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PARTE 4PARTE 4ELEMENTI DI RETI DI CALCOLATORICALCOLATORI
Contenuti• Architettura di Internet• Principi di interconnessione
t i i
Tecnologie dellereti di calcolatori
e trasmissione
• World Wide Web• Posta elettronica• Motori di ricerca• Netiquette
Servizi Internet(come funzionano
e come usarli)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• Netiquette
• Antivirus• Personal firewall
)
Servizi Internet(come difendersi)
4.2
2
Parte 4
Modulo 1:Introduzione a Internet
Perché le reti tra computer?
• Collegamenti remoti a mainframe (< anni ’70)
• Informatica distribuita vs. informatica monolitica dei mainframe (anni ’70)
• Comunicazioni tra utenti (anni ’80)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• “The network is the computer” (anni ’90)
4.4
3
Classificazione delle reti• Reti geografiche: Wide Area Network (WAN)
– Regione, Stato, Continente, Pianeta
• Reti locali: Local Area Network (LAN)– Stanza (10 m)
Cablaggio su terreno “pubblico”: tramite operatoreTelecomunicazioni (es., Telecom, Wind, …)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
– Edificio (100 m)– Campus (~1 Km)
• Reti metropolitane: Metropolitan Area Network (MAN)– Città (~10 Km)
Cablaggio “privato”
Poco diffuse, Cablaggio tipicamente “pubblico”
4.5
Esempio (rete aziendale geografica)
Sede diParigi
LAN
Sede diMilano
Rete WAN(Network provider)
Rete WAN
Rete WAN(Network provider)
LANLAN
LAN
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
(Network provider)
Sede diRoma
LAN
4.6
4
Internet: Cosa non è ...
• Non è una singola rete, ma un insieme di reti esteso in tutto il mondotutto il mondo
• Non è governata da un gruppo né da un ente né da un’unica azienda
• Non è gestita in modo centralizzato perché tutte le singole reti che compongono Internet hanno una gestione
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
autonoma
• E soprattutto: Non è sinonimo di World Wide Web
4.7
Internet: storia e leggenda• La leggenda
Un progetto finanziato dal Ministero della Difesa USA con lo scopo di realizzare una rete in grado di comunicare anche in seguito ad attacchi nucleari
• La realtà– Finanziata dal Ministero della Difesa USA– Motivazione: successi spaziali dell’URSS
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– Obiettivo: consentire l’accesso alle poche risorse di calcolo potenti (e costose) da vari centri di ricerca e Università USA
4.8
5
Arpanet
• Progenitore di Internet• La prima rete fu fisicamente costruita nel 1969 p
collegando… 4 NODI!– Univ. California -- Univ. Stanford– Univ. Santa Barbara -- Univ. Utah
• Ampiezza di banda: 50 kbps• Primo messaggio: “login”Primo messaggio: login• In realtà solo “lo”
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.9
Parte 4
Modulo 2:Architettura di Internet
6
“La nebulosa Internet”Ma cos’è INTERNET(1)?Un’entità trasparente per Client/Server
CLIENTCLIENT
SERVER
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.11
Modello client/server
• Quando cliccate su un link, avviate il processo di recupero di un’informazione collegata
ha inizio un’interazione client/server• Il vostro computer è il client• La macchina su cui è memorizzata l’informazione
richiesta funge da server (Web server)• Il termine client si riferisce a qualsiasi situazione• Il termine client si riferisce a qualsiasi situazione
in cui un computer (client) richiede servizi ad un altro computer (server)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.12
7
Modello client-server1. Trasmissione di una richiesta dal processo client
al processo server (request)2 Elaborazione della richiesta da parte del server
2
2. Elaborazione della richiesta da parte del server3. Trasmissione di una risposta al client (reply)
1
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.13
Client
3
Server
ProcessoComputer
Comunicazioni client/server
• Canale di comunicazione non permanente• A differenza delle tradizionali comunicazioni
telefoniche, il client e il server non restano collegati su una linea dedicata
• Serie di trasmissioni: richieste da parte del client e risposte da parte del server
• Il server è in grado di gestire più richiesteIl server è in grado di gestire più richieste contemporaneamente – Nello spazio che intercorre tra due richieste successive
di un client, il server gestisce centinaia o migliaia di richieste di altri client
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.14
8
Ma cos’è INTERNET (2)?Un insieme di componenti interni
router PC/workstationserver• Host (client server: computer
ISP locale
servermobileHost (client, server: computer,
ma non solo!)
• Link di comunicazioneISP regionale
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
reteaziendale
• Router
4.15
L’organizzazione “interna” di Internet• Architettura lascamente gerarchica
– Gli host terminali sono connessi ad Internet Service Provider (ISP) localiProvider (ISP) locali
– Gli ISP locali sono collegati a ISP regionali(tipicamente nazionali)
– Gli ISP regionali sono collegati a ISP internazionali, detti National Backbone Provider (NBP) o National Service Provider (NSP)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
Service Provider (NSP)
4.16
ISP = struttura commerciale o organizzazione che offre agli utenti (residenziali o imprese) servizi inerenti Internet: principalmente l'accesso stesso a Internet
9
Gestori accessi e trasmissioni Internet
Gestori dei backbone internazionali:EBone, SEABone, UUnet,...
Gestori dei backbone nazionali:
Fornitori di accesso (Local ISP):Mclink, Tin, Libero, ...
Gestori dei backbone nazionali:GARR, InterBusiness, ...
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.17
Backbone nazionali
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2003
10
UUNET Backbones(Backbone continentali e intercontinentali)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.19
Cos’è INTERNET (3)?DAL PUNTO DI VISTA ORGANIZZATIVO:
Un insieme di circa 10000 Autonomous Systems
ASAS
ASAS
AS
AS
ASASAS
ASAS
AS AS
ASAS
AS
AS
AS
AS
AS
AS
ASAS
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
AS
AS AS
AS
ASAS AS AS
ASASAS AS
4.20
11
Ma cos’è Internet?
DAL PUNTO DI VISTA DELLE APPLICAZIONI DI RETE:Un’entità trasparente nella maggior parte dei casi
DAL PUNTO DI VISTA “FISICO”:Un insieme di componenti interne (host, link, router), in cui ciascun nodo è caratterizzato da un indirizzo IP in 4 byte, es. 158.24.80.57
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
DAL PUNTO DI VISTA ORGANIZZATIVO:• Un insieme di nomi e domini (guardando agli host)• Un insieme di Autonomous Systems (guardando ai router)
4.21
Parte 4
Modulo 3:Comunicazioni in Internet
12
Comunicazione in Internet [vista 1]Logicamente comunicano i due host terminali
Rete WAN(Network provider) Rete WAN
(Network provider)
LANLAN
LAN
Host A
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Rete WAN(Network provider)
LANHost BMessaggio =
insieme di bit4.23
Architettura InternetIn realtà, Internet consiste in milioni di host (computer, PDA, TV,…), dispositivi che instradano i messaggi (router) e link dicomunicazione (cavi, fibra ottica, satellitari,…)
Rete WAN(Network provider)
LANLAN
LANHost A
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
LAN
Host B
4.24
13
Comunicazione in Internet [vista 2]Quindi, in realtà il messaggio deve attraversarevari nodi intermedi (router)
Rete WAN(Network provider) Rete WAN
(Network provider)
LANLAN
LANHost A
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Rete WAN(Network provider)
LAN
Host B
4.25
Come si fa?
• Il sistema è molto complesso
• Il sistema è costituito da componenti estremamente eterogenee:– diversi tipi di computer
– diversi tipi di connessione a Internet (da casa: modem, ADSL; dall’ufficio: rete LAN)
– diversi tipi di rete (doppino telefonico, cavo in fibra ottica, wireless)
Vi ili i di di
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• Vi sono milioni di nodi
• Vi sono decine di servizi: posta elettronica, World Wide Web, chat, connessione remota, MMS, ecc.
4.26
14
Architettura di rete: basata su livelli
• Divide-et-impera• Il layering è il tipico “modo informatico” perIl layering è il tipico modo informatico per
far fronte alla complessità di un problema:– Scomporre il problema in sottoproblemi
– Usare astrazioni per mascherare la complessità
– L’astrazione porta naturalmente al layering
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
– Nelle architetture di rete vi possono essere diverse astrazioni alternative per ciascun livello
4.27
Soluzione: suite di protocolli Internet
Applicazioni di rete e Protocolli applicativi
Livello 5
Host-to-Network
IPTCP / UDP
Protocolli applicativi
Livello 1-2
Livello 3
Livello 4
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
Host-to-Network e o
Detto: Stack TCP/IP4.28
15
Stack TCP/IP• Applicativo: supporta le applicazionidi rete: FTP, HTTP, SMTP, ... Internet
• Trasporto: supporta i trasferimentida host a host: TCP, UDP
• Rete: trasferisce i pacchetti dall’host mittente all’host destinatario: IP
• Link: effettua i trasferimenti dei dati
applicativo
trasporto
rete
link
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
tra componenti della rete confinanti:PPP, Ethernet, …
• Fisico: trasferisce bit “sul cavo”
link
fisico
Host-to-Network(H2N)
4.29
Parte 4
Modulo 4:Indirizzi in Internet
16
Numero di host
Numero hostGennaio 1993 1.313.000Luglio 1993 1.776.000Gennaio 1994 2.217.000Luglio 1994 3.212.000Gennaio 1995 4.852.000Luglio 1995 6.642.000Gennaio 1996 9.472.000
collegati a Internet in continua crescita:
Come identifico gli host?
Luglio 1996 12.881.000Gennaio 1997 16.146.000Luglio 1997 19.540.000Gennaio 1998 29.670.000Luglio 1998 36.739.000Gennaio 1999 43.230.000Gennaio 2000 72.340.000Gennaio 2001 109.574.000Gennaio 2002 147 344 000
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
Gennaio 2002 147.344.000Gennaio 2003 171.638.000Gennaio 2004 233.101.000 Gennaio 2005 317.646.000Gennaio 2006 394.992.000Gennaio 2007 433.194.000Luglio 2007 494.211.000
4.31
Indirizzi IP• Per fornire un servizio di comunicazione universale
(ovvero, poter far comunicare ogni nodo della rete con ciascun altro nodo) occorre un metodo che permetta di identificare univocamente ogni nodo
• TELEFONIA: (prefisso stato) (prefisso area) (numero)Es. 0039 059 2056233
INTERNET I di i IP (I t t P t l)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• INTERNET: Indirizzo IP (Internet Protocol)Un numero binario di 32 bit, ovvero 4 byte, ciascuno separato da un puntoEs. 00101011.10100101.11100011.00110011
4.32
17
Indirizzi IP (cont.)
• L’indirizzo IP è suddiviso in 4 campi, ciascuno dei quali è formato da 8 bit, separati da un punto
• Poiché la notazione binaria non è facilmente utilizzabile, si preferisce adottare la notazione decimale puntata o dotted notation, ad es. 130.192.5.189
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• Nella versione attuale di IP (versione 4) vi sono 3.758.096.384 indirizzi IP disponibili– Si stanno (quasi!) esaurendo …
4.33
Oltre all’IP: Hostname
• Dato lo scopo dei servizi di rete rivolto verso l’utente, anche la scelta dell’indirizzo IP in formato decimale non sembra la più adatta.
• Come attribuire valori mnemonici agli host collegati in rete?
Usare l’hostname:• nome del computer
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• Gerarchia di domini: ogni dominio è membro di un dominio più grande di livello superiore
• nome del computer• dominio di appartenenza
4.34
18
Esempio 1 di Hostname:nome dell’host + dominio
sun3 .dii .unimo .itNome dell’host
Dipartimento diI i d ll’I f i
UNIiversitàdi MOd
ITalia
sun3 .dii .unimo .it
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Ingegneria dell’Informazione di MOdena
Dominio di appartenenzadell’organizzazione
Dominio dellanazione
4.35
Esempio 2 di Hostname:nome del servizio + dominio
www.unimo .itNome delservizio
UNIiversitàdi MOdena
ITalia
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di MOdena
Dominio di appartenenzadell’organizzazione
Dominio dellanazione
4.36
19
Domini di massimo livelloTop Level Domain (TLD)
Nome del Dominio Significato
COM Organizzazioni commerciali
EDU Istituzioni USA per l’istruzione
GOV Istituzioni governative USA
MIL Istituzioni militari USA
NET Maggiori centri di supporto per la rete
ORG Organizzazioni senza scopo di lucro diverse dalle precedenti
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
ARPA Dominio temporaneo della rete ARPANET (obsoleto)
INT Organizzazioni internazionali (schema geografico)Codice nazionale(it, ch, fr, jp, ... ) Nomi nazionali (schema geografico)
4.37
Esempio di organizzazione
.Root level
COM NET ORG
CIK
FOOD
WWW
LASER
WWW
IEEE
WWW
TLD
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
WWWMAIL
WebmailTECH
PERSONALRESEARCH
4.38
20
Domain Name System (DNS)• Realizza uno spazio dei nomi gerarchico e permette la
traduzione del nome mnemonico di un host in un indirizzo IP e viceversa. Es.
Hostname: sun3.dii.ing.unimo.it
Indirizzo IP: 134.56.26.68(10000110.00111000.00011010.01000100)
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• Implementa un meccanismo efficiente (mediante multipli name servers), distribuito su scala geografica, per “risolvere” un hostname in un indirizzo IP e viceversa.
4.39
Risoluzione degli indirizzi
• Ogni host della rete conosce l’indirizzo IP del più vicino DNS server
• Ogni server DNS mantiene una lista con la risoluzione di alcuni indirizzi – Se possiede la risoluzione richiesta la manda all’host– Se non la possiede, si risale la gerarchia fino a uno dei
13 root name server• Root name server: reindirizza le richieste relativeRoot name server: reindirizza le richieste relative
ai domini di primo livello (TLD) ai name server autoritativi di quel TLD
• Name server autoritativo: in possesso dei dati su una determinata zona
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.40
21
cache
Sistema DNS: risoluzione degli indirizziroot name server
L’host sun11.dii.unimo.it vuoleconoscere l’indirizzo IP dell’hostwww.uniroma2.it.
cache
top-level name server (.it)
cache
name server autoritativodns.uniroma2.it
name server locale d i it
632 5
4
Poiché i root name serverricevono molte richieste,per limitare il sovraccarico,tipicamente utilizzano larisoluzione iterativa
7
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
cache
www.uniroma2.it
dns.uniroma2.itdns.unimo.it
1 8
risoluzione iterativa.
Gli altri name server,tipicamente utilizzano larisoluzione ricorsiva.
Host richiedentesun11.dii.unimo.it
4.41
Parte 4
Modulo 5a:Collegamento host a Internet
(Collegamento diretto)
22
Accessi (fissi) da una rete LAN• La rete locale (LAN) dell’università o azienda
viene collegata ad un router di Internet
• Un cavo dedicato o condiviso collega i computer della LAN e questi, mediante bridge e switch, al router
• Tipiche bande di trasmissione: - 10 Mbps (Ethernet)- 100 Mbps (Fast Ethernet)- 1 Gbps (Gigabit Ethernet)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
rete IPprivata
RouterINTERNET
4.43
Local Area Network (LAN)
• Una LAN è una rete di host concentrata in un’area geografica, come l’interno di un edificio o di un campus universitario
• Accesso istituzionale: l’host dell’utente è su una
ROUTER
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
LAN e la LAN fornisce l’accesso ad Internet attraverso un router
4.44
23
Ethernet: la LAN più diffusa
• Inventata a metà degli anni ’70• Oggi posizione dominante sul mercatogg p• Tecnologia reativamente poco costosa• Tre mezzi trasmissivi: cavo coassiale, doppino
telefonico, fibre ottiche• Trasmissione dei dati a tassi differenti:
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s
4.45
Mezzo fisico “solido”Doppino telefonico• due fili di rame schermati
Cavo coassialeCavo coassiale• cavo (segnale) all’interno di un cavo (schermo)• bidirezionale• usato tipicamente in Ethernet a 10Mbs
Cavo in fibra ottica
• fibra di vetro che trasmette impulsi luminosi
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• consentono operazioni ad alta velocità:– per Fast-Ethernet (100Mbps) e Giga-Ethernet– trasmissione ad alta velocità point-to-point– basso tasso di errore
4.46
24
Mezzo fisico “radio”
• Segnale trasportato nello spettro elettromagnetico• Non ci sono cavi “fisici”
Bidirezionale• Bidirezionale• Problemi di propagazione dovuti all’ambiente:
– ostruzioni da oggetti– interferenze
Tipi di connessioni “radio”i d
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• micro-onde• LAN wireless (WLAN)• wide-area (es., cellulare GSM)• satellite
4.47
Parte 4
Modulo 5b:Collegamento host a Internet
(Collegamento tramite ISP)
25
Internet Service Provider• Il provider possiede
– uno o più server sempre attivi e collegati ad Internet in modo permanentemodo permanente
– una batteria di modem collegati a numeri di telefono
• Servizi offerti– Base: accesso ad Internet (mediante telefonata ai suoi
numeri)– Accessori: email, sito Web, chat-line, mailing list,...
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• Costi– Abbonamento all’ISP– Telefonata a scatti o abbonamento (tariffa fissa mensile)
4.49
Accesso residenziale
Gli accessi residenziali sono prevalentementedi tipo point to point:di tipo point-to-point:• Modem (dialup)
– 56 kb/s in download e 48 kb/s in upload
• ISDN– 128 kb/s (utilizzando doppio canale a 64 kb/s)
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
( pp )simmetrici
• ADSL, xDSL – Svariati Mbps (ma il segnale decade in fretta con la
distanza dalle centrali telefoniche…)4.50
26
Accessi residenziali: modem
Internet Service Provider (ISP)
Server
Segnale analogicoSegnale digitale
Switch(Operatore
telefonico K)
Switch(Operatore
telefonico W)
Modem Pool
Router
Modem
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
Utente Internet(in emulazione
terminale)
Rete digitale della compagnia telefonica
INTERNET
4.51
Accessi residenziali: ISDN
Integrated Services Digital Network
• Rappresenta l’evoluzione della telefonia analogica
• Sostituisce la linea telefonica analogica commutata con una linea digitale commutata
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
– Le centrali telefoniche provvedono a creare un circuito di collegamento tra utente e rete dell’ISP, che viene poi distrutto al termine della chiamata
4.52
27
Accessi residenziali: xDSL
DSL: famiglia di tecnologie che forniscono trasmissione digitale di dati attraverso l'ultimo gmiglio dei fili del telefono
ADSL: asymmetric Digital Subscriber LineHDSL: High-Bit-Rate Digital Subscriber LineIn generale: xDSL• Usa una sola linea per dati e comunicazioni voce: sul
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
• Usa una sola linea per dati e comunicazioni-voce: sul doppino telefonico in rame viaggiano contemporaneamente sia i dati digitali che il segnale telefonico analogico (grazie al bande differenti)
4.53
Accessi residenziali: ADSL
Internet Service Provider (ISP)
Server
Centraletelefonica
Macchina conIndirizzo IP
RouterRete digitale dellacompagnia telefonica
Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti
INTERNET
4.54
Richiede l’installazione di apposite apparecchiature nelle centrali telefoniche
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