informatica generale - Dipartimento di Informatica

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INFORMATICA GENERALE
a.a. 2006/2007
COGNOMI A-L
Informatica Generale
Silvano Antonelli
-Ricevimento :
• durante il corso:
Martedì ore 15.30
presso
Dipartimento di Informatica, Largo Pontecorvo 2
Stanza 394
• negli altri periodi:
su appuntamento
posta elettronica : [email protected]
Pagina web : (programma, esami, date appelli…)
http://www.di.unipi.it/~antonell/
1
Testi di riferimento
– Dennis P. Curtin, Kim Floley, Hunal Sen, Cathleen
Morin “Informatica di base” 3/ed, McGraw-Hill,2005
– M.R. Laganà, M- Righi, F. Romani " INFORMATICA
Concetti e sperimentazioni" , Apogeo ,2003
– L. Console, M. Ribaudo , U. Avalle" Introduzione
all'informatica" , UTET Libreria, Torino,2004
– D. Sciuto, G. Buonanno, W. Fornaciari, L. Mari "
Introduzione ai sistemi informatici", McGraw-Hill,1997
– P. Tosoratti , G. Collinasi "Introduzione all'informatica",
Seconda Edizione, Casa Editrice Ambrosiana , Milano
2
Rete di calcolatori
Rete : È un insieme di calcolatori e dispositivi
collegati fra loro in modo tale da permettere
lo scambio di dati
– es: la rete del vostro centro di calcolo, Internet
Ogni calcolatore o dispositivo viene detto
nodo ed è identificato da un indirizzo univoco
all’interno della rete
– es: un PC, una stampante, etc...
3
Rete di calcolatori
I calcolatori collegati sono autonomi e
eterogenei. Le classificazioni che si definiscono
sono puramente indicative.
Sono generalmente asincrone, nel senso che
non esiste alcun segnale di sincronizzazione
che, viste le distanze, comporterebbe un tempo
di propagazione certamente non trascurabile
4
Rete di calcolatori
ogni messaggio può raggiungere tutti i computer
collegati.
In sostanza:
• le distanze non possono essere trascurate e quindi
va considerato il tempo di propagazione.
• Occorrono controlli su i dati (controllo di integrità)
• I dati devono essere letti a partire da un
determinato istante (es. la risposta a una richiesta
può essere letta solo dopo che è stata generata)
5
Rappresentazione grafica
Si usa un grafo: ogni calcolatore è un nodo; ogni canale è
un arco(link).
Server
Host
Server : nodi responsabili del traffico
Host: sorgenti e destinatari
Un server può comportarsi anche da host
Modello Client- Server
6
A che serve una rete di calcolatori ?
Alcuni esempi di applicazioni che usano la
rete :
– posta elettronica (scambio di corrispondenza fra
utenti di sistemi collegati in rete)
– trasferimento di file (copia di file fra due
computer collegati)
– terminali virtuali (ci si può collegare e lavorare
interattivamente con un computer remoto)
– condivisione di risorse (stampanti, file system…)
– World Wide Web (ipertesti distribuiti)
7
Come ci si collega alla rete ?
RAM
(memoria centrale)
Processore
bus
Linee dati, indirizzi e controllo
Interfaccia
di I/O
LAN
Scheda ethernet
Interfaccia
di I/O
Rete
Telefonica
modem
8
Schema generale di comunicazione
SORGENTE
TRASMETTITORE
Sistema di trasmissione
CANALE
RICEVITORE
DESTINATARIO
Rappresentazione dell’informazione legata al
tipo: analogico , digitale
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Canali di trasmissione
Canali : mezzi di trasmissione (in base al
supporto fisico):
Mezzi guidati:
• doppino telefonico di rame ( segnale analogico o digitale).
• cavo coassiale ( segnale analogico o digitale): conduttore
interno ricoperto da un isolante su cui viene avvolta una
rete metallica (calza) per schermare interferenze. La
distanza coperta è maggiore e non necessita di
amplificazione. Costo contenuto.
• Fibra ottica (filamento vetroso di silicio) : informazione
trasmessa mediante luce generata da laser e trattenuta
all’interno della fibra. Più costoso, ma senza interferenze.
Adatta a lunghe distanze
Mezzi non guidati:
• antenne, ripetitori, satelliti
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Tecnologia di comunicazione
broadcast : ogni calcolatore è identificato in
modo univoco da un indirizzo di rete associato al
dispositivo fisico per il collegamento. Ogni
messaggio può essere potenzialmente inviato a
tutti (es. video conferenza in rete locale).
punto a punto : per ogni coppia di calcolatori
esiste un collegamento fisico anche non
continuativo.
11
Commutazione
Commutazione di pacchetto
Alla sorgente si suddivide l’informazione in
pacchetti che vengono inviati uno alla volta sul
canale. Il destinatario li ricompone.
Ordine di spedizione :
- ogni pacchetto è completamente indipendente
dagli altri, per cui possono seguire strade
diverse (tecnica datagram) su un circuito
virtuale, nel senso di non riservato, ma comune
con pacchetti di altri mittenti .
12
Commutazione
La commutazione di pacchetto richiede pertanto
conoscenze aggiuntive (ad esempio numerare
pacchetti ) per la fase di ricomposizione.
Permette di realizzare la trasmissione
contemporanea di più pacchetti, anche di
mittenti diversi. Il canale logico è più ampio del
canale fisico.
13
Tipologie di reti
Sono classificate per estensione
– reti locali LAN (Local Area Network)
consentono di collegare fra loro dispositivi nello stesso
edificio o in edifici adiacenti
es : le rete del vostro centro di calcolo
– reti metropolitane MAN (Metropolitan AN)
consentono il collegamento di dispositivi nella stessa area
urbana
es : la rete civica pisana, la rete privata dell’Università
14
Tipologie di reti
Estensione
– reti geografiche WAN (Wide AN)
collegano dispositivi diffusi su un’ampia area geografica
es : in genere tutte le reti che devono attraversare suolo
pubblico (due sedi distanti della stessa ditta)
– reti di reti (internetworking)
collegano fra loro più reti diverse (in termini sia di
hardware che di software) mediante opportuni elementi
di interfaccia
es: Internet
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Forme di reti
STELLA
• di piccole dimensioni, al più qualche chilometro
• tempo di trasmissione nel caso pessimo limitato e noto a
priori => semplifica la progettazione e la gestione della rete.
stella
16
Forme di reti
– Bus
Bus
• rete LAN broadcast
• in ogni istante solo una macchina può trasmettere
• è necessario un meccanismo di arbitraggio (centralizzato o
distribuito) che risolve i conflitti quando più macchine vogliono
trasmettere simultaneamente.
17
Forme di reti
Token
Solamente il calcolatore che
ha il token può trasmettere
R in g
ANELLO
• rete LAN broadcast
• in questo caso per risolvere I conflitti si usa un token
• IBM token ring è una rete broadcast a ring che opera a
4 e 16 Mbps
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Struttura delle reti di calcolatori
Ci sono reti di molti tipi che utilizzano hardware e
software diversi
– es : cavo telefonico (modem), infrarossi (IR), onde radio
Perché la comunicazione possa avvenire correttamente ci
deve essere un accordo sulle regole da seguire durante
lo scambio (protocollo)
Si usa una gerarchia di protocolli
– ogni protocollo disciplina un aspetto della comunicazione
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Gerarchia protocolli
Internet è un esempio di gerarchia di protocolli
– si basa su Internet Protocol Suite (IPS)
In una gerarchia di protocolli i vari livelli
astraggono dai problemi “fisici” in modo da
presentare alle applicazioni dei meccanismi
immediati per comunicare.
Livello applicazione
I
P
S Livello trasporto (TCP)
Livello network (IP)
20
L’Internet Protocol Suite
In cosa consiste l’Internet Protocol Suite
I
P
S
Livello trasporto (TCP)
E’ gestito da un protocollo
che si occupa di trasmettere
correttamente un singolo
gruppo di bit (frame) fra due
nodi collegati fisicamente in
una rete omogenea.
Collegamento fisico
21
I
P
S
Gestisce l’instradamento dei
Messaggi (datagram) fra due nodi.
È analogo a decidere che rotta fare
seguire ad un treno merci in viaggio
da Reggio Calabria a Milano…
payload
Collegamento fisico
datagram
22
I
P
S
Collegamento fisico
Controlla il trasferimento dei dati
al
nodo destinazione. Se il
messaggio
è troppo grosso lo spezza in più
messaggi piccoli (pacchetti).
“TCP controlla anche
che ogni pacchetto sia
stato trasmesso correttamente
ed ricostruisce il messaggio a
destinazione.”
23
I
P
S
Collegamento fisico
Insieme di protocolli che
definisce come interagiscono
le applicazioni. I protocolli
più comuni sono
FTP, SFTP, SCP
(file transfer protocol)
per il trasferimento file
TELNET, SSH (connessione a
terminale remoto)
SNMP, IMAP, POP3
(per la posta elettronica)
e HTTP, HTTPS
(per il World Wide Web)
24
Internet Protocol (IP) gestisce 3 aspetti :
– Fornisce uno schema di indirizzamento per tutti i
computer collegati dalla rete di reti (indirizzo IP)
– Decide il formato dei pacchetti che vengono
trasmessi
• le reti collegate hanno tecnologia diversa e quindi in
generale formato e dimensione dei pacchetti diversa
– Decide come instradare i vari pacchetti fino al nodo
destinazione
• la decisione viene presa in base ad una tabella di routing
che spiega come comportarsi per i vari indirizzi
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Internet Protocol (IP) : indirizzi IP
– ogni computer connesso alla rete ha un indirizzo univoco
(l’indirizzo IP, intero positivo a 32 bit)
– es. 131.114.190.24 è l’indirizzo IP della macchina che svolge il
ruolo di portale dell’Università di Pisa.
131
8bit
114
8bit
190
8bit
24
8bit
– 131.114.40.30 corrisponde a www.humnet.unipi.it
– la notazione con 4 numeri viene usata per leggibilità
– IP V6, nuovo protocollo che usa 48 bit (per evitare la
saturazione)
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Internet Protocol (IP) : IP address
– gli indirizzi IP vengono assegnati a gruppi (un
gruppo è detto classe) da una autorità centralizzata
con ramificazioni in tutto il mondo (es. 131.114 è la
classe di indirizzi assegnata all’Università di Pisa).
– un insieme di processi attivi su particolari nodi della
rete si occupa di tradurre questi nomi simbolici nel
corrispondente indirizzo IP numerico (DNS, Domain
Name System)
27
INTERNET PER GLI UTENTI
28
29
Come ci si collega alla rete
Modem (modulatore / demodulatore)
– permette di trasferire dati da un calcolatore
all’altro usando la linea telefonica tradizionale
– effettua la modulazione del segnale in uscita (dalla
rappresentazione elettrica interna alle memorie a
suoni analogici lungo il filo telefonico)
– effettua la demodulazione (il passo di codifica
inverso) all’arrivo
– velocità tipica 56 K bit /sec
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Modalità di accesso
Modem PSTN (56 kbit/s)
Modem ISDN (64/128 kbit/s)
Modem ADSL (oltre 640 kbit/s)
La modalità di accesso ad Internet è l’aspetto
più importante della velocità di collegamento.
La connessione è sempre attiva
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Connessione alla rete: ADSL
La tecnologia Digital Subscriber Line (DSL)
utilizza le esistenti linee telefoniche in rame
per il trasporto di dati a larga banda, come i
servizi video e multimediali forniti a utenti
abbonati.
Il termine xDSL identifica forme simili di
tecnologia DSL:ADSL (Asymmetric) nel senso
che mette a disposizione più banda dalla rete
verso l'utente (downstream) e meno nella
direzione inversa (upstream).
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Connessione alla rete:ADSL
Un modem ADSL combinato con uno
"splitter" sovrappone i segnali a larga
banda (bit/s) sulle linee analogiche
tradizionali.
La sovrapposizione è tale per cui il
servizio dati ADSL non interferisce con il
normale traffico telefonico.
33
Connessione alla rete
•
1.
•
•
Primo passo : accesso alla rete
Cosa serve:
- modem tradizionale
- Account :
identificazione User name @ indirizzo
password:*******
Chi rilascia account:
istituzioni , enti o provider ( prima a
pagamento ora gratuiti: hotmail, katamail,
tiscali, libero,….)
Il costo della connessione è equivalente a
quello di una telefonata urbana
34
Connessione alla rete
- modem ADSL
- generalmente si paga una tariffa forfettaria per
rimanere collegati alla rete 24 ore su 24 (tariffa flat)
- oppure è possibile pagare la connessione per il
tempo di fruizione del servizio
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36
Servizi (Applicazioni)
Secondo passo : accesso al servizio scelto
Account :
User name @ indirizzo
Password: ********
L’account può essere diverso da quello per
l’accesso alla rete
37
Servizi
SNMP, POP3, IMAP per la posta
elettronica
• FTP, SCP, SFTP per il trasferimento di file
da un computer ad un altro
• TELNET, SSH per aprire un “terminale” su
un computer remoto
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newsgroup e chat;
ntp (Network Time Protocol);
peer-to-peer.
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peer-to-peer
– applicazioni distribuite che permettono il
trasferimento di file;
– può essere utilizzato senza appoggiarsi a nessun
server (peer-to-peer puro);
– ogni computer ha gli stessi diritti degli altri
computer;
Esempio:
http://it.wikipedia.org/wiki/Peer_to_peer
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newsgroup e chat
I newsgroup sono paragonabili a bacheche leggibili da
tutto il mondo;
i newsgroup sono catalogati per argomento (medicina,
arte, sport, politica ecc);
i newsgroup sono consultabili tramite appositi
applicativi (tin, outlook express, mozilla) oppure tramite
web browser;
le chat si differenziano dai newsgroup perché
permettono la comunicazione in tempo reale con una o
più persone.
41
La posta elettronica
e-mail : electronic mail
una delle applicazioni piu’ utilizzate ed
importanti delle reti
vantaggi principali
– economicità
– asincronia
42
– Abbiamo assunto sinora che tutti gli utenti lavorino
su macchine in grado di spedire/ricevere posta
– Un PC per spedire/ricevere posta deve rivolgersi ad
un server di posta
– POP3 (Post Office Protocol) è un protocollo usato
per recuperare la posta dal server e memorizzarla
nella macchina locale dell’utente
– SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) è un
protocollo usato per inviare la posta
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Altre funzionalita’ comunemente usate
– filtri (presenti anche sulla macchina locale)
• insiemi di regole <condizione,azione> utilizzate dall’agente
utente per esaminare la posta in arrivo
– per esempio per anti-spamming o per inviare avvisi sul
cercapersone o sul cellulare dell’utente
– “vacation demon” (servizio del server)
• invia ai mittenti messaggi del tipo:
“Sono spiacente ma sono fuori sede. Potro’ leggere il suo
messaggio solo dopo 1l 16 giugno.”
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e-mail
I problemi della posta elettronica:
– intercettazione dei messaggi;
– invio con indirizzi falsificati;
– alterazione dei contenuti;
– SPAM;
– virus.
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Il World Wide Web (WWW)
Insieme di server distribuito sulla rete
Per richiedere informazioni ai server Web si
usano solitamente dei programmi detti web
browser (sono client)
– i navigatori (web browser) si preoccupano di
interagire con i server seguendo opportuni
protocolli
• generalmente http (hypertext transfer protocol) ma
anche ftp etc.
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HTTP - WWW
WWW (World Wide Web , estesa rete
mondiale)
Realizza un ipertesto di estensione mondiale
IPERTESTO : documento la cui lettura non è
strettamente sequenziale, ma può seguire
diversi percorsi tra le pagine grazie a
collegamenti ( link ) realizzati dalle parole calde
(hot word ).
L’architettura prevede una componente client,
una server
47
Http
http://www.apogeonline.com è detto URL
(Uniform Resource Locator);
A partire dalla pagina iniziale si può navigare
seguendo i vari link ipertestuali;
Un insieme di pagine che trattano un
argomento comune e gestite da un solo autore o
da un gruppo coordinato è detto sito Web.
48
http
La velocità di navigazione è determinata :
– la dimensione dei file in cui il contenuto della pagina è
memorizzato;
– la velocità della propria connessione con il provider;
– la velocità della connessione che il provider riesce ad
instaurare con il server su cui risiedono effettivamente i file;
– il carico a cui è soggetto in quel momento il sito interessato
(chi ha provato a seguire in tempo reale sul proprio computer
eventi sportivi di grande risonanza sa di cosa si sta parlando!).
49
HTTP - WWW
Quando un utente seleziona una parola calda,
richiede in sostanza al server la relativa pagina
dell’ipertesto. Il server la invia nel formato
HTML (Hyper Text Markup Language) : file
ASCII con informazioni di controllo per
l’impaginazione del testo e per la definizione di
hot word.
La visualizzazione è opera del browser ( Mozilla,
Internet Explorer ), le informazioni delle pagine
web sono trasferite dal server remoto alla
memoria locale (RAM) del nostro computer.
50
Virus e antivirus
virus: programma che infetta il computer
un virus può:
– distruggere l’hardware di un computer;
– distruggere i nostri documenti;
– effettuare connessioni internet verso numeri di
telefono sfruttando sgraditi dialer (la tecnologia DSL
ne è immune)
inviare informazioni personali a qualsiasi
persona presente nella rubrica di posta
elettronica
51
Termini (it.wikipedia.org)
Indirizzo
– Un Indirizzo IP è un numero che identifica
univocamente i dispositivi collegati con una rete
informatica che utilizza lo standard IP (Internet
Protocol). Ciascun dispositivo (router, computer,
server di rete, stampanti, alcuni tipi di telefono,...)
ha, quindi, il suo indirizzo.
LAN
– Nel campo dell'informatica LAN è l'acronimo per il
termine inglese Local Area Network, in italiano rete
locale.
52
WAN
– Le WAN (Wide area network) sono usate per connettere
insieme più reti locali (Local area network o LAN) in modo che
un utente di una rete possa comunicare con utenti di un'altra
rete.
WLAN
– in informatica, wireless local area network, termine inglese
abbreviato in WLAN, indica una “rete locale senza fili” che
sfrutta la tecnologia wireless. Con la sigla WLAN si indicano
genericamente tutte le reti locali di computer che non utilizzano
dei collegamenti via cavo per connettere fra loro gli host della
rete.
53
Hub
– Nella tecnologia delle reti informatiche, un hub
(letteramente in inglese fulcro, mozzo) rappresenta
un concentratore, un dispositivo di rete che funge
da nodo di smistamento di una rete di
comunicazione dati organizzata prevalentemente a
stella
54
Termini
Switch
– È una particolare
evoluzione dello hub che
fa percorrere alle
informazioni il ramo in cui
è presente il mittente e
quello dove è presente il
destinatario.
SWITCH
55
Router
– Nella tecnologia delle reti informatiche un router, in inglese
letteralmente instradatore, è un dispositivo di rete che si
occupa di instradare pacchetti tra reti diverse ed eterogenee.
Firewall
– in Informatica, nell'ambito delle reti di computer, un firewall
(termine inglese dal significato originario di paratia antifuoco,
muro tagliafuoco; in italiano anche parafuoco o parafiamma) è
un componente passivo di difesa perimetrale (quindi un
dispositivo hardware) che può anche svolgere funzioni di
collegamento tra due o più tronconi di rete.
56
Termini
Giove
INTERNET
Router
Marte
Mercurio
57
Banda passante
– La larghezza di banda (di una trasmissione, di un
segnale o di un canale di comunicazione) è la sua
velocità di trasmissione dell'informazione: nel caso
delle comunicazioni digitali la banda si misura
direttamente in bit al secondo (più comunemente si
usano i suoi multipli: kbit/s, Mbit/s ecc.), mentre per
le comunicazioni analogiche la banda si misura in
modo indiretto, ed è data dall'intervallo di frequenze
occupato dal segnale […].
58
Newsgroup
– Un newsgroup è uno degli spazi virtuali creato su una rete di
server interconnessi (storicamente una sottorete di internet
USENIX network o più semplicemente Usenet) per discutere di
un argomento (topic) ben determinato. In italiano a volte viene
utilizzato il termine gruppo di discussione.
Collegandosi ad Internet (per mezzo di programmi chiamati
“news reader”, oggi totalmente integrati nei programmi di
posta elettronica come ad esempio Outlook Express), a una
sorta di “stanza delle bacheche” (news server) che raccoglie i
vari Newsletter Group (o in breve NG).
59
Chat
– Il termine chat (in inglese, letteralmente, "chiacchierata"),
viene usato per riferirsi a un'ampia gamma di servizi sia
telefonici che via Internet; ovvero, complessivamente, quelli
che i paesi di lingua inglese distinguono di solito con
l'espressione "online chat", "chat in linea". Questi servizi, anche
piuttosto diversi fra loro, hanno tutti in comune due elementi
fondamentali: il fatto che il dialogo avvenga in tempo reale, e il
fatto che il servizio possa mettere facilmente in contatto
perfetti sconosciuti, generalmente in forma essenzialmente
anonima. Il "luogo" (lo spazio virtuale) in cui la chat si svolge è
chiamato solitamente chatroom (letteralmene "stanza delle
chiacchierate"), detto anche channel (in italiano canale), spesso
abbreviato chan.
60
Termini
Blog
– È un diario personale che viene tenuto su Internet
con il fine di pubblicare i propri pensieri
(http://www.beppegrillo.it/).
Pop3
– Il Post Office Protocol versione 3 è un protocollo
che ha il compito di permettere, mediante
autenticazione, l'accesso ad un account di posta
elettronica presente su di un host per scaricare le email del relativo account.
61
SMTP
– Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) è il protocollo
standard per la trasmissione via internet di e-mail.
Spam
– Lo spamming (detto anche fare spam) è l'invio di grandi
quantità di messaggi indesiderati (generalmente commerciali).
Può essere messo in atto attraverso qualunque media, ma il più
usato è Internet, attraverso l'e-mail.
Spyware
– Uno spyware è un tipo di software che raccoglie informazioni
riguardanti l'attività online di un utente (siti visitati, acquisti
eseguiti in rete etc) senza il suo consenso, trasmettendole
tramite Internet ad un'organizzazione che le utilizzerà per
trarne profitto, tipicamente attraverso l'invio di pubblicità
mirata.
62
Virus
– Nell'ambito dell'informatica un virus è un frammento di
software, appartenente alla categoria dei malware, che è in
grado, una volta eseguito, di infettare dei file in modo da
riprodursi facendo copie di sé stesso, generalmente senza farsi
rilevare dall'utente. I virus possono essere o non essere
direttamente dannosi per il sistema operativo che li ospita, ma
anche nel caso migliore comportano un certo spreco di risorse
in termini di RAM, CPU e spazio sul disco fisso. Come regola
generale si assume che un virus possa danneggiare
direttamente solo il software della macchina che lo ospita,
anche se esso può indirettamente provocare danni anche all'
hardware, ad esempio causando il surriscaldamento della CPU
mediante overclocking, oppure fermando la ventola di
raffreddamento.
63
Termini
Ssh
– SSH (Secure SHell, shell sicura) è un protocollo
che permette di stabilire una sessione remota cifrata
ad interfaccia a linea di comando con un altro host.
Scp, Sftp
– Protocolli sicuri per il trasferimento delle informazioni
Sftp Secure File Transfer Protocol
SCP Secure CoPy
64
Client
– In informatica, con client (in italiano detto anche
cliente) si indica una componente che accede ai
servizi o alle risorse di un'altra componente, detta
server. In questo contesto si può quindi parlare di
client riferendosi all'hardware o al software.
Server
– Per server (detto in italiano anche servente o
serviente) si intende comunemente un computer
dedicato allo svolgimento di un servizio preciso […].
65
66

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