Informatica

Lezione 9

Psicologia dello sviluppo e dell'educazione

(laurea magistrale)

Anno accademico: 2006-2007

I protocolli Internet: TCP/IP

• La famiglia di protocolli TCP/IP - cinque livelli:

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

IP

TCP UDP

HTTP FTP SMTP TELNET DNS… …

Livello di applicazione

Livello di trasporto

Livello di rete

Livello di collegamento

Livello fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• I protocolli del livello di applicazione:– Ruolo: vari funzioni, relativi ai programmi

applicativi di Internet usati dagli utenti– Per esempio:

• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol• FTP: File Transfer Protocol• TELNET• HTTP: HyperText Transfer Protocol• DNS: Domain Name System

– Creano messaggi di vari tipi (per esempio, messaggi di richiesta per la visualizzazione di una pagina web, un messaggio che contiene un’email/una pagina web, ecc.)

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• I protocolli del livello di trasporto:– Ruolo: trasferimento dei messaggio dal livello di

applicazione dall’origine alla destinazione (da un host a un altro)

– In Internet, due protocolli di trasporto:• TCP (Transmission Control Protocol):

– Garantisce il trasferimento dei messaggi– Controlla il flusso in rete (fa il confronto della velocità

tra il mittente e il destinatario)– Frazione il messaggio in frammenti più brevi

(pacchetti)

• UDP: non fornisce nessuna garanzia di consegna di un messaggio (tipicamente usati per la telefonia Internet e la videoconferenza)

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• I protocolli del livello di rete:– Ruolo: trasferimento dei pacchetti dall’origine alla

destinazione (da un host a un altro)– Due principali componenti:

• Protocollo IP: definisce l’informazione che deve essere aggiunto al pacchetto per realizzare il trasferimento nella rete

• Protocolli per instradamento: determinano i percorsi che i pacchetti devono seguire nella rete

– Internet è una rete di reti: ognuna può scegliere il proprio protocollo di instradamento

– Livello spesso chiamato livello IP

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• I protocolli del livello di collegamento:– Ruolo: trasferimento dei pacchetti da un

nodo della rete al successivo – Alcuni protocolli del livello di collegamento

garantiscono la consegna affidabile – Un pacchetto potrebbe essere gestito da

differenti protocolli lungo il suo percorso dall’origine alla destinazione

– Esempi: Ethernet, PPP (protocollo punto-a-punto)

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• Ethernet: diffuso per le reti locale, in cui un numero di computer condividono un mezzo di comunicazione– Quando un computer vuole comunicare, verifica che il

mezzo di comunicazione sia libero e invia il segnale– Se invece si accorge che un altro computer sta

trasmettendo, aspetta– Se si verifica un conflitto (due o più computer hanno

inviato i loro messaggi contemporaneamente) i computer coinvolti:

• si fermano• aspettano per un tempo T casuale• riprovano la trasmissione

• Lo stesso tipo di gestione di conflitti: anche in reti senza fili (IEEE 802.11)

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

I protocolli Internet: TCP/IP

• I protocolli del livello fisico:– Ruolo: trasferire i singoli bit da un nodo

(host, commutatore ecc.) nella rete a un altro

– Sono dipendenti dall’effettivo mezzo trasmissivo del collegamento

• Per esempio, possiamo avere protocolli diversi per tipi di cavi diversi, per collegamenti satellitari diversi, ecc.

Applicazione

Trasporto

Rete

Collegamento

Fisico

Indirizzi IP e DNS

• Ogni computer collegato in Internet ha un indirizzo unico: il suo indirizzo IP

• Un indirizzo IP contiene 32 bit, che sono suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascuno– Per esempio: 10000000000101000011111010101011– Suddivisi in: 10000000 00010100 00111110 10101011

• Di solito si usa una rappresentazione formata da 4 numeri decimali (tra 0 e 255) separati da un punto– Per esempio: 128.20.62.171

Indirizzi IP e DNS

• Gli indirizzi IP devono essere univoci– Per questo motivo è stata istituita una organizzazione,

Internet Assigned Number Authority, preposta ad assegnare gli indirizzi IP garantendone l’univocità

• Quando vi collegate ad Internet da casa è il provider (ISP) che vi assegna un indirizzo IP scegliendolo tra quelli che ha acquistato

• I futuri indirizzi IP consisteranno di sedici numeri per aumentare i numeri degli indirizzi IP disponibili

Indirizzi IP e DNS

• Gli indirizzi IP numerici sono difficili da ricordare• Si usano quindi degli indirizzi simbolici che sono più

significativi per l’essere umano– di.unito.it, cs.bham.ac.uk, developer.netscape.com

• Questi nome vengono tradotti in indirizzi IP numerici mediante il Domain Name System (DNS)

• Gli indirizzi simbolici hanno un formato come quello seguente

… nome5.nome4.nome3.nome2.nome1

Indirizzi IP e DNS

• Sono costruiti a partire da uno schema gerarchico di nomi basato sul concetto di dominio

gnu

com edu gov mil net org au it zw

unito unige

di psych

www www

disi

elios

www

… …

www.gnu.org

www.di.unito.it

root

Livello 1

Livello 2

Livello 3

Livello 4

Indirizzi IP e DNS• Domini di primo livello (top level): alcuni esempi

• Non vi è alcuna corrispondenza diretta tra i domini e le reti che costituiscono Internet– Cioè, computer nella stessa rete fisica possono essere in domini logici

diversi– Computer in reti fisiche diverse possono trovarsi nello stesso dominio logico

com aziende

edu università americane

gov istituzioni governative

mil istituzioni militari

net fornitori d’accesso

org organizzazioni non-profit

… …

au Australia

ch Svizzera

fr Francia

it Italia

jp Giappone

uk Regno Unito

… …

Indirizzi IP e DNS

• Anche gli indirizzi di posta elettronica hanno una struttura:– La parta a destra della @ ha una struttura basato sui domini

(interpretato dal computer che spedisce il messaggio)– La parta a sinistra della @ è l’identificativo dell’utente

(interpretato dal computer che riceve il messaggio)

• Ogni dominio deve essere in grado di “risolvere i nomi” dei calcolatori di sua competenza

• Si usano i name server (anche chiamati i server DNS) che gestiscono la corrispondenza tra nomi simbolici e indirizzi IP numerici– I name server sono organizzati in modo gerarchico

Indirizzi IP e DNS

• Quando un’applicazione deve collegarsi ad una risorsa di cui conosce il nome logico (ad es. www.unito.it), invia una richiesta al suo name server locale

• Il name server locale, se conosce la risposta, la invia direttamente al richiedente

• Altrimenti interroga il name server di top level (root)– Questo può conoscere

l’indirizzo oppure inoltrare l’interrogazione ai suoi figli nella gerarchia

Client che fa richiesta:shakespeare.di.unito.it

Server dei nomi locale:dns.di.unito.it

Server dei nomi di root

Server del dominiodns.unito.it

Indirizzi IP e DNS

• Si continua con le interrogazioni fino a quando non si ottiene l’indirizzo IP numerico della risorsa

• Quando l’applicazione riceve la risposta crea una connessione TCP con la destinazione, usando l’indirizzo IP appena ricevuto

Client che fa richiesta:shakespeare.di.unito.it

Server dei nomi locale:dns.di.unito.it

Server dei nomi di root

Server del dominiodns.psych.unito.it

Pacchetti IP

• Abbiamo visto che …– Un ruolo del protocollo TCP è di suddividere il

messaggio in frammenti più brevi (pacchetti)– Il protocollo IP definisce l’informazione che deve

essere aggiunto al pacchetto per realizzare il trasferimento nella rete

• Come funziona il trasferimento dei pacchetti in Internet?

Pacchetti IP

• Trasferimento dei pacchetti: – Usiamo un’analogia (da Vincent Cerf, uno dei inventori di

Internet): mandare un romanzo da Tahiti alla casa editrice a New York usando solo cartoline postali

Pacchetti IP

• Bisogna spezzare il romanzo in frammenti (ognuno di poche riga)

• … numerare ogni cartolina (in modo tale che la sequenza corretta può essere ricostruita)

• … scrivere l’indirizzo della casa editrice (il destinatario) su ogni cartolina

• … mettere le cartoline nella casella di lettere• Poi il servizio postale di Tahiti le invierà alla casa editrice

Pacchetti IP

• Non è detto che tutte le cartoline seguano lo stesso itinerario– Alcuni arrivano a New York via Hong Kong …– … alcuni arrivano a New York via Los Angeles, ecc.

• Alla casa editrice, la numerazione delle cartoline permette la ricostruzione del romanzo

Pacchetti IP

• Pacchetto IP: contiene lo spazio per scrivere:– Informazione (una quantità limitata)– Un numero progressivo (identificatore)– L’indirizzo IP del destinatario

• I pacchetti IP sono inviati attraverso Internet uno alla volta• Possono seguire percorsi diversi dallo stesso mittente e lo

stesso destinatario

• Giunti la destinazione sono reordinati secondo al numero identificatore

Pacchetti IP

• Un vantaggio della possibilità di seguire diversi percorso in rete:– Nel caso di congestioni in rete (potrebbe essere più

efficiente seguire un percorso invece di un altro) – Nel caso di un guasto di un dispositivo di un percorso (in

questa situazione, il percorso non è più disponibile)

• Per visualizzare un percorso tra nostro computer e quello di un sito web: www.traceroute.org

Collegare un computer a Internet

• Un computer è collegato ad Internet tramite un ISP (Internet Service Provider)

• Tre modi principali per collegare un computer a Internet:– Accesso residenziale– Accesso aziendale o universitarie– Accesso senza fili

Collegare un computer a Internet

• Accesso residenziale:– Sono necessari dei dispositivi per poter usare la

rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer: i modem

Computer Modem

Segnaledigitale

Segnaledigitale

Segnaleanalogico(linea telefonica)

MOdulazione

DEModulazione

Computer Modem

Accesso residenziale

• ISP - per esempio: tiscali.it, aruba.it • Il classico collegamento via modem:

– Il modem del computer dell'utente deve essere connesso alla rete telefonica (usando un spinotto identico a quello usato per i normali apparecchi vocali)

– Per accedere ad Internet, il modem deve comporre il numero del provider

– Il provider anche ha un computer (permanentemente) connesso ad Internet tramite un modem

– Una connessione tra il computer del utente e il computer del provider è creato

Accesso residenziale

• Il computer del provider abilita l'invio e la recenzione di informazione in Internet al computer dell'utente

• Per esempio, quando l'utente clicca su un link in una pagina web: – La richiesta per accedere alla nuova pagina passa dal

computer dell'utente a quello del provider – ... poi dal computer del provider al web server remoto che

gestisce la pagina richiesta – ... poi il web server manda la pagina al computer del

provider – ... poi il computer del provider manda la pagina al computer

dell'utente

Accesso residenziale

• Modem dial-up: – Usa la stessa linea utilizzata per le normali

chiamate telefoniche – Frequenza può raggiungere 56 Kbps (Kilobit per

secondo) – Sempre meno diffuso:

• Negli Stati Uniti, in 2000, 74% del accesso residenziale ad Internet era realizzato tramite modem dial-up

• In 2006, il percentuale è diventato 36%

Accesso residenziale

• Negli ultimi anni sono diffuse tecnologie come ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – Un esempio di accesso residenziali a banda larga– Velocità (asimmetrico):

• Verso l'utente: tipicamente circa 10 Mbps (Megabit per secondo)

• Verso l'ISP: tipicamente circa 1 Mbps

– Progettato per brevi distanze tra i modem residenziali e quelli dell'ISP

• Permette una frequenza di trasmissione più alta rispetto a quella dei modem dial-up tradizionali

Accesso residenziale

• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) – Usa tre bande di frequenza non sovrapposte: un

canale verso l'utente, un canale verso l'ISP, un canale telefonico ordinaria a due vie

Collegare un computer a Internet

• Accesso aziendali o universitarie (LAN): – I computer sono collegati sotto forma di rete locale

(LAN, Local Area Network) – Ethernet è comunemente usato nelle LAN:

versione Ethernet di 2006 ha una velocità di 10 Gbps

– Intranet: un nome per la rete locale di un'organizzazione

– Tramite un computer chiamato gateway, una rete locale (e quindi tutti i computer che contiene) può essere connesse ad Internet

Collegare un computer a Internet

• Accesso senza fili:– Rete senza fili (wireless): una variante di un LAN – Un computer chiamato hub è fisicamente collegato a

Internet (forse tramite altri computer e dispositivi nella LAN) – Il hub è capace di ricevere e trasmettere (in broadcast)

segnali, solitamente in radiofrequenza – I computer mobili (portali, PDA, ecc.) anche sono in grado di

ricevere e trasmettere sulla stessa frequenza – Il protocollo usato dalle reti senza fili funzione come Ethernet

(che è anche un protocollo di "broadcast") • Per esempio, IEEE 802.11 (velocità della versione di 2003: 54

Mbps)

Il WWW

• WWW (World Wide Web): tutti i web server (che hanno il ruolo di inviare file ai browser) e i loro file

• I file normalmente sono le pagine web, ma anche possono essere file di audio, filmati ecc.

• Distinzione tra Internet e il WWW: – Internet: cavi e router che collegano i computer che hanno

un indirizzo IP – WWW: un servizio di Internet fornito dal sottoinsieme di quei

computer (i web server)

Il WWW

• Una richiesta per visualizzare una pagina web: tramite uno Universal Resource Locator (URL) – Per esempio:

– Tre parti principali: • Protocollo: http:// indica al computer come gestire i file

• Nome del server: www.di.unito.it, che è il nome simbolico dell'indirizzo IP del web server della pagina richiesta

• Percorso della pagina: /~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html identifica il file e la sua posizione nel file system del web server

http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html

Il WWW

• Le pagine sono rappresentate (memorizzate, spedite) sotto forma di sorgente – Sorgente: una descrizione di come la pagina deve apparire

all'utente – Non è il caso che le pagine sono rappresentate come un

grafico – I file di descrizione in generale richiedono meno spazio

(rispetto alla rappresentazione grafico di una pagina) – Il browser può adattare la visualizzazione di una pagina – Per leggere il sorgente di una pagina: scegliere Visualizza

dalla barra dei menu del browser, poi Sorgente o HTML– Sorgente tipicamente scritto nel linguaggio HTML (Hypertext

Markup Language)