo che potessero funzionare come un unico
sistema connesso.
Inizialmente sponsorizzato da un’agenzia del dipartimento della
difesa degli Stati Uniti.
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Architettura di Internet – I
Internet può essere visto come una collezione di domini, ognuno
costituito da una rete creata da una singola organizzazione.
Ogni dominio è un sistema autonomo: può essere configurato
secondo i desideri dell’autorità locale.
La definizione dei domini è supervisionata dall’ICANN (società
Internet per l’assegnazione di numeri e nomi).
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Architettura di Internet – II
L’ICANN coordina la denominazione dei domini e l’assegnamento
degli indirizzi Internet.
Per registrare un dominio in Internet, bisogna rivolgersi a delle
apposite società autorizzate dall’ICANN dette registri.
Una volta registrato, un dominio può essere “agganciato” a
Internet attraverso un router, che connette la nuova rete ad una
rete che fa già parte di Internet.
Questo particolare router si chiama gateway.
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Collegamento a Internet
Per semplificare il collegamento a Internet, gli Internet Service
Provider (ISP) permettono ai clienti di connettersi al dominio
attraverso le loro attrezzature.
Le connessioni più economiche avvengono tramite connessioni
telefoniche temporanee dette connessioni remote.
I
I
I
Si collega il proprio PC alla linea telefonica.
Si esegue un software che effettua la chiamata al provider.
Il provider fornirà l’accesso a Internet per tutta la durata della
chiamata.
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Indirizzamento dei dati su Internet – I
Si assegna ad ogni computer facente parte di Internet un indirizzo
univoco (a livello mondiale) chiamato indirizzo IP (Internet
Protocol).
Ciascun indirizzo IP è una configurazione di 32 bit costituita da
due parti:
1
Il dominio in cui risiede il computer.
F
2
Identificatore di rete assegnato dall’ICANN.
Il particolare computer all’interno del dominio.
F
Indirizzo host assegnato dall’amministratore di rete del dominio.
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Indirizzamento dei dati su Internet – II
Esempio: 193.204.206.252
Ogni byte della configurazione è separato da un “.”
193.204.206: i primi 3 byte rappresentano l’indirizzo assegnato
dall’ICANN all’Università di Sassari.
252: L’ultimo byte rappresenta l’indirizzo del computer assegnato
dall’amministratore locale.
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Indirizzamento dei dati su Internet – III
All’indirizzo numerico viene tipicamente associato un nome del
dominio
I
Quello dell’Università di Sassari è uniss.it
L’autorità locale del dominio deve mantenere un indirizzario che
associ il nome del dominio con il corrispondente indirizzo IP: si
utilizza un computer che fa da server, il domain name server.
L’insieme di tutti i server dei nomi di Internet è chiamato Domain
Name System (DNS).
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Applicazioni Internet
Quattro applicazioni internet “di base”:
Posta elettronica (electronic mail, e-mail).
File Transfer Protocol (FTP).
Telnet e Secure Shell.
World Wide Web (WWW).
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Posta elettronica – I
Per trasferire messaggi tra singoli utenti, ciascuna autorità locale
impegna un computer appartenente al dominio: il server di posta
elettronica.
Ogni e-mail trasmessa dall’interno del dominio è inviata prima al
server, che successivamente lo invia a destinazione.
Ogni messaggio indirizzato ad una persona del dominio è ricevuto
dal server, dove resta finché il destinatario non “scarica” la posta.
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Posta elettronica – II
Struttura dell’indirizzo di posta di un utente:
Stringa di simboli che identifica la persona.
Simbolo “@ (che significa “presso”).
Nome del dominio di destinazione.
Esempio: [email protected]
POP3 è uno dei protocolli più usati con cui un utente presso un PC
remoto può accedere ai suoi messaggi nel server di posta.
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FTP
È un metodo efficiente per trasferire file.
Protocollo client/server il cui scopo è trasferire file da un macchina
ad un’altra.
Attraverso FTP, l’utente collegato ad un computer collegato a
Internet usa un pacchetto software che stabilisce un contatto con
un altro computer
I
I
La macchina originale agisce da client.
La macchina contattata agisce da server (server FTP).
Una volta che la connessione è stabilita, i file possono essere
trasferiti tra i due computer in entrambe le direzioni.
Si può proteggere l’accesso al server FTP tramite protezione con
password.
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Telnet e Secure Shell
Obiettivo di entrambe le applicazioni è quello di permettere agli
utenti di accedere ai computer da grandi distanze.
Telnet: sistema di protocolli stabilito a questo scopo
I
I
Un utente può eseguire un software con questo protocollo per
contattare un server telnet su un computer remoto.
Una volta contattato, esegue la procedura di login per accedere alla
macchina remota.
La comunicazione via telnet non è criptata: rischioso.
Secure Shell (SSH)
I
I
Cripta i dati da trasferire
Esegue una procedura di autenticazione sicura.
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Le reti di calcolatori
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Internet
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World Wide Web (WWW)
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WWW
Ragnatela mondiale di documenti dislocati su computer residenti
in tutto il mondo
I
È il più grande serbatoio di informazioni esistente.
L’architettura software per la gestione dei dati distribuiti
geograficamente è basata sulla nozione di ipertesto.
La comunicazione tra client e server è regolata dai protocolli
HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol) per trasmettere documenti
ipertestuali / ipermediali sulla rete.
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Organizzazione di un testo
Lettura sequenziale
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Organizzazione di un ipertesto
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Ipertesti
Possono contenere testo, immagini, suoni, programmi eseguibili.
Il linguaggio ipertestuale associa indirizzi URL a parti di
documento chiamati link.
Selezionando un link si scarica una pagina dal server DNS
identificato dal corrispondente URL.
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Terminologia per gli ipertesti sul Web
Page (pagina): singolo “foglio” di un ipertesto.
Browser: programma applicativo che gestisce pagine web e
permette di navigare in rete.
Home-page: “punto di ingresso” di un sito web.
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URL: indirizzi nel Web – I
Gli indirizzi per “trovare” i documenti nel Web sono detti Uniform
Resource Locator (URL) e identificano in modo univoco i nodi (i
documenti).
protocollo:// indirizzo internet del nodo /pathname
http://www.uniss.it è l’indirizzo della home-page
dell’Università di Sassari.
http://polcoming.uniss.it è l’indirizzo della home-page
del Dipartimento.
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URL: indirizzi nel Web – II
URL è uno standard per il formato degli indirizzi delle risorse sul
Web.
Specifica:
I
I
I
Come si vuole accedere alla risorsa (metodo)
Dove si trova la risorsa (indirizzo server)
Nome della risorsa (nome)
Formato:
I
metodo://host/nome
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