LE RETI Una rete informatica è un insieme di sistemi di elaborazione messi in comunicazione tra loro

LE RETI

Una rete informatica è un insieme di sistemi di elaborazione messi in

comunicazione tra loro

Tecnologia delle reti

L’interconnessione tra sistemi coinvolge elementi di diverso tipo:• elettronici, elementi per collegare due o più sistemi;• informatici, SO per supportare la struttura HD• telematici, per sfruttare le caratteristiche di strumenti di comunicazione già utilizzati per la comunicazione verbale.

Gli utenti delle reti hanno l’esigenza:• di condividere software• di condividere archivi comuni• di comunicare tra dispositivi• di condividere dispositivi (stampanti di rete)


Il modello client/server

L’elaborazione client/server viene realizzata per mezzo di un programma utente (client o richiedente) che richiede servizi, come l’accesso ai dati, la stampa

o l’esecuzione di altri processi, a un programma server (servente), che li fornisce.

Le reti di computer si basano sul modello client/server.

La comunicazione ha generalmente la forma di un messaggio al servente da parte del richiedente, che chiede di eseguire un certo lavoro. Il server esegue e

restituisce la risposta.


Messaggio: insieme di caratteri e di dati che devono essere trasferiti da un sistema ad un altro; insieme di informazioni organizzate in modo da costituire un’entità completa che può essere trasmessa tra due sistemi di rete.

In una rete di dimensioni limitate ci sono tre ruoli per i computer:• client che usano ma non forniscono risorse di rete• entità paritetica (reti peer to peer) che usano e forniscono risorse di rete• server che forniscono risorse di rete.Il tipo di sistema operativo di rete utilizzato determina quale di questi ruoli viene svolto da ogni computer appartenente alla rete.


A seconda del SO che utilizzano, le reti si classificano in

tre tipi:

1.Reti client/server, in cui sono presenti computer che

funzionano da client e uno o più computer che

funzionano da server;

2.Reti peer to peer, che non hanno un server per

condividere risorse;

3.Reti ibride, che sono reti client/server, ma possono

condividere risorse come reti peer to peer.


Reti client/server

Caratterizzate dalla presenza di un elaboratore chiamato server i cui compiti fondamentali sono: fornire risorse software, permettere la condivisione di dispositivi e garantire la sicurezza nell’accesso alla rete.

Sono reti che funzionano secondo il modello client/server e solitamente il computer più potente ha il compito di server per far fronte alle richieste dei client.

Le reti a server dedicato hanno accessi riservati, quindi è necessario possedere i permessi per avere accesso al sistema.


Ogni utente ha un proprio account e per accedere al

sistema inserisce login e password, tale autenticazione

dell’utente però vale solo per l’uso delle directory

stabilite dal server all’atto della creazione del profilo.

Solo l’amministratore della rete possiede i permessi di

accesso a tutte le directory di sistema per la gestione

dell’intera rete.

Reti client/server

Tecnologia delle retiReti peer to peer

Una rete peer to peer è definita dall’assenza di controllo centrale, per cui non ci sono server e ogni utente può condividre semplicemente le risorse di rete e lo spazio su disco.

Generalmente l’acceso alla rete mediante login e password permette all’utente di utilizzare indiscriminatamente dispositivi e directory.

I vantaggi sono relativi al risparmio, sia in termini di costi, sia di risorse umane, perché non è richiesto l’amministatore di rete. Gli svantaggi sono relativi alla dimensione della rete che, per funzionare in modo efficiente, deve avere meno di dieci utenti.

Tecnologia delle retiReti ibride

Le reti ibride hanno computer che svolgono tutti e tre i

ruoli client, server e peer. Questo significa che mentre la

maggior parte delle risorse è gestita dal server, gli utenti

della rete hanno accesso ad alcune risorse condivise in

modo paritetico.

Queste reti hanno sia vantaggi delle reti a server

dedicato sia delle reti paritetiche. Il livello di controllo è

proporzionale all’importanza della risorsa.


Classificazione delle reti per estensione e prestazioniLa dimensione che può assumere una rete va dalla rete locale di un ufficio alla rete planetaria, a seconda delle

esigenze dell’utente di condividere dati solo con il proprio ufficio, o con persone che stanno a decine di

chilometri di distanza.Reti locali LAN: Questi reti coprono aree di dimensioni varianti tra quelle di un ufficio e quelle di una struttura aziendale composta da più edifici. Sono utilizzate soprattutto per consentire ad un gruppo di utenti di condividere i dati o i programmi software utili alle attività dell’azienda, ma possono condividere anche dispositivi hardware come stampanti, modem, scanner.


Reti metropolitane MAN: estensioni delle reti locali in ambito urbano

Reti WAN: queste reti hanno dimensioni graficamente

estese, da una città all’intero pianeta. Una rete di questo

tipo presenta un limite fisico alla velocità di

funzionamento, soprattutto perché utilizza

l’infrastruttura esistente, cioè quella realizzata per

fornire il servizio telefonico.

LE RETI

Topologie di collegamento (disposizione degli oggetti nello

spazio) premessa: i computer in rete vengono detti host o nodi

della rete.

Definire una tipologia significa progettare nei particolari la

configurazione e l’ubicazione dei componenti della rete stessa, e

quindi, definire sia la posizione di tutti i nodi, sia tutti i

collegamenti fisici da realizzare per connetterli.Due nodi della rete possono essere messi in comunicazione in due modi differenti:• con una connessione fisica;• con una connessione logica;Su una stessa tipologia di collegamento fisico è possibile mappare più tipologie di collegamento logico.

Topologia a stella I computer sono connessi ad un

componente centrale chiamato Hub. I dati sono inviati dal computer trasmittente attraverso l’Hub a tutti i computer della rete. In caso di guasto ad un nodo, la rete a stella consente l’intervento di correzione del problema sullo specifico nodo, senza compromettere il resto della rete, se il guasto riguarda il centro della rete l’intero sistema è bloccato.

LE RETI

LE RETI

Topologia ad anello I computer sono connessi

tramite un unico cavo circolare privo di terminatori. I segnali sono inviati in senso orario lungo il circuito chiuso passando attraverso ciascun computer che funge da ripetitore e ritrasmette il segnale potenziato al computer successivo. In caso di guasto ad uno dei nodi la rete è bloccata completamente

LE RETI

Topologia a bus E’ la topologia più usata per le

reti LAN. Il guasto ad un host comporta l’esclusione di una parte della rete. I computer condividono il canale trasmissivo e realizzano una rete di tipo broadcast, in quanto un messaggio inviato ad un host viene ricevuto da tutti gli altri computer in rete.

LE RETIRegole per il trasferimento dei dati

Esistono tre tipi di regole di trasferimento dei dati: linea simplex, per la quale il trasferimento dei dati è monodirezionale, cioè il sistema ricevente non è anche trasmittente linea half-duplex, comunicazione possibile in entrambe le direzioni, ma un solo sistema per volta può trasmettere (si parla a turno) linea full-duplex, comunicazione possibile in entrambe le direzioni, si trasferiscono e si ricevono dati contemporaneamente (linea telefonica)

LE RETI

Tecnologie di trasmissione su linee commutate

Linee analogiche: collegamento attraverso modem, utilizzato con la linea telefonica tradizionale. Il modem è un dispositivo che serve per adattare il segnale in uscita dal computer con la linea telefonica (modulazione e demodulazione).Linee ISDNISDN: standard internazionale predisposto dalle società concessionarie del servizio telefonico per un sistema tipo digitale, consente di integrare la trasmissione di messaggi vocali con quella di dati e immagini (128 Kbps).

LE RETI

Tecnologie di trasmissione su linee commutate

Linee dedicate: linee punto punto che collegano due utenti finali in modo permanente. DSL: è una modalità di accesso alla rete Internet a grande velocità con cui è possibile utilizzare i servizi detti a “banda larga” come la videoconferenza.Tecnologia ADSL: Tecnologia di modulazione che permette la trasmissione di informazioni multimediali ad alta velocità sulle linee telefoniche esistenti su normale cavo telefonico (640 Kbps).

ARCHITETTURA DI RETE

Le architetture di rete sono organizzate a livelli


Nonostante il numero di livelli, il loro nome, il loro

contenuto e le funzioni attribuite loro, possano

differire tra un’architettura di rete e un’altra, rimane

il fatto che tutte le architetture di rete sono

strutturate a livelli.

CONNESSIONE SUL MEZZO FISICO

Arc

hit

et t

ur a

di r e

te

Arc

hit

et t

ur a

di r e

te

HO

ST 1

HO

ST 2


• Le Architetture di rete sono organizzate a livelli

• L’obiettivo di ciascun livello è fornire servizi al livello

superiore

• Il livello N di un elaboratore comunica con il livello N

di un

altro elaboratore mediante il protocollo del livello N

• Il numero di livelli, il loro nome e relativo contenuto

variano

da rete a rete

Le regole e le convenzioni usate nel dialogo tra livelli uguali su due Host differenti sono conosciute come protocolli.

Il livello N su un Host porta avanti una conversazione col livello N su di un altro Host grazie al protocollo del livello N.

Le entità (processi) che effettuano tale conversazione si chiamano peer-entity (entità di pari livello).

• Anche se logicamente il livello N di un elaboratore comunica con

il livello N

di un altro elaboratore mediante il protocollo del livello N, nessun

dato è

trasferito direttamente fra i due livelli

• Ogni livello passa, invece, le informazioni da comunicare al livello

sottostante fino a quando non si raggiunge il livello più basso che

effettua

fisicamente la trasmissione


CONNESSIONE SUL MEZZO FISICO

HO

ST 1

HO

ST 2

Livello N Livello N



Il dialogo tra due peer entity di livello N viene realizzato

attraverso lo scambio di PDU (Protocol Data Unit) composto

dalla parte di dati e dall’intestazione specifica del livello.

Host Host

Livelli paritetici


Una volta che i dati scambiati attraverso il canale fisico

trasmissivo arrivano all’Host destinatario, per farsì che due

livelli paritetici comunichino, i livelli più bassi devono passare le

informazioni al livello superiore.

Ogni livello N comunica con il livello superiore N+1 attraverso un’interfaccia, che permette l’interazione tra due livelli successivi.SDU (Service Data Unit) è il termine con cui si indicano i dati scambiati attraverso l’interfaccia.


MODULO

Host A

MODULO

MODULO

MODULO

MODULO

MODULO

MODULO

MODULO

Host B

interfaccia

interfaccia

interfaccia

interfaccia

interfaccia

interfaccia

protocollo

protocollo

protocollo

protocollo

L’architettura di rete è definita dall’insieme dei livelli, cioè dall’insieme dei servizi, interfacce e protocolli che

caratterizzano ciascun livello.


Esempio: Aziendaordine di un componente elettronico

Manager aziendale

Ufficio tecnico

Ufficio ordini

Mezzo fisico fax

Ufficio tecnico

Ufficio ordini

Decisioni aziendali

Studio delle specifiche

Modulo d’ordine

Manager aziendale

IL MODELLO ISO-OSI

Tutto il sistema hardware e software che gira intorno

al mondo delle reti è regolato da norme che fanno

riferimento al modello OSI (Open System

Interconession), realizzato a fine anni ’70 dall’ISO

(International Standard Organization).

Il modello ISO-OSI fornisce uno standard per le

interconnessioni in rete dei vari computer.

IL MODELLO ISO-OSI

Il modello ISO-OSI è organizzato a livelli (layers): l’intero problema

della comunicazione tra due applicazioni è stato scomposto in un

insieme di sette livelli, ciascuno dei quali esegue funzioni specifiche.

HOST BHOST A

FisicoData link

Rete

Trasporto

Sessione

PresentazioneApplicazione

FisicoData link

Rete

Trasporto

Sessione


IL MODELLO ISO-OSI

HOST BHOST A

FisicoData link

Rete

Trasporto

Sessione


FisicoData link

Rete

Trasporto

Sessione


Il modello ISO-OSI è basato su sette livelli: ogni livello può comunicare solamente con il livello inferiore e

fornisce servizi solo al livello superiore.

LIVELLO FISICO

Il layer fisico si occupa di trasmettere i dati sui canali di comunicazione e comprende i dispositivi Hardware necessari alle connessioni, pertanto si occupa della

trasmissione dei singoli bit da un estremo all’altro dei vari mezzi di comunicazione: doppino telefonico, cavo coassiale,

fibre ottiche, onde radio e i satelliti.

Dominio dell’ingegneria elettronica

LIVELLO LINEA

Il Data-Link layer raggruppa i dati ricevuti dal network layer in

strutture di bit (dette frame) compatibili con il livello fisico, e viceversa.

Inoltre si occupa delle operazioni di verifica ed eventuali correzioni

degli errori presenti nel protocollo.

LIVELLO RETE

I frame a livello rete sono detti Pacchetti.

Il principale apparato di interconnessione di rete è il router.

Il livello rete si fa carico di scegliere una strada, tra quelle

disponibili, per far sì che i pacchetti giungano a

destinazione, tramite i router che applicano

l’instradamento. I router sono ancora più efficienti degli hub e degli switch,

infatti questi dispositivi utilizzano la lettura dell’indirizzo

completo del singolo pacchetto per scegliere il nodo

intermedio successivo che deve ricevere il pacchetto. Il router

per scegliere i nodi intermedi utilizzano una mappa detta

tabella di routing.

LIVELLO RETE

FRAMMENTAZIONE

Abbiamo detto che i frame a livello rete sono detti

pacchetti In fase di invio di dati, questi vengono

passati dal livello trasporto al livello rete, i pacchetti

del livello rete se sono troppo grandi ed eccedono la

lunghezza massima trasferibile del frame di livello

inferiore, vengono frammentati, cioè suddivisi in in

parti più piccole. Ciascun pacchetto contiene

l’indirizzo di partenza e quello di destinazione.

LIVELLO TRASPORTOProtocolli del livello trasporto: • TCP (Transmission Control Protocol)• UDP (User Datagram protocol)

Il livello trasporto gestisce la trasmissione dei segmenti end-

to-end.

Suddivide i dati provenienti dal livello superiore in segmenti e

li trasmette in modo efficiente utilizzando il livello rete (livello

inferiore) ed isola da questo i livelli superiori. A questo livello

infatti l’esistenza dei livelli inferiori è completamente

ignorata, si identifica questo livello come il primo che

prescinde dal tipo e dalla caratteristiche della rete utilizzata.

LIVELLO SESSIONEOgni volta che un utente si collega alla rete, deve generalmente effettuare il Login (cioè fornire Account e Password): ogni singolo Login viene anche chiamato Sessione di lavoro, e dura fino alla disconnessione dell'utente dalla rete.Per ogni Login il Session Layer si occupa di negoziare tra i due nodi e fissare i parametri del colloquio (velocità, controllo, errori, tipo di trasferimento simplex, half-duplex o full-duplex, ecc..) ed in seguito di verifcare che questi parametri siano ancora ottimali, modificandoli in caso contrario.

LIVELLO PRESENTAZIONE

Le informazioni che viaggiano in rete subiscono a questo livello una particolare decodifica, che le trasforma in modo da renderle visualizzabili nei normali dispositivi di output a disposizione degli utenti, tipicamente i terminali video e periferiche di stampa.

Il livello presentazione gestisce la conversione dei dati, cioè effettua tutte le opportune conversioni in modo da compensare eventuali differenze di rappresentazione dei dati in arrivo e/o in partenza.

LIVELLO APPLICAZIONE

Riguarda i cosiddetti programmi applicativi. Questo livello gestisce la visualizzazione dei dati trasferiti.Computer differenti hanno differenti modi per implementare anche una semplice operazione quale può essere quella di spostare il cursore sul video a inizio linea, oppure quella di cancellare lo schermo. Il livello applicazione definisce l’insieme dei protocolli (regole) che standardizzano tali operazioni. Ovviamente tutti i computer in rete devono adeguarsi a questi standard per comunicare.

INCAPSULAMENTOL’architettura di rete organizzata secondo il protocollo

ISO-OSI rispetta il principio secondo cui la trasmissione

di dati tra due host deve avvenire in modo che i dati

percorrano la pila di livelli dall’alto verso il basso per il

dispositivo che trasmette e, successivamente, dal basso

verso l’alto per il dispositivo che riceve i dati.

In questi passaggi i dati vengono modificati da ciascun livello

Tale operazione viene detta incapsulamento

INCAPSULAMENTO

1. GENERAZIONE DEL DATO (livelli 7, 6, 5) esempio: un utente genera una e-mail in formato

alfanumerico2. INCAPSULAMENTO (livello 4)

i dati sono spezzettati in pacchetti e sono spediti al destinatario tali dati sono numerati in maniera sequenziale. Il destinatario, alla ricezione dei segmenti, invia un segnale di avvenuta ricezione se il protocollo è connesso.

3. AGGIUNTA DELL’INTESTAZIONE O HEADER (livello 3)Il dato viene inserito in un pacchetto munito di intestazione che contiene gli indirizzi logici (a seconda del protocollo di comunicazione scelto) del mittente e del destinatario. Questa operazione permette agli apparati di rete di smistare i pacchetti

INCAPSULAMENTO

4. AGGIUNTA DELL’INDIRIZZO LOCALE DI RETE (liv. 2)Ogni apparato di rete inserisce i pacchetti in un frame. Il frame viuene spedito al dispositivo connesso direttamente. Oltre all’intestazione il liivello 2 aggiunge anche un trailer, cioè una coda (codice di rilevamento degli errori)

5. CONVERSIONE BINARIA (livello 1) Il frame viene convertito in una sequenza di 0 e 1

per permettere la trasmissione sul mezzo

IL MODELLO TCP/IP

L’architettura ISO-OSI appena studiata realmente

standard di riferimento solo per quanto riguarda i due

primi livelli: Fisico e Dati.

Per quanto riguardo i livelli più vicini alle applicazioni

invece il riferimento è rappresentato dalla suite di

protocolli utilizzati da Internet, chiamata TCP/IP. Il

nome si riferisce ai due protocolli TCP di livello 4 e IP

di livello3, considerati i più rappresentativi dell’intera

suite.

IL MODELLO TCP/IP

ISO-OSITCP/IP

FisicoData link

Rete

Trasporto

Sessione


Fisico

Rete

Trasporto

Applicazione

INTERNETWORKING

Obiettivo del TCP/IP: interconnessione di reti

(INTERNETWORKING o INTERNET) che fornisce servizi di

comunicazione planetaria su reti fisiche di tipo diverso.

L’internetworking permette il collegamento tra due host tra

loro eterogenei, appartenenti a reti diverse, separati anche

da grandi distanze.

GLI INDIRIZZI IP

Per connettere due reti Wan occorre un dispositivo

connesso ad entrambe le reti che sia in grado di

trasferire i pacchetti di dati da una rete all’altra: il

router.

I router effettuano l’operazione di routing

(instradamento) dei pacchetti attraverso la rete.Per instradare correttamente i pacchetti i router hanno bisogno di informazioni riguardanti la rete.Ogni host all’interno di una rete è identificato da un indirizzo chiamato IP address.

GLI INDIRIZZI IP

Gli indirizzi IP identificano i computer della rete e sono costituiti da una sequenza di quattro numeri decimali, aventi ciascuno un massimo di tre cifre.Esempio: 193.181.31.43

I quattro gruppi di cifre sono memorizzati su 4 byte, cioè 32 bit, ciascun gruppo è quindi memorizzato su di 1 byte e varia tra 0 e 255.

Gli indirizzi IP sono stati introdotti nel 1983, la struttura degli indirizzi è la seguente:

Indirizzo di reteIndirizzo di host

GLI INDIRIZZI IP

Indirizzo di reteIndirizzo di host

L’indirizzo di rete identifica la rete a cui il computer

appartiene, l’indirizzo di host identifica il computer

della rete. Quindi l’indirizzo IP identifica un host

appartenente ad una certa rete.

Se una macchina viene spostata in un’altra rete, il suo

indirizzamento deve essere cambiato. Gli indirizzi IP sono suddivisi in 5 classi: A, B, C, D, E.La classe di appartenenza è specificata dai primi bit dell’indirizzo.

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