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PARTE IV
Reti di calcolatori e Internet
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Informatica Generale 2
Obiettivi della IV parte del corso
• Evoluzione dei sistemi di calcolo e organizzazione del lavoro informatico in azienda
• Reti di computer: aspetti tecnologici
– reti locali
– reti geografiche
• Internet
– tecnologia
– servizi
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Informatica Generale 3
Evoluzione dei sistemi di calcolo
• Local batch (elaborazione locale a lotti)
• Remote batch (elaborazione remota a lotti)
• Time sharing (ripartizione di tempo)
• Personal computing
• LAN (Local Area Network = rete locale)
• Internet, intranet, extranet
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Informatica Generale 4
Local batch
• Organizzazione basata su mainframe solo grandi aziende
• Presenza in azienda di un “centro EDP”
• Schema di lavoro
management programmatori perforatori
operatoricomputer
L’operatore gestisce una coda fisica di lavori da eseguire
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Informatica Generale 5
Remote batch
• Organizzazione basata su terminali scriventi (in seguito videoterminali) collegati (eventualmente via modem) al mainframe
• Centro EDP ridotto
• Schema di lavoro
• Primi problemi di sicurezza
management programmatori computer
Il computer gestisce una coda elettronica di lavori
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Informatica Generale 6
Time sharing
• Prima organizzazione veramente interattiva
• Schema di lavoro
• Tempo di attesa dipende da #utenti collegati
• Persistono i problemi di programmazione e aumentano i problemi di sicurezza
Mainframe ominicomputer
Programmatore/utente
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Informatica Generale 7
Batch vs time sharing
P1 P2 P3
Tempo
Quanti di tempo(time slice)
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Informatica Generale 8
Terminali intelligenti
• Problema con i terminali “stupidi” (dumb): guasto (alle linee o al computer centrale) impossibilità di lavorare
• Terminali intelligenti hanno capacità di calcolo locali (sono precursori dei PC)
• Esempio: operazioni locali presso sportello bancario
• Migliorano i servizi ma non le procedure informatiche
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Informatica Generale 9
Personal computing (anni ‘80)
• Cambia il rapporto fra management e centro EDP
• Migrazione di applicazioni dal mainframe (o minicomputer) al PC
– elaboratori di testi
– fogli elettronici
• Il “grosso” delle procedure aziendali rimane sul mainframe
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Informatica Generale 10
Problemi del personal computing aziendale
• Isolamento dei decisori (manager che elabora in modo diretto le proprie informazioni)
• Difficile interscambio di informazioni
• Uso inefficiente delle risorse
– stampanti
– licenze software
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Informatica Generale 11
Reti locali (1a fase, seconda metà anni ‘80)
• PC collegati fra loro e al computer aziendale centrale
• Condivisione di risorse fisiche
• Inizia l’era dell’automazione d’ufficio
– Fogli elettronici ed elaboratori di testi
– Posta elettronica
– Programmi per la gestione dei progetti
• PC come terminale intelligente per il computer aziendale
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Informatica Generale 12
Reti locali (2a fase, anni ‘90)
• Computer centrale sostituito da uno o più server
– file server (repositorio di file e database)
– terminal server (esegue parte delle applicazioni)
• Architettura delle applicazioni
– client (gira sul PC)
– server (gira sul server)
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Informatica Generale 13
Vantaggi di LAN + modello client-server
• Il controllo ritorna completamente nelle mani dell’amministratore del sistema
– aggiornamenti coerenti
– specializzazione dei client
– protezione
• Maggiore economicità
– costo licenze
– manutenzione software
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Informatica Generale 14
Fase attuale: LAN + modello client-server + reti geografiche
• LAN collegate su scala geografica
• Rete proprietaria oppure intranet
• Possibilità di trasferimento dati fra cliente e fornitore
LAN1 LAN3
LAN2
RouterRouter
Router
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Informatica Generale 15
Finalità di una rete (riepilogo)
• Condivisione di risorse (dispositivi fisici, dati, programmi)
• Comunicazione fra utenti (posta elettronica)
• Maggiore affidabilità (capacità di elaborazione locale)
• Maggiore economicità (attraverso la condivisione e i minori costi di manutenzione e aggiornamento software)
• Trasferimento e pubblicazione dati
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Informatica Generale 16
Reti di calcolatori: definizioni
• Local Area Network: i computer risiedono in uno stesso edificio o in un gruppo di edifici adiacenti (es. un campus)
• Metropolitan Area Network: i computer risiedono nella stessa area urbana
• Wide Area Network: i computer possono risiedere anche in continenti diversi
• Internetwork: collegamento di reti diverse (l’esempio paradigmatico è Internet)
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Informatica Generale 17
Trasmissione dati
• Sistema di comunicazione di messaggi
• Tipo di messaggio e tipo di canale possono essere differenti (analogici o digitali)
• Problema fondamentale: efficienza e affidabilità
Sorgente Destinatario
Sistema di trasmissione
Trasmettitore RicevitoreCanale
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Informatica Generale 18
Messaggi e segnali
• Consideriamo solo messaggi digitali: …1001110101… segnale digitale:
… … segnale analogico:
• Conversione analogico/digitale modem
0 0 volt1 5 volt
0 1180 Hz1 980 Hz
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Informatica Generale 19
Canale di comunicazione
• Tipo di mezzo
– guidato
– non guidato
• Velocità di trasmissione (bit/sec)
• Attenuazione necessità di ripetitori
• Problemi di interferenza maggiori nei mezzi non guidati
(pensare alla radio)
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Informatica Generale 20
Principali mezzi e relative velocità
• Doppino telefonico (fino a 100Mbit/sec)– reti locali
• Cavo coassiale (fino a 500Mbit/sec)– TV via cavo
• Fibra ottica (oltre 2 Gbit/sec)– reti locali e geografiche– telecomunicazioni (TV e telefono)
• Onde elettromagnetiche (ordine Tbit/sec)– comunicazioni via satellite
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Informatica Generale 21
Caratteristiche della comunicazione
• Tecnica di trasmissione– sincrona o asincrona
• Tipo di collegamento– half duplex o full duplex
• Multiplexing– a divisione di tempo o di frequenze– modulazione di frequenza
• Tipo delle linee– dedicate o commutate
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Informatica Generale 22
Topologia delle reti
• Bus
• Stella
W W W W S P P
Terminatore
Hub
W
W
W
S
PP
W = workstationS = serverP = stampante
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Informatica Generale 23
Topologia delle reti (2)
• Anello
• Irregolare
W
W
W
S
PP
P
P
P P
P
P
P
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Informatica Generale 24
Reti geografiche (punto a punto)
LAN1
LAN3
LAN2Router
Router
Router
LAN4Router
LAN5Router
LAN7Router
LAN6Router
• Topologia irregolare
• Router:
Attacchi modemAttacchi
rete
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Informatica Generale 25
Instradamento dei messaggi
• Commutazione di circuito– attivazione del cammino– comunicazione dati– disattivazione del cammino
• Commutazione di pacchetto– messaggio diviso in “pacchetti” di
dimensione limitata– i pacchetti viaggiano in modo indipend.– messaggio “ricomposto” dal destinatario
• In entrambi i casi deve essere presente un algoritmo di “routing”
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Informatica Generale 26
Struttura dei pacchetti
1Kbyte
Fine pacchettoInizio pacchetto
Mittente
Destinatario
Controllo
Parte utiledel messaggio
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Informatica Generale 27
Classificazione delle reti geografiche
Rete
Interna Esterna
Chiusa Aperta
Proprietaria(AoL)
Proprietaria
Nonproprietaria
Nonproprietaria(Internet)
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Informatica Generale 28
Reti locali
• Canale digitale
• Trasmissione di tipo “broadcast”
– no nodi intermedi di instradamento
– hardware/software rice-trasmittente
– una solo stazione trasmittente (ad ogni dato istante)
• Metodi di accesso
– CSMA/CD
– token ring
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Informatica Generale 29
Architettura della comunicazione
• Protocolli di comunicazione– molteplici livelli di cooperazione (dai
segnali alla cooperazione fra utenti finali)– modello “a strati”
• Lo standard ISO-OSI (semplificato): 5 strati– fisico– collegamento dati– rete– trasporto– applicazione
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Informatica Generale 30
Il modello ISO-OSI
Applicazione
Trasporto
Rete
Data link
Fisico
Rete
Data link
Fisico
Rete
Data link
Fisico
Applicazione
Trasporto
Rete
Data link
Fisico
Host Router Router Host
protocollo servizi
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Informatica Generale 31
Il modello ISO-OSI (2)
• Livello fisico: trasmissione dei singoli bit
• Livello data-link: strutturazione in frame, implementazione di un canale “affidabile”
• Livello di rete: instradamento dei pacchetti
• Livello di trasporto: trasferimento dati fra le applicazioni
• Livello di applicazione: applicazioni di rete (posta elettronica, file transfer, hypertext transfer, …)
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Informatica Generale 32
Il software di rete al lavoro
Dati app. Livello dell’applicazione
Dati dell’utente
Dati dell’utente
Livello di trasporto(modulo TCP)
Dati app.TCP TCP
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Informatica Generale 33
Il software di rete al lavoro (2)
Livellodi rete
(modulo IP)
Dati app.TCPIP TCPIP
Livellodata link (scheda)
Dati app.TCPIPH TLivello
data link (scheda)
Livello fisico Livello fisico
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Informatica Generale 34
I protocolli TCP/IP
• TCP/IP = Transmission Control Protocol/ Internet Protocol
• Suite di protocolli impostata sui 5 livelli ISO-OSI
• Fa parte della “dotazione” dei principali SO (Unix e Windows)
• È supportato dai costruttori di router
• È il protocollo di Internet
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Informatica Generale 35
L’indirizzamento in Internet
• Livello di rete di TCP/IP (Internet Protocol)
• Schema di indirizzamento basato su 32 bit IP number di 32 bit in ogni pacchetto
• IP number
• Indirizzo di rete definito da una “authority” globale
• 3 classi di reti: A, B e C
HostRete
1 oppure 2 oppure 3 byte
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Informatica Generale 36
Classi di reti
• Classe A: indirizzo di rete su un byte– ci possono essere fino a 224 host– primo byte: 0xxxxxxx
• Classe B: indirizzo di rete su due byte– ci possono essere fino a 216 host– primi byte: 10xxxxxx xxxxxxxx
• Classe C: indirizzi di rete su tre byte– ci possono essere fino a 256 host– primi byte: 110xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx
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Informatica Generale 37
Ancora sugli indirizzi Internet
• Rappresentazione decimale
– 4 numeri (uno per byte), separati da .
– 131.114.4.32, 195.32.43.254
• Rappresentazione simbolica
– sequenza di identificatori separati da .
– osiris.di.unipi.it, fecfg.isnet.it
• Domain Name Server: effettua la conversione simbolico-numerica
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Informatica Generale 38
Le reti di ricerca in Italia
• Comprendono università ed enti pubblici di ricerca (come CNR, ENEA e INFN)
• Per le università gli indirizzi sono del tipo: <organo>.uni<città>.it
Esempio: di.unipi.it
• I numeri di IP sono attribuiti dal GARR (Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca), con sede a Pisa
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Informatica Generale 39
Il protocollo TCP
• Divide il messaggio ricevuto dal livello di applicazione in pacchetti
• Aggiunge informazioni che permettono al ricevente:– di ordinare correttamente i pacchetti (che
possono arrivare in tempi e per strade differenti)
– verificare l’integrità dei dati• Ritrasmette eventuali pacchetti persi o con
dati corrotti
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Informatica Generale 40
Che cos’è Internet?
• Una rete (geografica) che collega un numero enorme di reti (locali o geografiche)
• La caratteristica fondamentale è l’uso di un linguaggio comune (i protocolli TCP/IP)
GatewayLAN
Reti geografiche
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Informatica Generale 41
Aspetti organizzativi di Internet
• Non esiste un ente proprietario di Internet garante “morale” (The Internet
Society) commissioni ed enti di coordinamento diritti solo sulla parte di struttura posseduta
• Può essere utilizzata per qualunque scopo: ricerca, militare, commerciale, non-profit,...
• Può essere utilizzata da qualunque tipo di computer
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Informatica Generale 42
I servizi di Internet
• Organizzazione tipo client-server
• Ogni computer connesso in rete può essere client o server per un determinato servizio
• Servizi
– posta elettronica
– file transfer
– terminale remoto
– utilità varie
– World Wide Web
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Informatica Generale 43
La posta elettronica• Scambio di messaggi
• Liste di interesse Rete
POP
SMTP &POP
SMTP
Rete
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Informatica Generale 44
Il programma di posta elettronica
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Informatica Generale 45
Il programma di posta elettronica (2)
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Informatica Generale 46
Il programma di posta elettronica (3)
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Informatica Generale 47
Trasferimento file (file transfer protocol)• Downloading & uploading
• Anonymous ftp• Ftp shell e attuali interfacce grafiche• Integrazione nei browser
Rete
FTP client FTP server
ftp
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Informatica Generale 48
Ftp shell
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Informatica Generale 49
Ftp con interfaccia grafica
• Connessione
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Informatica Generale 50
Ftp con interfaccia grafica (2)• Trasferimento file
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Informatica Generale 51
Terminale virtuale (telnet)
• Terminale alfanumerico di host remoto
• Accesso a catologhi di biblioteche o di banche dati in genere
Rete
telnet
Terminale remoto host
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Informatica Generale 52
Programma di emulazione
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Informatica Generale 53
Programma di emulazione (2)
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Informatica Generale 54
Utilità varie
• Ping (verifica se un host è raggiungibile e attivo)
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Informatica Generale 55
Utilità varie (2)
• Traceroute (determina il cammino effettivamente intrapreso dai pacchetti)
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Informatica Generale 56
World Wide Web
• Modello di “navigazione” in documenti ipertestuali distribuiti
• Documento ipertestuale
– testo
– immagini e filmati
– suoni
– programmi
– collegamenti (link)
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Informatica Generale 57
World Wide Web (2)
Rete
http
WEB browser
• Protocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol)
• WEB server e client supportano altri servizi
– ftp e gopher
– posta elettronica
WEB server
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Informatica Generale 58
World Wide Web (3)
• Identificazione uniforme delle risorse (URL=Uniform Resource Locator)– Tipo di protocollo(http,ftp,…)– Host (indirizzo IP)– Directory nel file system dell’host– Documento multimediale
– Linguaggio HTML (HyperText Markup Language)
http://www.fecfg.isnet.it/economia/ec/default.htm
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Informatica Generale 59
I motori di ricerca
• Problema del recupero di informazione (Information Retrieval)
• Milioni di documenti multimediali (“pagine WEB”)
– autorevolezza
– rilevanza
• Ricerca per parole chiave
• Ricerca in tassonomie di argomenti
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Informatica Generale 60
I motori di ricerca (2)
• Funzionamento dei motori di ricerca
– indexing dei documenti
– uso dei link
– aggiornamento
– linguaggio per le ricerche
• Pagine inesistenti
• Chi paga i costi? pubblicità
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Informatica Generale 61
Pagine WEB e collegamenti ipermediali
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Informatica Generale 62
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (2)
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Informatica Generale 63
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (3)
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Informatica Generale 64
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (4)
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Informatica Generale 65
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (5)
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Informatica Generale 66
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (6)
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Informatica Generale 67
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (7)
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Informatica Generale 68
Pagine WEB e collegamenti ipermediali (8)
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Informatica Generale 69
Modello di connessione
• Calcolatore isolato
• Rete locale
C ISP Rete
CCC C R
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Informatica Generale 70
Costi e problemi
• Contratto con l’ISP (Internet Service Provider) costo fisso
• Costo della linea
– commutata (si pagano canone e tempo di collegamento)
– dedicata (si paga un canone più elevato)
• Problemi di efficienza larghezza di banda
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Informatica Generale 71
Connessione al provider in windows
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Informatica Generale 72
Connessione al provider (2)
velocità