Le reti di calcolatori

Le reti di calcolatori
1
La storia

Computer grandi e costosi

Gli utenti potevano accerdervi tramite telescriventi per i
telex o i telegrammi usando le normali linee telefoniche

Successivamente le macchine divennero più
economiche e diffuse e si intravidero i vantaggi di
far “parlare” i computer tra loro: nasce la telematica
(telecomunicazione + informatica)

WWW (Word Wide Web)
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Connettiamo due calcolatori...
3
Perché una rete di calcolatori?


Condividere risorse
 utilizzo razionale di dispositivi costosi
 modularità della struttura
 affidabilità e disponibilità
Comunicare tra utenti
 scambio informazioni
 collaborazione a distanza
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Le origini


L‟elaborazione a distanza:

remote job entry (stazione di lavoro con lettore di schede,
stampante, piccolo computer connesso tramite linee
telefoniche all‟elaboratore centrale)

elaborazione in time-sharing (le macchine
soddisfacevano contemporaneamente più utilizzatori
connessi medianti telescriventi)
In quest modo un grande computer era connesso
con i suoi utenti
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La nascita di Internet

La tecnologia di rete ricevette una grossa spinta sia dal mondo
accademico mondiale sia dal Dipartimento della Difesa americano.

La prima rete eterogenea nacque alla fine negli anni „70: ARPANET
 sfruttando linee di collegamento dedicate, connetteva i
computer delle università e dei centri di ricerca


La National Science Foundation creò una propria rete (1986):
 rete ad alte prestazioni per collegare dei supercalcolatori tra loro;
INTERNET
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Come sta evolvendo?
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Internet





(Anni 70) Funzione militare. Era chiamata
ARPANET
(Anni 80) Viene adibita ad uso civile
(università e centri di ricerca)
(1986) Viene creata NSFNet
(Primi anni 90) Invenzione del World Wide
Web
(Ultima parte degli anni 90) Definitiva
affermazione civile. Nascita dei provider.
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Elementi di una rete




infrastruttura di comunicazione (linee telefoniche,
link satellitari, cavi transoceanici, fibre ottiche,
ecc…)
hardware per il collegamento fisico di un computer
alla rete (schede, cavi, modem, …). Es: standard
ethernet (tecnologia LAN più diffusa)
hardware per collegare più reti insieme (modem,
router, …) WAN
protocollo di comunicazione : regole per lo scambio
di informazioni sotto forma di bit
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Protocollo

Far “parlare” le macchine fra loro: difficile a
causa dell‟enorme diversità delle strutture
hardware e software

Definizione di protocollo:
insieme di regole concordate atte a stabilire una
modalità con cui sono scambiate le informazioni.

Nascono le reti con tecnologie proprietarie (reti con
architettura IBM, reti con architettura Digital, …)
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Reti di calcolatori
Connettono tra loro i computer.
Ve ne sono di vari tipi:



reti locali (Local Area Network, LAN)
reti metropolitane (Metropolitan Area Network, MAN)
reti geografiche (Wide Area Network, WAN) (i.e.,
INTERNET)
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Provider

Provider: azienda specializzata che a
pagamento fornisce una connessione

I provider provvedono a disporre i cavi o
affittano linee dedicate dalle compagnie
telefoniche
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Come sono collegato?
ISP = Internet Service Provider
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Interconnessione di diverse reti
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Topologie di reti locali
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Caratteristiche delle diverse
topologie di rete locale
Caratteristiche
Stella
Anello
Bus
Affidabilità
Complessità
Flessibilità
Espandibilità
Lunghezza Cavi
Prestazioni
Moderata
Bassa
Moderata
Moderata
Alta
Basse
Moderata
Bassa
Moderata
Moderata
Notevole
Alte
Alta
Bassa
Elevata
Moderata
Minima
Moderate
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Sistema di comunicazione
Sorgente
Messaggio
Sistema di trasmissione
Canale di trasmissione
Trasmettitore
Ricevitore
Segnale
Rumore
Messaggio
Destinazione
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I problemi della comunicazione

E‟ necessario che esista un canale fisico di comunicazione
adatto: un‟infrastruttura telematica: cavi, antenne, centrali,
satelliti, calcolatori, …
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I problemi della comunicazione

E‟ necessario che si parli la stessa lingua: occorre stabilire
un protocollo di base comune, delle regole per interpretare i
segnali “a basso livello”
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I problemi della comunicazione

E‟ necessario che si abbiano competenze comuni: occorre
stabilire un protocollo applicativo comune, delle regole per
interpretare i segnali "ad alto livello”
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I problemi della comunicazione
Occorre quindi:
1. predisporre un‟infrastruttura telematica
2. stabilire un protocollo di base comune
3. stabilire un protocollo applicativo comune

Se le precedenti condizioni sono soddisfatte, si può
dialogare … ma occorre avere qualcosa da dire!
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TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

È un sistema di protocolli di scambio di dati indipendente
dall‟architettura

Nasconde i dettagli delle reti fisiche sottostanti
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TCP/IP

TCP/IP realizza una rete a comunicazione a pacchetto
i dati sono inviati a pacchetti e ricomposti a destinazione secondo
determinati protocolli
Pacchetto =
 Intestazione:







Indirizzo del calcolatore destinatario
Num. Prograssivo del paccchetto
Messaggio
i pacchetti sono inviati con “ricevuta di ritorno”: i pacchetti persi
vengono automaticamente reinviati
quando due computer sono connessi da più di un collegamento
fisico i pacchetti possono percorrere cammini diversi
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Il protocollo TCP





TCP = Transmission Control Protocol
Obiettivo: garantire un trasferimento dati affidabile
Converte i dati in pacchetti
Stabilisce una connessione con il calcolatore destinatario e
la controlla
È responsabile della ritrasmissione di eventuali pacchetti
alterati
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Il protocollo IP

Obiettivo: gestire l‟attraversamento di reti interconnesse
 Decide le strade dei pacchetti (routing)

Definisce lo schema di indirizzamento: indirizzo IP
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Il TCP/IP

Ad ogni macchina collegata si assegna un
indirizzo di rete o indirizzo IP a 32 bit. Es.
128.164.144.132


4 numeri compresi tra 0 e 254
I DNS (Data Source Name) associano ad ogni
nome il corrispondente indirizzo IP. Es.
www.macedonio.it
128.164.144.132
Indirizzo simbolico
Indirizzo IP
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Internet




Non esiste un proprietario unico ma alcune associazioni
che si occupano della gestione tecnica e degli standard.
Internet appartiene a tutti.
... ma ognuno paga le sue spese, cioè il costo del
collegamento della sua sottorete alla rete globale.
Nessuno paga per Internet...
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Accesso a Internet



Per contenere i costi e la complessità di
installazione, si preferisce normalmente
avere un solo punto di contatto tra la LAN e
Internet
Il collegamento a Internet può essere
effettuato tramite modem (modulatordemodulator)
L‟accesso ad Internet é fornito da un
provider: società che dispone di linee proprie
o in affitto connesse con altri provider
nazionali o internazionali
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Applicazioni di rete
Si possono individuare due tipologie:
 peer-to-peer (da pari a pari):


Il calcolatore di un singolo utente dialoga direttamente con il
calcolatore di un altro utente (es: programmi per lo scambio
di file)
client/server (cliente/servente)

Il cliente dialoga con il server, un grande elaboratore in
grado di accontentare contemporaneamente, decine,
centinaia o migliaia di utenti fornendo i servizi richiesti (es: i
programmi per la posta elettronica)
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L’architettura client-server
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Il client




Si preoccupa di dialogare con l‟utente
Sfrutta tutte le possibilità fornite dal calcolatore su cui viene
eseguito (audio, video, ...)
Fornisce all‟utente un‟interfaccia intuitiva
Elabora le richieste dell‟utente e le risposte dei server
 la comunicazione avviene secondo un formato
standard (protocollo)
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Il server



Rende disponibili delle risorse
Accetta richieste e risponde automaticamente
 Non bada alla provenienza della richiesta
 Il processo client può trovarsi in qualsiasi punto della
rete
Si può organizzare un insieme di server in modo che siano
collegati tra loro
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