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1 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Reti
Le Reti di Calcolatori
2 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Le Reti di Calcolatori
n E’ un insieme di calcolatori (detti nodi): – Interconnessi: in grado di scambiare informazioni
attraverso uno o più mezzi trasmissioni (ad es. cavi di rame, canali radio, ecc…)
– Autonomi: nessun calcolatore è completamente sotto il controllo di un altro
n Protocollo di comunicazione: è il linguaggio (insieme di regole e convenzioni) utilizzato dai calcolatori della rete per comunicare
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3 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Funzionalità di una Rete di Calcolatori n Condivisione di risorse: dati, programmi, hardware
utilizzati dagli utenti a prescindere dalla collocazione fisica
n Accesso ad informazioni e servizi remoti: permette la consultazioni di giornali in rete, sportelli bancari elettronici, ecc…
n Mezzo di comunicazione: permette di spedire e ricevere messaggi di posta elettronica, partecipare a video conferenze, ecc…
n Supporto all’affidabilità del sistema: duplicare informazioni su più calcolatori, distribuire l’elaborazione di dati su più calcolatori, ecc…
4 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle reti
n Esistono numerose tipologie di rete, distinguibili in base a: – Modalità di collegamento – Modalità di gestione dei pacchetti – Estensione geografica – Canale trasmissivo
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5 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento n Reti Broadcast: unico mezzo di comunicazione condiviso
tra tutti i nodi della rete
n Accesso al mezzo coordinato da un protocollo per la gestione dei conflitti – Il mittente invia un messaggio contenente l’indirizzo del
destinatario – Il messaggio raggiunge tutti i nodi che leggono l’indirizzo del
destinatario – Il messaggio recepisce il messaggio e gli altri lo ignorano
N1 N2 N3 N4 N5
mezzo di comunicazione
6 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle Reti: Modalità di Collegamento n Reti punto-a-punto (point-to-point): formate da più
linee di comunicazione, ciascuna delle quali connette due nodi – Idealmente si vorrebbe connettere ogni coppia di nodi – Generalmente si connettono solo alcune coppie di nodi
n I messaggi seguono un percorso per giungere a destinazione
N1 N2
N3 N4 N5
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7 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle reti: Modalità di Gestione dei Percorsi n Reti punto-a-punto suddivise in:
– Commutazione di circuito: le risorse fisiche rimangono impegnate durante tutte la comunicazione
• si stabilisce un percorso tra mittente e destinatario (detto circuito)
• i dati seguono lo stesso percorso – Commutazione a pacchetto: non richiede di
riservare alcuna risorsa fisica • il mittente suddivide il messaggio in pacchetti • i pacchetti sono inoltrati in modo indipendente (possono
seguire percorsi differenti, arrivare in ordine sparso)
8 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle Reti: Estensione Geografica
Distanza Calcolatori
Calcolatori localizzati nello stesso
Tipologia di rete
1m 10m 100m 1km 10km 100km 1000km 10.000km
Scrivania Stanza Edificio Campus Città Nazione Continente Pianeta
Personal Area Network (PAN)
Local Area Network (LAN)
Campus Area Network (CAN) Metropolitan Area Netork (MAN)
Wide Area Netork (WAN)
Internet
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9 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Classificazione delle Reti: Canale Trasmissivo n Doppino telefonico (ADSL): coppia di fili di
rame utilizzato per scambiare informazioni n Wireless (rete senza fili): utilizza
principalmente onde radio a bassa potenza, ma anche radiazione infrarossa, laser, ecc…
n Fibbre ottiche: filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati per condurre la luce
n Parabola (rete satellitare): utilizza connessioni satellitari bidirezionali
10 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Scenario tipico di una LAN n Rete Cablata: Utilizza modalità broadcast
– Topologia a stella (molto diffusa):
– Switch: particolare dispositivo che inoltra i messaggi verso il destinatario
n Reti Wireless: utilizza modilità broadcast – Access point: gestiscono la comunicazione tra i nodi della
rete e l’interconnessione con la rete cablata
N2
N1 N4
SWITCH
N3 N5
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11 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Scenario tipico di una WAN
n Modalità di collegamento punto-a-punto n Realizzate tramite l’interconnessione di tante reti (spesso
basate su tecnologie differenti) n Tolopogia irregolare: n Router: nodi della rete per lo smistamento dei pacchetti n Host: nodi destinatati ad ospitare applicazioni utenti n Gateway: Router di confine che collegano una rete locale ad
una rete geografica e assicurano la compatibilità dei pacchetti
G
R
S
H
H
H H
HH
H
H
HG
G
S
S
R
R
S
G
H = host = switch = router = gateway
12 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello a Livelli
n Reti di calcolatori organizzate secondo una pila di livelli (detta anche strati): semplificano il compito ai programmatori delle applicazioni
n Ciascun livello offre servizi per il livello soprastante n Utilizza servizi offerti dal livello sottostante n Dialoga con entità di pari livello (dette anche peer) ma su
nodi differenti per realizzare i servizi di competenza n Protocollo di comunicazione di livello-i: regole per lo
scambio di informazioni tra peer di livello i n Unità dati del livello i: formato pacchetti utilizzato dai
peer di livello i
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13 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP (detto anche Internet Protocol Suite)
LIVELLO APPLICAZIONE
LIVELLO TRASPORTO
LIVELLO RETE
LIVELLO DATA-LINK
LIVELLO FISICO
LIVELLO APPLICAZIONE
LIVELLO TRASPORTO
LIVELLO RETE
LIVELLO DATA-LINK
LIVELLO FISICO
messaggio messaggio Protocollo liv. applicazione
segmento segmento Protocollo liv. trasporto
datagramma datagramma Protocollo liv. rete
frame frame Protocollo liv. data-link
bit bit Livello fisico
Calcolatore A Calcolatore B
14 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP: Livello Fisico n Trasmette e riceve un flusso di bit attraverso una
determinata linea di comunicazione n Il principale problema affrontato a questo livello
riguarda la codifica dei bit per la trasmissione su – Doppino telefonico – Fibra ottica – Canale radio
n Trasmissione caratterizzata da 3 parametri: – Velocità di trasmissione – Tasso di errore – Ritardo di propagazione
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15 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP: Livello di Data-link n Trasferisce un datagramma tra due nodi direttamente collegati
da una linea di comunicazione n Scheda di rete è identificata da un indirizzo MAC (Media
Access Control), ovvero un identificativo di 48 bit scritto permanentemente sulla ROM (ad es. 01:23:45:67:89:ab)
n Quando il livello di rete deve spedire un datagramma: – il livello data-link crea un pacchetto (frame) definito dal
datagramma e dall’indirizzo MAC di destinazione – invia il frame a livello fisico
n Quando un frame arriva al livello di data-link: – Confronta il proprio indirizzo MAC con quello contenuto nel frame – Estrae dal frame il datagramma originario e lo invia al livello di rete
n Si occupa dei problemi riguardanti il mezzo fisico e il coordinamento dell’accesso al mezzo condiviso
16 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP: Livello di Rete n Trasferisce un segmento tra due nodi della rete connessi da un
percorso (problema dell’instradamento) n Nodi della rete identificati mediante gli indirizzi IP (Internet
Protocol), ovvero un identificativo di 32 bit scritto in un file di configurazione del sistema operativo (ad es. 128.0.0.1)
n Quando il livello di trasporto deve spedire un segmento: – il livello rete crea un datagramma con il segmento, l’indirizzo IP del
mittente e l’indirizzo IP del destinatario – Se l’indirizzo IP appartiene alla rete locale, il pacchetto è spedito al
nodo di destinazione, altrimenti è spedito al router della rete. Le spedizioni avvengono passando il datagramma al livello data-link.
n Quando il datagramma arriva al livello di rete: – Il router utilizza una tabella di intradamento – Il nodo di destinazione riconosce il proprio indirizzo IP – Estrae il segmento originario e lo recapita al livello di trasporto
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17 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP: Livello di Trasporto n Trasferisce un messaggio tra due processi applicativi in
esecuzioni su due nodi della rete (problema dello smistamento)
n Il processo applicativo è identificato mediante un numero di porta, ovvero un identificativo di 16 bit
n Affinché un processo possa accedere alla rete deve richiedere la creazione di un canale di comunicazione (detto anche socket) al quale è associata una porta
n UDP (User Datagram Protocol): non garantisce che i dati arrivino al destinatario
n TCP (Trasfer Control Protocol): garantisce la consegna dei dati nell’ordine di spedizione
18 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello TCP/IP: Livello di Applicazione n Comprende le applicazioni che fanno uso della rete
attraverso i servizi offerti dal livello di trasporto (ad es. i browser)
n Ciascuna applicazione si avvale di specifici protocolli per – la struttura e il significato dei messaggi scambiati – le regole secondo cui il processo invia e riceve messaggi
n Protocolli di comunicazione più diffusi: – HTTP (servizio web) – FTP (servizio per il trasferimento di file) – TELNET/SSH (servizio per l’uso di terminali remoti) – SMTP (servizio di posta elettronica)
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19 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Internet n E’ la rete delle reti:
– Reti di calcolatori interconnesse – Pubblicamente accessibili – Utilizzano protocolli di comunicazione condivisi
n Include migliaia di – Reti governative, accademiche, commerciali, aziendali – Singoli calcolatori personali
n Composta dall’interconnessione di sistemi autonomi, gruppi di reti controllati da un’autorità amministrativa (ad es. Internet Service Provider)
n Utilizza il modello TCP/IP (IP per il livello di rete, TCP o UDP per il livello di trasporto, HTTP, ecc. per il livello di applicazione )
n I dati circolano sotto forma di pacchetti (che seguono il percorso più conveniente al momento della comunicazione)
20 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Modello Client-Server n Distinzione tra sistemi che sfruttano servizi e sistemi che
formiscono servizi – Il client invia al server le richieste e attende fino a quando le
richieste non sono soddisfatte – Il server attende una richiesta dal client e fornisce il servizio
richiesto inviando risposta al client
n I PC domestici sono tipicamente client n Alcuni nodi sono destinati a server (es. zeus)
Applicazione client
Applicazione server
Host client Host server
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21 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Il servizio Web
n World Wide Web, detto anche Web, spesso abbreviato in WWW, è uno dei servizi offerti da internet più diffusi
n Mette a disposizione uno spazio virtuale per la pubblicazione di contenuti multimediali
n Le risorse disponibili su web sono pagine ipertestuali n Fornisce servizi particolari sviluppati dagli stessi utenti n È anche un mezzo per la distribuzione di software n Basato sul protocollo HTTP n Sfrutta il modello client-server:
– Client web: un browser – Web server: Apache, Microsoft IIS, ecc...
22 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Il Linguaggio HTML
n HTML = Hypertext Markup Language n Linguaggio di markup di tipo descrittivo (usato per descrivere
e formattare documenti ipertestuali) con una sintassi prestabilita
n Ipertesto = Testo + elementi di collegamento (link) che costituiscono una rete raggiata di informazioni
n Leggibile in maniera non sequenziale n Codice che viene letto ed elaborato dal browser, il quale
genera la pagina che viene visualizzata sullo schermo del computer
n I siti web sono scritti in HTML (http://192.167.20.190/FI-GES/ oppure http://zeus.ing.unibs.it/FI-GES/)
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23 A.A. 2012/2013 Docente: A. Saetti Elementi di Informatica e Programmazione Università degli Studi di Brescia
Pagine web statiche e dinamiche n Statiche: pagine che non possono cambiare (se non
a seguito di un intervento del progettista) n Dinamiche e generate sul lato client:
– includono parti attive (programmi che il browser esegue)
– il contenuto cambia in base a certe informazioni fornite dall’utente
n Dinamiche e generate sul lato server: – mediante programmi posti sul server stesso oppure
includono parti attive eseguite dal web-server – Il contenuto cambia in base alle informazioni fornite
dall’utente e a quelle ricavate da una base di dati memorizzata sul server