parte 4parte 4 elementi di reti di calcolatori · 3 classificazione delle reti • reti...

1

PARTE 4PARTE 4ELEMENTI DI RETI DI CALCOLATORICALCOLATORI

Contenuti• Architettura di Internet• Principi di interconnessione

t i i

Tecnologie dellereti di calcolatori

e trasmissione

• World Wide Web• Posta elettronica• Motori di ricerca• Netiquette

Servizi Internet(come funzionano

e come usarli)

Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti

• Netiquette

• Antivirus• Personal firewall

)

Servizi Internet(come difendersi)

4.2

2

Parte 4

Modulo 1:Introduzione a Internet

Perché le reti tra computer?

• Collegamenti remoti a mainframe (< anni ’70)

• Informatica distribuita vs. informatica monolitica dei mainframe (anni ’70)

• Comunicazioni tra utenti (anni ’80)


• “The network is the computer” (anni ’90)

4.4

3

Classificazione delle reti• Reti geografiche: Wide Area Network (WAN)

– Regione, Stato, Continente, Pianeta

• Reti locali: Local Area Network (LAN)– Stanza (10 m)

Cablaggio su terreno “pubblico”: tramite operatoreTelecomunicazioni (es., Telecom, Wind, …)


– Edificio (100 m)– Campus (~1 Km)

• Reti metropolitane: Metropolitan Area Network (MAN)– Città (~10 Km)

Cablaggio “privato”

Poco diffuse, Cablaggio tipicamente “pubblico”

4.5

Esempio (rete aziendale geografica)

Sede diParigi

LAN

Sede diMilano

Rete WAN(Network provider)

Rete WAN


LANLAN

LAN


(Network provider)

Sede diRoma

LAN

4.6

4

Internet: Cosa non è ...

• Non è una singola rete, ma un insieme di reti esteso in tutto il mondotutto il mondo

• Non è governata da un gruppo né da un ente né da un’unica azienda

• Non è gestita in modo centralizzato perché tutte le singole reti che compongono Internet hanno una gestione


autonoma

• E soprattutto: Non è sinonimo di World Wide Web

4.7

Internet: storia e leggenda• La leggenda

Un progetto finanziato dal Ministero della Difesa USA con lo scopo di realizzare una rete in grado di comunicare anche in seguito ad attacchi nucleari

• La realtà– Finanziata dal Ministero della Difesa USA– Motivazione: successi spaziali dell’URSS


– Obiettivo: consentire l’accesso alle poche risorse di calcolo potenti (e costose) da vari centri di ricerca e Università USA

4.8

5

Arpanet

• Progenitore di Internet• La prima rete fu fisicamente costruita nel 1969 p

collegando… 4 NODI!– Univ. California -- Univ. Stanford– Univ. Santa Barbara -- Univ. Utah

• Ampiezza di banda: 50 kbps• Primo messaggio: “login”Primo messaggio: login• In realtà solo “lo”

Informatica - A.A. 2009/2010 - Reti 4.9

Parte 4

Modulo 2:Architettura di Internet

6

“La nebulosa Internet”Ma cos’è INTERNET(1)?Un’entità trasparente per Client/Server

CLIENTCLIENT

SERVER


Modello client/server

• Quando cliccate su un link, avviate il processo di recupero di un’informazione collegata

ha inizio un’interazione client/server• Il vostro computer è il client• La macchina su cui è memorizzata l’informazione

richiesta funge da server (Web server)• Il termine client si riferisce a qualsiasi situazione• Il termine client si riferisce a qualsiasi situazione

in cui un computer (client) richiede servizi ad un altro computer (server)


7

Modello client-server1. Trasmissione di una richiesta dal processo client

al processo server (request)2 Elaborazione della richiesta da parte del server

2

2. Elaborazione della richiesta da parte del server3. Trasmissione di una risposta al client (reply)

1


Client

3

Server

ProcessoComputer

Comunicazioni client/server

• Canale di comunicazione non permanente• A differenza delle tradizionali comunicazioni

telefoniche, il client e il server non restano collegati su una linea dedicata

• Serie di trasmissioni: richieste da parte del client e risposte da parte del server

• Il server è in grado di gestire più richiesteIl server è in grado di gestire più richieste contemporaneamente – Nello spazio che intercorre tra due richieste successive

di un client, il server gestisce centinaia o migliaia di richieste di altri client


8

Ma cos’è INTERNET (2)?Un insieme di componenti interni

router PC/workstationserver• Host (client server: computer

ISP locale

servermobileHost (client, server: computer,

ma non solo!)

• Link di comunicazioneISP regionale


reteaziendale

• Router

4.15

L’organizzazione “interna” di Internet• Architettura lascamente gerarchica

– Gli host terminali sono connessi ad Internet Service Provider (ISP) localiProvider (ISP) locali

– Gli ISP locali sono collegati a ISP regionali(tipicamente nazionali)

– Gli ISP regionali sono collegati a ISP internazionali, detti National Backbone Provider (NBP) o National Service Provider (NSP)


Service Provider (NSP)

4.16

ISP = struttura commerciale o organizzazione che offre agli utenti (residenziali o imprese) servizi inerenti Internet: principalmente l'accesso stesso a Internet

9

Gestori accessi e trasmissioni Internet

Gestori dei backbone internazionali:EBone, SEABone, UUnet,...

Gestori dei backbone nazionali:

Fornitori di accesso (Local ISP):Mclink, Tin, Libero, ...

Gestori dei backbone nazionali:GARR, InterBusiness, ...


Backbone nazionali


2003

10

UUNET Backbones(Backbone continentali e intercontinentali)


Cos’è INTERNET (3)?DAL PUNTO DI VISTA ORGANIZZATIVO:

Un insieme di circa 10000 Autonomous Systems

ASAS

ASAS

AS

AS

ASASAS

ASAS

AS AS

ASAS

AS

AS

AS

AS

AS

AS

ASAS


AS

AS AS

AS

ASAS AS AS

ASASAS AS

4.20

11

Ma cos’è Internet?

DAL PUNTO DI VISTA DELLE APPLICAZIONI DI RETE:Un’entità trasparente nella maggior parte dei casi

DAL PUNTO DI VISTA “FISICO”:Un insieme di componenti interne (host, link, router), in cui ciascun nodo è caratterizzato da un indirizzo IP in 4 byte, es. 158.24.80.57


DAL PUNTO DI VISTA ORGANIZZATIVO:• Un insieme di nomi e domini (guardando agli host)• Un insieme di Autonomous Systems (guardando ai router)

4.21

Parte 4

Modulo 3:Comunicazioni in Internet

12

Comunicazione in Internet [vista 1]Logicamente comunicano i due host terminali

Rete WAN(Network provider) Rete WAN

(Network provider)

LANLAN

LAN

Host A



LANHost BMessaggio =

insieme di bit4.23

Architettura InternetIn realtà, Internet consiste in milioni di host (computer, PDA, TV,…), dispositivi che instradano i messaggi (router) e link dicomunicazione (cavi, fibra ottica, satellitari,…)


LANLAN

LANHost A


LAN

Host B

4.24

13

Comunicazione in Internet [vista 2]Quindi, in realtà il messaggio deve attraversarevari nodi intermedi (router)

Rete WAN(Network provider) Rete WAN

(Network provider)

LANLAN

LANHost A



LAN

Host B

4.25

Come si fa?

• Il sistema è molto complesso

• Il sistema è costituito da componenti estremamente eterogenee:– diversi tipi di computer

– diversi tipi di connessione a Internet (da casa: modem, ADSL; dall’ufficio: rete LAN)

– diversi tipi di rete (doppino telefonico, cavo in fibra ottica, wireless)

Vi ili i di di


• Vi sono milioni di nodi

• Vi sono decine di servizi: posta elettronica, World Wide Web, chat, connessione remota, MMS, ecc.

4.26

14

Architettura di rete: basata su livelli

• Divide-et-impera• Il layering è il tipico “modo informatico” perIl layering è il tipico modo informatico per

far fronte alla complessità di un problema:– Scomporre il problema in sottoproblemi

– Usare astrazioni per mascherare la complessità

– L’astrazione porta naturalmente al layering


– Nelle architetture di rete vi possono essere diverse astrazioni alternative per ciascun livello

4.27

Soluzione: suite di protocolli Internet

Applicazioni di rete e Protocolli applicativi

Livello 5

Host-to-Network

IPTCP / UDP

Protocolli applicativi

Livello 1-2

Livello 3

Livello 4


Host-to-Network e o

Detto: Stack TCP/IP4.28

15

Stack TCP/IP• Applicativo: supporta le applicazionidi rete: FTP, HTTP, SMTP, ... Internet

• Trasporto: supporta i trasferimentida host a host: TCP, UDP

• Rete: trasferisce i pacchetti dall’host mittente all’host destinatario: IP

• Link: effettua i trasferimenti dei dati

applicativo

trasporto

rete

link


tra componenti della rete confinanti:PPP, Ethernet, …

• Fisico: trasferisce bit “sul cavo”

link

fisico

Host-to-Network(H2N)

4.29

Parte 4

Modulo 4:Indirizzi in Internet

16

Numero di host

Numero hostGennaio 1993 1.313.000Luglio 1993 1.776.000Gennaio 1994 2.217.000Luglio 1994 3.212.000Gennaio 1995 4.852.000Luglio 1995 6.642.000Gennaio 1996 9.472.000

collegati a Internet in continua crescita:

Come identifico gli host?

Luglio 1996 12.881.000Gennaio 1997 16.146.000Luglio 1997 19.540.000Gennaio 1998 29.670.000Luglio 1998 36.739.000Gennaio 1999 43.230.000Gennaio 2000 72.340.000Gennaio 2001 109.574.000Gennaio 2002 147 344 000


Gennaio 2002 147.344.000Gennaio 2003 171.638.000Gennaio 2004 233.101.000 Gennaio 2005 317.646.000Gennaio 2006 394.992.000Gennaio 2007 433.194.000Luglio 2007 494.211.000

4.31

Indirizzi IP• Per fornire un servizio di comunicazione universale

(ovvero, poter far comunicare ogni nodo della rete con ciascun altro nodo) occorre un metodo che permetta di identificare univocamente ogni nodo

• TELEFONIA: (prefisso stato) (prefisso area) (numero)Es. 0039 059 2056233

INTERNET I di i IP (I t t P t l)


• INTERNET: Indirizzo IP (Internet Protocol)Un numero binario di 32 bit, ovvero 4 byte, ciascuno separato da un puntoEs. 00101011.10100101.11100011.00110011

4.32

17

Indirizzi IP (cont.)

• L’indirizzo IP è suddiviso in 4 campi, ciascuno dei quali è formato da 8 bit, separati da un punto

• Poiché la notazione binaria non è facilmente utilizzabile, si preferisce adottare la notazione decimale puntata o dotted notation, ad es. 130.192.5.189


• Nella versione attuale di IP (versione 4) vi sono 3.758.096.384 indirizzi IP disponibili– Si stanno (quasi!) esaurendo …

4.33

Oltre all’IP: Hostname

• Dato lo scopo dei servizi di rete rivolto verso l’utente, anche la scelta dell’indirizzo IP in formato decimale non sembra la più adatta.

• Come attribuire valori mnemonici agli host collegati in rete?

Usare l’hostname:• nome del computer


• Gerarchia di domini: ogni dominio è membro di un dominio più grande di livello superiore

• nome del computer• dominio di appartenenza

4.34

18

Esempio 1 di Hostname:nome dell’host + dominio

sun3 .dii .unimo .itNome dell’host

Dipartimento diI i d ll’I f i

UNIiversitàdi MOd

ITalia

sun3 .dii .unimo .it


Ingegneria dell’Informazione di MOdena

Dominio di appartenenzadell’organizzazione

Dominio dellanazione

4.35

Esempio 2 di Hostname:nome del servizio + dominio

www.unimo .itNome delservizio

UNIiversitàdi MOdena

ITalia


di MOdena

Dominio di appartenenzadell’organizzazione

Dominio dellanazione

4.36

19

Domini di massimo livelloTop Level Domain (TLD)

Nome del Dominio Significato

COM Organizzazioni commerciali

EDU Istituzioni USA per l’istruzione

GOV Istituzioni governative USA

MIL Istituzioni militari USA

NET Maggiori centri di supporto per la rete

ORG Organizzazioni senza scopo di lucro diverse dalle precedenti


ARPA Dominio temporaneo della rete ARPANET (obsoleto)

INT Organizzazioni internazionali (schema geografico)Codice nazionale(it, ch, fr, jp, ... ) Nomi nazionali (schema geografico)

4.37

Esempio di organizzazione

.Root level

COM NET ORG

CIK

MAIL

FOOD

WWW

LASER

WWW

IEEE

WWW

TLD


WWWMAIL

WebmailTECH

PERSONALRESEARCH

4.38

20

Domain Name System (DNS)• Realizza uno spazio dei nomi gerarchico e permette la

traduzione del nome mnemonico di un host in un indirizzo IP e viceversa. Es.

Hostname: sun3.dii.ing.unimo.it

Indirizzo IP: 134.56.26.68(10000110.00111000.00011010.01000100)


• Implementa un meccanismo efficiente (mediante multipli name servers), distribuito su scala geografica, per “risolvere” un hostname in un indirizzo IP e viceversa.

4.39

Risoluzione degli indirizzi

• Ogni host della rete conosce l’indirizzo IP del più vicino DNS server

• Ogni server DNS mantiene una lista con la risoluzione di alcuni indirizzi – Se possiede la risoluzione richiesta la manda all’host– Se non la possiede, si risale la gerarchia fino a uno dei

13 root name server• Root name server: reindirizza le richieste relativeRoot name server: reindirizza le richieste relative

ai domini di primo livello (TLD) ai name server autoritativi di quel TLD

• Name server autoritativo: in possesso dei dati su una determinata zona


21

cache

Sistema DNS: risoluzione degli indirizziroot name server

L’host sun11.dii.unimo.it vuoleconoscere l’indirizzo IP dell’hostwww.uniroma2.it.

cache

top-level name server (.it)

cache

name server autoritativodns.uniroma2.it

name server locale d i it

632 5

4

Poiché i root name serverricevono molte richieste,per limitare il sovraccarico,tipicamente utilizzano larisoluzione iterativa

7


cache

www.uniroma2.it

dns.uniroma2.itdns.unimo.it

1 8

risoluzione iterativa.

Gli altri name server,tipicamente utilizzano larisoluzione ricorsiva.

Host richiedentesun11.dii.unimo.it

4.41

Parte 4

Modulo 5a:Collegamento host a Internet

(Collegamento diretto)

22

Accessi (fissi) da una rete LAN• La rete locale (LAN) dell’università o azienda

viene collegata ad un router di Internet

• Un cavo dedicato o condiviso collega i computer della LAN e questi, mediante bridge e switch, al router

• Tipiche bande di trasmissione: - 10 Mbps (Ethernet)- 100 Mbps (Fast Ethernet)- 1 Gbps (Gigabit Ethernet)


rete IPprivata

RouterINTERNET

4.43

Local Area Network (LAN)

• Una LAN è una rete di host concentrata in un’area geografica, come l’interno di un edificio o di un campus universitario

• Accesso istituzionale: l’host dell’utente è su una

ROUTER


LAN e la LAN fornisce l’accesso ad Internet attraverso un router

4.44

23

Ethernet: la LAN più diffusa

• Inventata a metà degli anni ’70• Oggi posizione dominante sul mercatogg p• Tecnologia reativamente poco costosa• Tre mezzi trasmissivi: cavo coassiale, doppino

telefonico, fibre ottiche• Trasmissione dei dati a tassi differenti:


10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s

4.45

Mezzo fisico “solido”Doppino telefonico• due fili di rame schermati

Cavo coassialeCavo coassiale• cavo (segnale) all’interno di un cavo (schermo)• bidirezionale• usato tipicamente in Ethernet a 10Mbs

Cavo in fibra ottica

• fibra di vetro che trasmette impulsi luminosi


• consentono operazioni ad alta velocità:– per Fast-Ethernet (100Mbps) e Giga-Ethernet– trasmissione ad alta velocità point-to-point– basso tasso di errore

4.46

24

Mezzo fisico “radio”

• Segnale trasportato nello spettro elettromagnetico• Non ci sono cavi “fisici”

Bidirezionale• Bidirezionale• Problemi di propagazione dovuti all’ambiente:

– ostruzioni da oggetti– interferenze

Tipi di connessioni “radio”i d


• micro-onde• LAN wireless (WLAN)• wide-area (es., cellulare GSM)• satellite

4.47

Parte 4

Modulo 5b:Collegamento host a Internet

(Collegamento tramite ISP)

25

Internet Service Provider• Il provider possiede

– uno o più server sempre attivi e collegati ad Internet in modo permanentemodo permanente

– una batteria di modem collegati a numeri di telefono

• Servizi offerti– Base: accesso ad Internet (mediante telefonata ai suoi

numeri)– Accessori: email, sito Web, chat-line, mailing list,...


• Costi– Abbonamento all’ISP– Telefonata a scatti o abbonamento (tariffa fissa mensile)

4.49

Accesso residenziale

Gli accessi residenziali sono prevalentementedi tipo point to point:di tipo point-to-point:• Modem (dialup)

– 56 kb/s in download e 48 kb/s in upload

• ISDN– 128 kb/s (utilizzando doppio canale a 64 kb/s)


( pp )simmetrici

• ADSL, xDSL – Svariati Mbps (ma il segnale decade in fretta con la

distanza dalle centrali telefoniche…)4.50

26

Accessi residenziali: modem

Internet Service Provider (ISP)

Server

Segnale analogicoSegnale digitale

Switch(Operatore

telefonico K)

Switch(Operatore

telefonico W)

Modem Pool

Router

Modem


Utente Internet(in emulazione

terminale)

Rete digitale della compagnia telefonica

INTERNET

4.51

Accessi residenziali: ISDN

Integrated Services Digital Network

• Rappresenta l’evoluzione della telefonia analogica

• Sostituisce la linea telefonica analogica commutata con una linea digitale commutata


– Le centrali telefoniche provvedono a creare un circuito di collegamento tra utente e rete dell’ISP, che viene poi distrutto al termine della chiamata

4.52

27

Accessi residenziali: xDSL

DSL: famiglia di tecnologie che forniscono trasmissione digitale di dati attraverso l'ultimo gmiglio dei fili del telefono

ADSL: asymmetric Digital Subscriber LineHDSL: High-Bit-Rate Digital Subscriber LineIn generale: xDSL• Usa una sola linea per dati e comunicazioni voce: sul


• Usa una sola linea per dati e comunicazioni-voce: sul doppino telefonico in rame viaggiano contemporaneamente sia i dati digitali che il segnale telefonico analogico (grazie al bande differenti)

4.53

Accessi residenziali: ADSL

Internet Service Provider (ISP)

Server

Centraletelefonica

Macchina conIndirizzo IP

RouterRete digitale dellacompagnia telefonica


INTERNET

4.54

Richiede l’installazione di apposite apparecchiature nelle centrali telefoniche

parte 4parte 4 elementi di reti di calcolatori · 3 classificazione delle reti • reti...

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