Le reti e Internet
Struttura e protocolli
Informatica distribuita
• Modello centralizzato: più utenti utilizzano
uno stesso calcolatore attraverso terminali.
• Modello distribuito: più calcolatori, di
diverso tipo, sono in comunicazione
attraverso una rete.
Che cosa è una rete?
Una rete è un insieme di nodi collegati da archi.
nodo
arco
La capacità di una rete si dice banda, misurata in bit/secondo
Tipi di reti
• reti locali (LAN - Local Area Network)
• reti metropolitane (MAN Metropolitan Area Network)
• reti geografiche (WAN - Wide Area Network)
Topologie di reti
Lineare
Punto a punto
Circolare
A Stella
Seriale/parallelo
11001
11001
1
11001
1
0
0
1
Linea telefonica
Sono di due tipi:
1) linea analogica (PSTN)
vantaggi: già disponibile, costi contenuti
svantaggi: lentezza
2) linea digitale (ISDN)
vantaggi: veloce (banda passante massima
di 128 Kbps), più connessioni
contemporanee
svantaggi: più costosa
Modem
Abbreviazione di “modulatoredemodulatore” è un dispositivi
di trsmissione di dati digitali su
linea telefonica analgica.
Caratteristiche:
• interno/esterno
• velocità (oggi 50.000 bps - bit
per secondo)
• collegamento (porta seriale,
USB, slot interno, ecc.)
Digitale/analgico
• digitale: informazione codificata su due segnali, 0,1
• analogico: informazione codificata su un insieme
infinito, continuo di segnali (e.g. frequenze)
elaboratore
elaboratore
digitale
Modem
digitale
Modem
analogico
Instradamento (routing)
Siano A e B due nodi della rete; l’instradamento
di un messaggio tra A e B può essere:
• fisso: esiste un solo percorso tra A e B
• variabile: per ogni sessione viene creato un precorso tra
AeB
• dinamico: per ogni messaggio viene scelto un percorso
tra A e B
Che cosa è Internet?
Internet è una WAN di scala planetaria, evoluta dalla rete
militare americana ARPANET. Si tratta di una rete di reti, ossia
di un sistema di comunicazione tra reti e sistemi eterogenei,
oltre che geograficamente distribuiti.
Internet è una rete pubblica, per cui si distingue dalle Intranet,
o reti private locali, e dalle Extranet, o reti private esterne, che
limitano l’accesso a gruppi di utenti autorizzati dai proprietari
della rete.
Principi di base
• un protocollo universale, TCP/IP, per far
dialogare tra loro hardware e sistemi
operativi diversi
• indipendenza del protocollo dal modo in cui
la rete è fisicamente organizzata
• il protocollo è un open-standard, cioè è
pubblico
La funzione del router:
far dialogare reti diverse attraverso un unico
protocollo
Rete 1
Rete 2
router
router
Che cosa è un protocollo?
Un protocollo di comunicazione è un insieme di regole
che presiede allo scambio di informazioni tra nodi di una
rete.
Compiti di un protocollo:
• associare ai nomi logici gli indirizi fisici dei nodi
• scegliere il percorso
• gestire i conflitti e gli errori.
Es. TCP/IP - Transmission Control Protocol / Internet Protocol
I livelli del protocollo TCP/IP
• livello delle applicazioni: servizi di rete per
l’utente
• livello di trasporto: organizzazione dei dati
per la trasmissione
• livello di rete: indirizzamento ed
instradamento dei dati
• livello fisico: uso dei cavi ed invio di
segnali fisici
Un gioco di scatole cinesi
La gerarchia in una trasmissione
A
A
AB
AB
ABC
ABC
A B CD
Internet Protocol (IP)
L’IP ha il compito di organizzare i dati in uscita in pacchetti,
datagrammi, recanti le informazioni circa la loro destinazione:
infatti Internet è una rete a commutazione di pacchetto.
Ciascun datagramma IP ha la capacità massima di 1500 byte.
Inoltre IP deve provvedere all’instradamento dei messaggi: per
far questo utilizza indirizzi numerici formati da 4 byte (32 bit),
che si rappresentano con quattro numeri di massimo tre cifre
(in realtà al più 256) separati da punti, ad esempio:
130.192.239.1
Indirizzi IP
Un indirizzo IP ha la seguente struttura: in generale la parte
sinistra dell’indirizzo indica una certa sottorete, mentre la
parte destra indica il singolo host di quella sottorete.
Quali gruppi di cifre formino la parte rete e quali la parte host
dipende dalla classe della rete (le classi sono cinque: A, B, C,
D, E):
• nelle reti di classe A solo il primo byte indica la rete, gli altri
tre indicano gli host: questi possono essere 16.777.214
• nelle reti di classe C i primi tre byte indicano la rete, e solo
l’ultimo gli host che sono al più 256.
Come viaggiano i dati
Il protocollo analizza la parte rete dell’indirizzo: se la rete è
quella locale, i dati sono inviati direttamente all’host indicato
nell’indirizzo; altrimenti sono inviati al router (o gateway).
Ogni router ha in memoria una tabella (tabella di routing)
degli indirizzi dei router competenti di altre sottoreti (come gli
uffici postali provinciali, regionali o nazionali) che conosce
direttamente, più uno per gli indirizzi di rete che gli sono
sconosciuti.
Spedire dati a pacchetti: TCP
Se la dimensione dei dati supera quella di un datagramma IP
(1500 byte), interviene il protocollo TCP (Transmission
Control Protocol) per suddividere i dati in tanti pacchetti,
che verranno spediti separatamente e poi riassemblati una
volta ricevuti (Internet è a commutazione di pacchetto).
Altro compito del TCP è quello di controllare che la
comunicazione vada a buon fine, attraverso un meccanismo
di messaggi di conferma della ricezione avvenuta o di
segnalazione di errori, onde la trasmissione venga ripetuta.
Il Domain Name Service (DNS)
In luogo degli indirizzi numerici gli utenti possono impiegare
indirizzi simbolici, più facili da memorizzare:
host
sottodomini
dominio
pianeta.di.unito.it
La struttura riflette l’organizzazione gerarchica in domini e
sottodomini (ma è scritta al rovescio, anche rispetto al
corrispondente indirizzo IP). La risoluzione, cioè la
traduzione dal simbolico al numerico, spetta al Domain
Name Service: un sistema di database distribuiti sulla rete.
Applicazioni in rete ed
architettura client-server
Il client è un programma dotato di interfaccia utente, che
consente di richiedere dati ed elaborazioni al server, ossia ad un
host, mediante il suo indirizzo IP. Il server mantiene i dati e si
occupa della loro elaborazione e trasmissione su richiesta.
Il dialogo client-server è regolato da protocolli del livello delle
applicazioni, tra i quali i più importanti sono:
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) per la posta;
• File Transefer Protocol (FTP) per i file;
• Hyper-Text Transfer Protocol (HTTP) per il Web.
Client-Server: schema
http://www.di.unito.it/~deligu
router
Internet
client
host server
www.di.unito.it
www.di.unito.it
DNS server
autoritative DNS
server
http://www.di.unito.it/~deligu
router
Internet
client
host server
130.192.239.1
130.192.239.1
DNS server
autoritative DNS
server
http://www.di.unito.it/~deligu
router
Internet
client
130.192.239.1
deligu/index.html
host server
DNS server
autoritative DNS
server
http://www.di.unito.it/~deligu
router
client
host server
DNS server
autoritative DNS
server
http://www.di.unito.it/~deligu
router
client
host server
DNS server
autoritative DNS
server
http://www.di.unito.it/~deligu
router
client
host server
DNS server
autoritative DNS
server
Tipologia di collegamento:
diretto
Il collegamento diretto è l’allaccio di un computer in una
sottorete. La sottorete è a sua volta collagata ad un router
cui l’Internet Assigned Number Authority (o una autorità
delegata) abbia attribuito l’IP di un sottodominio (l’IP degli
host della sottorete sono assegnati dal manager della rete
locale).
Il driver TCP/IP client deve essere istruito del suo IP e di
quello del router: per questo i vari sistemi provvedono con
opportune interfacce.
Collegamento diretto: schema
Tipologia di collegamento:
commutato
E’ questo il caso del collegamento attraverso la linea
telefonica ed un provider.
Il protocollo usato, il Point-to-Point Protocol (PPP), prevede
che il provider disponga di un pacchetto di indirizzi IP,
ciascuno dei quali viene dinamicamente assegnato al client al
momento del collegamento; quindi riutilizzato quando la
sessione di comunicazione sia conclusa ed un altro client
richieda il collegamento. Ciò fa sì che il client, pur non
essendo permanentemente collegato alla rete, sia un nodo
della rete per tutta la durata del collegamento.
Collegamento commutato:
schema
