Reti di calcolatori: Introduzione Reti di computer e Internet

Transcript

Reti di calcolatori:
Introduzione
Vittorio Maniezzo
Università di Bologna
Reti di computer e Internet
Rete: sistema di collegamento di più computer mediante
una singola tecnologia di trasmissione
Internet: insieme di reti collegate da router, che sono
configurati per inoltrare traffico fra computer collegati a
una qualsiasi rete dell'insieme
Trasmissione di dati - mezzi trasmissivi, codifica dati
Trasmissione di pacchetti - scambio di dati su una rete
Internetworking - servizi completi di rete su un insieme di reti
Applicazioni di rete - programmi che usano una internet
Vittorio Maniezzo - Università di Bologna
01 – Introduzione 2/32
1
Hardware di Internet
Milioni di dispositivi collegati:
host, end-system
– PC, workstation, server
– Palmari, telefoni
router
workstation
server
mobile
ISP locale
Eseguono applic. di rete
mezzi trasmissivi
ISP regionale
– fibra, rame, radio, satellite
router: inviano pacchetti di
dati attraverso la rete
Rete
aziendale
Crescita esponenziale
Le reti sono una parte importante delle attività quotidiane
•
Lavoro
•
Casa
•
Governo
•
Educazione
Internet cresce esponenzialmente
Inizialmente un progetto di ricerca con poche decine di siti
Oggi, milioni di computer e migliaia di reti in tutto il mondo
2
Internet
Derivata da ricerca in campo militare: Arpanet
Elaborazione da centralizzata a distribuita
Incorpora elementi di affidabililtà e robustezza
• Collegamenti multipli
• Routing distribuito
Ethernet ha reso agevoli le connessioni locali
TCP/IP ha reso agevole l'internetworking
• Sviluppato dopo Arpanet
• Adottato nel 1983
Crescita esponenziale: raddoppio ogni 18 mesi
Complessità
Il collegamento di computer é complesso
Molte tecnologie hardware diverse
Molte tecnologie software diverse
Tutte possono essere interconnesse in internet
Nessuna teoria sottostante
La terminologia può essere confusa
Largo uso di acronomi
L'industria ridefinisce o cambia la terminologia accademica
Vengono introdotti spesso nuovi termini
3
Motivazioni storiche
I primi computer erano costosi
Molto grossi
Centralizzati
I programmi richiedevono lunghi tempi di
elaborazione
Non era possibile installare un computer ovunque
ce ne fosse bisogno
ARPA
Advanced Research Projects Agency iniziò
un progetto per connettere i suoi ricercatori
tramite computer.
Nuove tecnologie:
• Packet switching
• Internetworking
Il risultato fu un sistema per accesso remoto
a risorse costose
4
Packet switching
Dati trasmessi in piccoli frammenti indipendenti
• La sorgente suddivide i messaggi in pacchetti
• La destinazione ricostruisce i dati originali
Ogni pacchetto viaggia indipendentemente dagli altri
• Contiene informazione sufficiente per la consegna
• Può seguire coammini diversi
• Può essere ritrasmesso se viene perso
Internetworking
• Molte tecnologie di rete mutuamente
incompatibili.
• Nessuna tecnologia é adatta ad ogni
situazione.
• L'internetworking collega reti di tecnologie
diverse per mezzo di router.
• Il risultato é una rete virtuale i cui dettagli
sono invisibili.
5
Storia e crescita
ARPAnet attiva a fine anni '60 (senza TCP/IP).
TCP/IP sviluppato a fine anni '70.
ARPAnet passò a TCP/IP nei primi anni '80.
Inizio di Internet:
• Poche centinaia di computer
• Poche decine di reti
Crescita dal 1991
Host internet 1991-2002
Numeri in milioni
Host internet italiani come % del totale mondiale
1993-2002
6
Cosa è Internet
Internet: “rete di reti”
– Struttura parzialmente gerarchica
– Segmenti pubblici e intranet private
Protocolli: regolano la comunicazione tra sistemi
– es., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
La rete di comunicazione permette di eseguire
applicazioni:
– WWW, email, giochi, e-commerce, basi di dati ecc.
Comunicazioni:
– connectionless
– connection-oriented
Protocolli
protocolli umani:
“che ora è?”
“le 9.30”
“grazie”
protocolli di rete:
Fra macchine.
Tutte le comunicazioni
in Internet sono
governate da protocolli.
Scambio strutturato
di specifici messaggi
in corrispondenza ai
quali vengono prese
opportune azioni
I protocolli definiscono il
formato, l’ordine di invio e
di ricezione dei messaggi
tra i dispositivi e le azioni
prese quando si riceve un
messaggio
7
Protocolli
Caratteristiche della rete fisica
Struttura
– Network edge:
applicazioni e host
– Network core:
router
rete di reti
– Rete di accesso
Mezzo fisico: caratteristiche
dei link di comunicazione
8
Network edge:
end system (host):
– eseguono applicazioni
– es., WWW, email
modello client/server
– host client richiede e riceve
un servizio dal server
– es., WWW client (browser)/
server; email client/server
modello peer-to-peer :
– interazione simmetrica tra
host
Network edge: servizio orientato alla
connessione
Obiettivo: trasferire dati tra end system.
handshaking: scambio di informazione di controllo prima della
comunicazione
– Es. “hello, hello” (protocollo umano)
– viene creato uno “stato” nei due host che comunicano
TCP - Transmission Control Protocol
– Servizio orientato alla connessione in Internet
Servizio TCP: trasferimento affidabile e in ordine di flussi di byte
– perdita: conferma (acknowledgement) e ritrasmissioni
Controllo di flusso:
– il sender non “inonda” il receiver
Controllo della congestione:
– Si diminuisce il ritmo (rate) di trasmissione se la rete è congestionata
9
Network edge: servizio
connectionless
Obiettivo: trasferimento dati
tra host
– Lo stesso di prima!
UDP - User Datagram
Protocol: è il servizio
connectionless di Internet
– trasferimento dati non
affidabile
– no controllo di flusso
– no controllo della
congestione
Applicazioni che usano
TCP:
HTTP (WWW), FTP (file
transfer), Telnet (remote
login), SMTP (email)
Applicazioni che usano
UDP:
streaming audio/video
teleconferenza, telefonia
su Internet
Network Core
Rete di router interconnessi
Questione fondamentale :
come avviene il trasferimento
dei dati?
– circuit switching: circuito
dedicato per ogni
connessione: rete
telefonica
– packet-switching: i dati
sono trasferiti a “blocchi”,
non viene preallocato un
circuito
10
Network Core: Circuit Switching
Pre-allocazione di risorse
end-to-end per “chiamata”
Vincolato da banda dei link
e capacità degli switch.
Risorse dedicate: nessuna
condivisione.
Prestazioni garantite per
ogni connessione.
Ogni chiamata richiede una
fase di instaurazione.
Network Core: Circuit Switching
Le risorse di rete non sono
condivise.
La risorsa non usata (idle)
dalla chiamata a cui è
allocata è sprecata.
Si divide la banda:
– divisione di frequenza
– divisione di tempo
11
Network Core: Packet Switching
Ogni messaggio è diviso in pacchetti (packets)
• i pacchetti di piu’ utenti condividono le risorse
• ogni pacchetto usa tutta la banda
• le risorse sono usate quando servono
# $
%
!
)
#& $
"
'& $
*
(
%
12
Esempio
Messaggio di 7.5 Mbit
Suddivisione in 5000
pacchetti da 1.5 Kbit
Capacità dei link: 1.5 Mbps
Tempi di elaborazione nei
router trascurabili
Esercizio: calcolare tempo
di trasferimento se il
messaggio non fosse diviso
Packet switching versus circuit
switching
Packet switching permette a più utenti di usare la rete!
Link da 1 Mbit/s
Per ogni utente:
– 100Kbps se “attivo”
– attivo 10% del tempo
+
circuit-switching:
*
– Max. 10 utenti attivi
packet switching:
– con 35 utenti, Prob > 10 utenti attivi < .004
#$
13
Packet switching versus circuit
switching
Packet switching: ottimo per dati a raffica (bursty)
– Condivisione di risorse
– Nessuna instaurazione di chiamata
MA:
Possibilità di congestione: ritardo e perdita di pacchetti
– Servono protocolli per il trasporto affidabile e per
gestire la congestione
Come ottenere un comportamento di tipo circuit
switched?
Problema aperto.
Packet-switched networks:
instradamento (routing)
Obiettivo: trasferire i pacchetti da sorgente a destinazione
seguendo un cammino nella rete
– Molti algoritmi di selezione dei cammini.
Reti a datagramma (datagram networks):
– Prossimo salto (next hop) determinato dall’indirizzo di destinazione
– Il percorso può mutare nel corso della sessione
– analogia: servizio postale
Reti a circuito virtuale (virtual circuit networks):
– Ogni pacchetto contiene un identificatore che determina il prossimo
salto
– Il cammino è fissato una volta per tutte in fase di instaurazione
– I router attraversati mantengono informazione su ogni chiamata
Attenzione: circuito virtuale e circuit switching sono cose diverse!!
14
Reti di accesso
Utenze domestiche
Reti di istituzioni
(università, aziende)
Reti mobili
Aspetti importanti:
banda (bit al secondo)
della rete di accesso
Condivisa o dedicata?
Accesso da casa: point to point
Modem
– Fino a 56Kbps, accesso
diretto al router (conversione
D/A – A/D)
ISDN: integrated services digital
network: 128Kbps fino al router
(digitale)
ADSL: asymmetric digital
subscriber line
– Capacità maggiori
15
Istituzioni: reti locali
Rete locale (LAN) che
connette end system a
edge router
Ethernet:
– Cavo condiviso che
connette sistemi
terminali a un router
– 10 Mbs, 100Mbps,
Gigabit Ethernet
Reti di accesso wireless
Connettono sistemi terminali
a un router mediante un
mezzo condiviso
Wireless LAN:
– Collegamento radio al posto
del cavo
Accesso wireless su aree più
vaste
– Es. CDPD (Cellular Digital
Packet Data): accesso
wireless a router di ISP
attraverso una rete cellulare
16

Reti di calcolatori: Introduzione Reti di computer e Internet

Transcript

Documenti analoghi

Edizione 29 - Dicembre 2014 - Nobile Collegio Mondragone

Corso base di cucina tradizionale e pasticceria

Euristiche - www3 - Università di Bologna

Scarica - Liceo Fermi

VITTORIO GRIGOLO ITALIA, UN SOGNO Tour 10 settembre – 8

Vittorio Grigolo - So-net

Deep Learning

A due anni dalla morte. In ricordo di Vittorio Caloni

Gordige, che brutta batosta

javascript

Protocolli di rete - www3

Presentazione di PowerPoint