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03/05/17
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1Paolo Garau
Università degli Studi di CagliariFacoltà di Scienze
Corso di Laurea in Matematica
Corso di Elementi di Informatica
Lezione02 maggio 2017
Dott. Paolo GarauA.A. 2016/2017
Caratteristiche delle Reti di Calcolatori
- Insieme di calcolatori autonomi (nodi della rete) collegati tra
loro per mezzo di una rete di comunicazione;
- Gli utenti sono in grado di interagire in modo esplicito con la
rete (e in alcuni casi sono tenuti a farlo);
- I calcolatori connessi alla rete mantengono un certo grado di
indipendenza (in caso di indisponibilità della rete ogni
calcolatore continua a funzionare individualmente).
2Paolo Garau
Reti di Calcolatori e Sistemi distribuiti
Reti di Calcolatori e Sistemi distribuiti
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Caratteristiche dei sistemi distribuiti
- Insieme di calcolatori collegati fra loro progettato per eseguire
un’applicazione particolare (es.: bancomat);
- Gli utenti non hanno visibilità sull’architettura del sistema;
- Solitamente si parla di applicazioni distribuite piuttosto che di
sistemi distribuiti
3Paolo Garau
Reti di Calcolatori e Sistemi distribuiti
Ø Condivisione delle risorse (fisiche e informative)
Ø Miglioramento dell’affidabilità del sistema
Ø Modularità della struttura
Ø Comunicazione tra utenti (sincrona e asincrona)
Ø Pubblicazione di risorse informative (documenti statici e
applicazioni eseguite su calcolatori remoti)
4Paolo Garau
Reti di Calcolatori
Perché una rete?
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PC stand alone Rete di PC
Informazione centralizzata
Informazione “sparpagliata”
Informazione distribuita e coordinata
Mainframeterminali
5Paolo Garau
Reti di Calcolatori
La struttura dei sistemi Informatici e l’organizzazione dei sistemi informativi
Le reti possono essere classificate in base a due criteri:
Per modalità di collegamento fra calcolatoriØ reti multipunto (broadcast)Ø reti punto-a-punto (point-to-point)
Per estensione geografica della reteØ reti locali (LAN, Local Area Networks)Ø reti metropolitane (MAN, Metropolitan Area Networks)Ø reti geografiche (WAN, Wide Area Networks)
6Paolo Garau
Reti di Calcolatori
Classificazione delle Reti
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Ø Canali di trasmissione condivisi da tuttii calcolatori della rete
Ø Comunicazione fra due calcolatori:Ø A ogni calcolatore è associato un
identificatore univoco (indirizzo direte), associato al dispositivo fisicoutilizzato per connettersi alla rete;
Ø Un messaggio inviato sulla reteraggiunge tutti i calcolatori dellarete, ma solo il calcolatore il cuiindirizzo corrisponde a quellopresente nel messaggio lo tratterràper elaborarlo.
7Paolo Garau
Reti di Calcolatori
Reti multi-punto o broadcast
Ø Più connessioni individuali tracoppie di calcolatori
Ø Comunicazione fra duecalcolatori:- se esiste un canale di
trasmissione diretto, lo si usaper la comunicazione.
- se non esiste un canale ditrasmissione diretto(calcolatori troppo distanti oelevato numero di nodi), lacomunicazione avvienepassando attraversocalcolatori intermedi che sioccupano di instradare ilmessaggio.
8Paolo Garau
Categorie di Software
Reti Punto a Punto
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MULTIPUNTO PUNTO-A-PUNTOla linea comune SI ENTRA NELLA RETE
CONNETTENDOSI A un nodo già connesso
riconfigurabilità VANTAGGIO PRINCIPALE estendibilitàcondivisione della linea PROBLEMA PRINCIPALE instradamento
9Paolo Garau
Reti di Calcolatori
Riepilogo
l Reti locali (LAN)
- Di limitata estensione
- Collegano dispositivi collocati nello stesso edificio o in edifici
adiacenti.
l Reti metropolitane (Metropolitan Area Network, MAN)
- Collegano dispositivi collocati nella stessa area urbana
(andrebbero considerate reti geografiche ma utilizzano tecnologie
tipiche delle reti locali)
10Paolo Garau
Reti di Calcolatori
La dimensione delle Reti
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l Reti geografiche (WAN)
- Collegano dispositivi diffusi in un’ ampia area geografica
(nazione, continente, ..);
l Reti di reti (internetwork)
- Collegano più reti differenti (in termini sia hardware che
software) mediante opportuni elementi di interfaccia e si possono
estendere fino a tutto il pianeta (Internet):
11Paolo Garau
Reti di Calcolatori
G
Z
G
BLAN LAN
B
Y
G
LAN
LAN
G
WAN
LANB
LAN
XGG
WAN➃
➁
Inte
rcon
ness
ione
di re
ti
Ogni utente può comunicare con qualsiasi altro nodo della rete a patto di conoscerne l’indirizzo
1
23
4
12Paolo Garau
Reti di Calcolatori
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Trasmettitore RicevitoreCanale di trasmissione
segnale
Sistema di trasmissione
Sorgente
messaggio
Destinazione
messaggiorumore
13Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Il Sistema di Comunicazione dei dati
l Sorgente d’informazione- genera un messaggio e lo invia al sistema di trasmissione allo
scopo di farlo giungere al destinatario;l Il sistema di trasmissione:
- Il trasmettitore- Converte il messaggio per renderlo trasmissibile in modo
efficiente;- Il canale di trasmissione
- Connette il trasmettitore con un ricevitore- Può essere una semplice linea di trasmissione o un sistema
complesso.- Il ricevitore è complementare al trasmettitore
- Riceve il segnale dal canale di trasmissione e lo converte inuna forma comprensibile al destinatario.
14Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Il Sistema di Comunicazione
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CodificaModulazione(es.: Modem)Digitale
Canale
Segn
ale
Digitalizzazione(campionamento e
quantizzazione)Modulazione
(es.: AM, FM, PM)Analogico
DigitaleAnalogico
15Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
La Trasmissione dei Segnali
l Modulazione: segnale digitale à segnale analogico
l Demodulazione: segnale analogico à segnale digitale
l La linea telefonica trasporta un segnale analogico (segnale portante)
che viene modulato in modo da trasportare uno 0 oppure un 1
- Tecniche di modulazione del segnale portante (Frequenza, fase,
ampiezza)
16Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Modulazione e Demodulazione
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0 1 0 1 1
Segnale digitale da trasmettere
Portante
Segnale modulato in frequenza
0 1 0 1 1
17Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Esempio di Modulazione di Frequenza
l Nella comunicazione gioca un ruolo importante il mezzo fisicoutilizzato per realizzare il canale di trasmissione
- Mezzi guidati, linee fisiche che portano il segnale fino al ricevitorel Supportano la trasmissione di segnali elettrici (doppino
telefonico e cavo coassiale) oppure ottici (fibre ottiche)
- Mezzi non guidati, si basano sull’irradiazione di segnalielettromagnetici nello spazio.
l I segnali vengono trasmessi e ricevuti mediante antenne:l’antenna del trasmettitore irradia nello spazio ondeelettromagnetiche che l’antenna ricevente capta. Può esseredirezionale (punto-a-punto) o non direzionale (multipunto).
18Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
I mezzi di Trasmissione
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Le caratteristiche e la qualità della trasmissione dipendono dalle
caratteristiche sia del mezzo che del segnale e in particolare da:
ØCapacità del canale (chiamata impropriamente larghezza di banda)
(Corrisponde al numero di bit che il canale è in grado di trasmettere nell’unità di tempo)
Ø Il grado di attenuazione del segnale
ØLe interferenze fra segnali
Ø Il numero di ricevitori
19Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Che cosa influenza la qualità della trasmissione?
Guaina protettiva opaca
Core
Cladding
Fonte di emissioneluminosa (laser)Fibra ottica
Doppino telefonico
Cavo coassiale Conduttoredi segnale
IsolanteCalza
Guaina protettiva
20Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Mezzi Guidati
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Fibra ottica
Cavo coassialeDoppino
telefonico
Mezzo di trasmissione
10 000 Gbit/s
1-10 Gbit/s
Velocità di trasmissione
Onde elettromagnetiche 1-100 Mbit/s
21Paolo Garau
Sistema di Comunicazione
Dettagli Mezzi Guidati
l Una rete geografica può essere vista nella sua forma più semplice
come una rete di trasmissione fra calcolatori fisicamente distanti
collegati fra loro attraverso mezzi di trasmissione dedicati (è il caso
delle reti private).
- Una rete di questo tipo ha costi elevati.
22Paolo Garau
Reti di Comunicazione
Le Reti Geografiche
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l Nel caso più generale una rete geografica può essere rappresentata
come la composizione di tre livelli di rete
- La rete di trasmissione si occupa del trasferimento delle
informazioni fra i diversi nodi
l Formata dai canali di trasmissione e dai sistemi che si
occupano dell’instradamento IMP (Interface Message
Processor).
- La rete dei calcolatori, formata dall’insieme delle stazioni (detti
host) connesse ai relativi IMP
- La rete degli utenti finali che utilizzano tali stazioni.
23Paolo Garau
Reti di Comunicazione
Ret
i Geo
graf
iche
(WA
N)
IMP IMP
IMP
IMP IMP
IMPRete di
trasmissione
Rete di calcolatori
Rete degli utenti
24Paolo Garau
Reti di Comunicazione
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B
C
A
E
D 6
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3
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In una rete di questo tipo, detta commutata, i dati sono immessi
nella rete da un host e vengono instradati a destinazione
passando da IMP a IMP25Paolo Garau
Reti di Comunicazione
Rete commutata e instradamento
l Commutazione di circuito- Il collegamento fisico fra sorgente e destinatario viene stabilito su
richiesta e dura per tutto il tempo della connessione;- È utilizzato per le comunicazioni telefoniche (voce).
l Commutazione di pacchetto- Il messaggio viene suddiviso e trasmesso in pacchetti
- Ogni pacchetto contiene tra l’altro l’indirizzo del destinatario e il num. progressivo del pacchetto
- le connessioni fra due nodi vengono stabilite e rilasciate per ogni singolo pacchetto;
- Una stessa linea fisica può trasmettere in successione pacchetti appartenenti a messaggi diversi.
26Paolo Garau
Reti di Comunicazione
Tecniche per instradare i pacchetti (segnali)
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l I dispositivi sono collegati a breve distanza tra loro.- Le tecnologie adottate sono diverse da quelle delle WAN- Le LAN sono di proprietà della stessa organizzazione che
possiede i dispositivi collegati
l Le LAN utilizzano un approccio di tipo broadcast:- Non esistono nodi intermedi di commutazione (IMP)- Ogni stazione include un trasmettitore/ricevitore (la scheda di
rete) che comunica su un canale di trasmissione condiviso da tutte le stazioni della rete.
27Paolo Garau
Reti di Comunicazione
Le reti Locali
ØCaratteristiche generali:l elevata velocità di trasmissione;l modularità e facilità di connessione;l notevole affidabilità dell’intero sistema;l espandibilità e flessibilità nella modifica delle dimensioni della rete;l economicità;
ØOgni stazione è collegata alla rete mediante un connettore (tap)agganciato alla scheda di interfaccia di rete (Network InterfaceCard, NIC)
• La scheda di rete ha la funzione di memorizzare temporaneamente, codificare, decodificare, trasmettere e ricevere i dati da e verso il mezzo di trasmissione o il calcolatore.
• a ogni scheda di rete è associato un indirizzo fisico univoco MAC.
28Paolo Garau
Reti di Comunicazione
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l Differenze tra diverse tipologie di LAN:- i mezzi di trasmissione utilizzati;- la topologia, ossia la configurazione fisica della rete;- i metodi di accesso ai mezzi trasmissivi, ossia le regole di
accesso al mezzo che tutte le stazioni collegate devonorispettare;
- l’architettura di rete;- i metodi di comunicazione, ovvero il software di rete.
29Paolo Garau
Reti di Comunicazione
SERVER
SERVER
SERVER
Diverse topologie di rete locale
Stella
Bus
Anello
30Paolo Garau
Topologie delle reti
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l Nodo centrale che inoltra i messaggi- Semplice- Più nodi possono comunicare
contemporaneamente- Collo di bottiglia (nodo centrale…)- Vulnerabile ai guasti del nodo centrale e della
rete (unico collegamento)l Nessun nodo centrale: treni di messaggi
- Nessun collo di bottiglia- Meno vulnerabile ai guasti della rete e di altri
nodi (inversione direzione)- Più complesso- Più nodi da attraversare
Stella
Anello
31Paolo Garau
Topologie delle reti
Topologie di Rete
l Nessun nodo centrale- Semplice, flessibile, economica, affidabile- Dipendenza da un unico mezzo
trasmissivo- Le prestazioni possono essere critiche in
caso di traffico elevato (solo due nodi alla volta possono comunicare).
Bus
n Reti wireless (WLAN)Nelle reti locali senza fili non si può parlare di una vera e propria topologia in quanto la trasmissione avviene tramite un canale radio.
n In questo caso la modalità di collegamento è necessariamente broadcast.
32Paolo Garau
Topologie delle reti
