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E.Mumolo. DEEI [email protected]

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Reti di calcolatore e Applicazioni Telematiche - Introduzione Lezioni di supporto al corso teledidattico. E.Mumolo. DEEI [email protected] Cenni di storia delle reti di calcolatori. Anni 60: Collegamenti seriale su linea telefonica applicazioni bancarie e aziendali

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Presentation Transcript
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Reti di calcolatore e Applicazioni Telematiche - IntroduzioneLezioni di supporto al corso teledidattico

E.Mumolo. DEEI

[email protected]

cenni di storia delle reti di calcolatori
Cenni di storia delle reti di calcolatori
  • Anni 60: Collegamenti seriale su linea telefonica
    • applicazioni bancarie e aziendali
  • Problemi: 1.banda passante 2.collegamenti remoti
  • La soluzione richiede un aumento della complessità:
    • dai terminali  ai calcolatori

Mainframe

Linea telefonica (analogica)

Terminali

Unica applicazione

cenni di storia delle reti di calcolatori1
Cenni di storia delle reti di calcolatori
  • Spinta decisiva: applicazioni militari
    • 1957 – USSR lancia lo Sputnik I
    • Stati Uniti colpiti dal successo creano ARPA

(Adv. Res. Project Agency)

  • Inizia lo sviluppo delle reti di calcolatori
  • rete: un sistema impiegato per connettere più calcolatori tramite una singola tecnologia di trasmissione
  • internet: insieme di reti connesse medianti sistemi che instradano il traffico tra i calcolatori collegati alle diverse reti
storia delle reti di calcolatori
Storia delle reti di calcolatori
  • 1962 MIT: Leonard Kleinrock pubblica il primo articolo sulla teoria packet-switching (idea nuova)
  • 1965 – primo “wide area network” Collegamento tra Berkeley e MIT
  • 1967 – pubblicazione di progetti per ARPANET
storia delle reti di calcolatori1
Storia delle reti di calcolatori
  • 1969 – Interface Message Processor (IMP) – 4 computers (UCLA, SRI, UCSB and UTAH)
  • 1971 – 23 host computers -15 nodi
  • 1972 – ARPANET usata da utenti ‘pubblici’
  • Primo programma di comunicazione personale: email
  • 1973: 75% del traffico ARPANET è email
  • 1973 - University College of London connesso a ARPAnet attraverso un collegamento con la Norvegia (satellite)
storia delle reti di calcolatori2
Storia delle reti di calcolatori
  • ARPAnet non era la sola rete
    • SATNET su satellite
    • Ethernet: reti locali
  • La vecchia ARPAnet non era adeguata a questo scenario
  • 1974 – TCP/IP (TransmissionControlProt./Internetwork Protocol)
    • Ogni rete lavoro in modo autonomo
    • Un gateway all’interno di ogni rete (grandi computer capaci di rasmettere e indirizzare grandi quantità di dati)
    • Pacchetti instradati lungo il percorso più veloce
    • Diversi anni di modifiche e riprogettazione
storia delle reti di calcolatori3
Storia delle reti di calcolatori
  • 1974/1982 – Si realizzano molte reti:
    • Telenet – prima versione commerciale di ARPANET
    • MFENet – ricercatori in MagneticFusion Energy
    • HEPNet – ricercatori in High Energy Physics
    • SPAN – ricercatori dello spazio
    • Usenet – sistema aperto su e-mail e newsgroups
    • Bitnet – universitari che usano computer IBM
    • CSNet – Computer Scientists in universities, industry and government
    • Eunet – versione Europea della rete Unix
    • EARN – versione Europea di Bitnet
storia delle reti di calcolatori4
Storia delle reti di calcolatori
  • 1974/1982 Situazione caotica
    • Tante reti diverse
    • Tecniche e protocolli diversi coesistono
    • ARPAnet rappresenta backbone
  • Il sistema si espande
    • Miglioramento prestazioni computer (memoria e velocità)
    • Aumento velocità di trasmissione (fibra ottica)
  • TCP/IP:
    • Standard : 1978-1981
    • Incluso in Berkeley UNIX nel 1981.
    • Gennaio 1983:
    • ARPAnet passa a TCP/IP
storia delle reti di calcolatori5
Storia delle reti di calcolatori
  • NSFNet (rete ricerca negli Stati Uniti)
    • Aumento nell’uso di Internet
      • 1984 – 1,000 utenti … 1990 – 300,000 utenti
      • 1991: NSFNet permette l’accesso a privati (inizia lo sviluppo di Internet providers privati)
      • 1994: nasce Hotmail (primo provider di posta elettronica)
  • World Wide Web (1993...)
    • ricerca fra pagine con collegamenti ipertestuali
    • Altavista motore di ricerca per il WWW (Dec1995)
  • Peer-to-peer (2000...).
    • File sharing
scopi delle reti di calcolatori
Scopi delle reti di calcolatori
  • Obiettivi principali dei collegamenti tra calcolatori
    • Condividere informazione a diverse distanze
    • Condividere risorse hardware a diverse distanze
    • Condividere risorse software a diverse distanze
  • Altri obiettivi
    • Affidabilità della comunicazione nei confronti dei guasti
    • Aumentare la velocità di trasmissione
    • Basso costo
    • Consentire una facile espansione in distanza e numero di stazioni
classificazione delle reti
Classificazione delle reti
  • Secondo la Tecnologia trasmissiva impiegata
  • Secondo la Scala dimensionale
    • Reti personali (PAN)  ordine di 1 m
    • Reti locali (LAN)  ordine di 10 – 1000 m
    • Reti metropolitane (MAN)  ordine di 10 Km
    • Reti geografiche (WAN)  ordine di 100 – 1000 Km
    • Internet  ordine di 10000 Km
    • Struttura gerarchica:

WAN

MAN

MAN

LAN

LAN

LAN

LAN

classificazione delle reti1
Classificazione delle reti
  • Scala dimensionale geografica-planetaria

Rete geografica: una sottorete che

collega diverse LAN e MAN

mediante sistemi di commutazione

(Router)

Internet: connessione tra reti geografiche

diverse mediante Gateway

classificazione delle reti2
Classificazione delle reti
  • Secondo la Modalità di trasferimento dati
    • in una sola direzione (simplex connection)
    • in due direzioni ma non ontemporaneamente (half-duplex connection)
    • in due direzioni contemporaneamente (full-duplex connection)
  • Secondo il tipo di servizi
    • Orientati alla connessione (connection-oriented)
      • si stabilisce una connessione
      • si scambiano informazioni
      • si rilascia la connessione
    • Non orientati alla connessione (connection-less)
      • I dati viaggiano in modo indipendente
      • Non è detto che arrivino a destinazione
      • L’ordine di invio non è rispettato in ricezione
      • Ogni messaggio riporta l’indirizzo di destinazione
ancora sulla tipologia di servizio
Ancora sulla Tipologia di servizio
  • Orientata alla connessione affidabile. Esempio FTP
  • Non orientata alla connessione affidabile
    • (acknowledgeddatagram service): si invia un breve messaggio e si vuole essere assolutamente sicuri che sia arrivato
  • Orientata alla connessione non affidabile:
    • es. nelle trasmissioni di voce e video sono accettate perdite di dati
  • Non orientata alla connessione non affidabile
    • (datagram service): es. distribuzione di posta elettronica pubblicitaria,
    • Richiesta/risposta: Es. interrogazione di una base di dati

Datagramma di richiesta  messaggio di risposta (ack)

classificazione delle reti3
Classificazione delle reti
  • Secondo il tipo di Comunicazione Dati
    • Commutazione di circuito. Esempio: reti telefoniche
      • Prima di trasmettere dati è necessario stabilire una connessione: creazione di un canale tra chiamante e chiamato (circuito)
      • Il canale è usato esclusivamente da chi ha attivato la connessione
      • I commutatori sul percorso tra mittente e destinatario mantengono lo stato della connessione per tutta la durata della comunicazione
    • Commutazione di pacchetto. Esempio: Internet
      • il mittente spezza i messaggi in piccoli pacchetti. Ogni pacchetto viaggia alla massima velocità consentita dal canale fisico.
      • Problemi:
        • Dovuti ai buffer di trasmissione/ricezione: Ritardo – Congestione – Perdita di pacchetti
        • Dovuti al modo di trasmissione: ordina casuale di pacchetti
      • Vantaggi: efficienza (correzione d’errore, uso della banda)
classificazione delle reti4
Classificazione delle reti
  • Secondo la tecnologia trasmissiva
    • Broadcast
      • Le reti broadcast sono dotate di un unico "canale" di comunicazione che è condiviso da tutti gli elaboratori.
      • Il pacchetto trasmesso contiene l’indirizzo del destinatario
      • Indirizzo di broadcast : il pacchetto viene diretto a tutti
    • Punto a punto
      • Connessioni fra coppie di elaboratori.
      • I pacchetti non passano tra tutti i calcolatori ma attraverso sistemi intermedi
    • Wireless
classificazione delle reti5
Classificazione delle reti
  • Secondo la Topologia della rete. La Topologia determina:
    • Dimensione e forma della rete
    • Numero massimo di stazioni collegabili
    • Numero di linee e lunghezza del cavo
    • In definitiva: determina costi-affidabilità-espandibilità-complessità della rete
  • Topologia a stella
    • Modalità punto-punto:
  • Vantaggi:
  • Prestazioni (assenza di contesa)
  • Semplicità del protocollo
  • Facilità di controllo
  • Svantaggi:
  • Possibilità di sovraccarico nodo centrale
  • Affidabilità dipende dal nodo centrale
  • Lunghezza dei cavi
classificazione delle reti topologia
Classificazione delle reti-topologia
  • Topologia ad anello
    • Collegamento delle stazioni in una configurazione circolare
    • Collegamento punto-punto
    • Vantaggi:
      • Possibilità di coprire elevate distanze (ogni stazione rigenera il segnale)
      • Ideale per le fibre ottiche
      • Semplicità
      • Alto carico
    • Svantaggi:
      • Limitata flessibilità
      • Scarsa affidabilità
      • Aggiunta di una reteinterruzione della rete
    • Normalmente si usa la tecnica degli anelli controrotanti
      • Svantaggio: raddoppio della lunghezza dei cavi
classificazione delle reti topologia1
Classificazione delle reti-topologia
  • Topologia a maglia (completamente connessa e non)
  • Pregi
    • Affidabilità delle trasmissioni
  • Difetti
    • Ridondanza
classificazione delle reti topologia2
Classificazione delle reti-topologia
  • Topologia ad albero
    • Realizzata con dispositivi di interconnessione (tipicamente HUB)
      • Vantaggio: espandibilità
      • Svantaggi: lunghezza cavi- affidabilità
  • Topologia a bus
    • Pregi
      • un guasto ad un host non interrompe la trasmiss.
      • Semplice, economico, estendibile
    • Difetti
      • ogni computer può intercettare le comunicazioni altrui
      • Diminuzione delle prestazioni per elevato traffico
topologia logica fisica
Topologia logica-fisica
  • La topologia fisica descrive la dislocazione spaziale
  • La topologia logica descrive come avviene il flusso di dati attraverso una determinata dislocazione spaziale
  • Topologia ad anello: richiede particolari cure per aumentare l’affidabilità
    • Fisicamente a stella

ma logicamente ad anello

    • Fisicamente ad albero

ma logicamente ad anello

    • Fisicamente a bus ma

logicamente ad anello

enti per la standardizzazione
Enti per la Standardizzazione
  • American National Standard Institute (ANSI) - privato
  • International Electromechanical Commission (IEC) - privato
  • International Telecommunications Union (ITU) - pubblico
  • Electronic Industries Association (EIA) - privato
  • Telecommunications Industry association (TIA) - privato
  • Internet Engineering Task Force (IETF) - privato
  • Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) - privato
  • International Organization for Standardization (ISO) - pubblico
  • National Institute for Standards and Technology (NIST) – pubblico
  • PPTT - pubblico
struttura del software di rete
Struttura del software di rete
  • Organizzazione a livelli
    • Ogni livello si occupa di particolari compiti
    • Fornisce servizi ai livelli superiori
    • Protocolli di livello n
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messaggio

filosofo

Informazione

per il traduttore

traduttore

Informazione

per la segretaria

segretaria

header trailer e frammentazione
Header, Trailer e frammentazione

Aggiunta header

Frammentazione

relazione servizi protocollo
Relazione servizi-protocollo
  • L\'insieme dei livelli e dei relativi protocolli è detto architettura di rete

Servizio fornito dal livello k

Protocollo

interfacce
Interfacce
  • L’accesso ai servizi di un livello è realizzato attraverso i SAP (Service Access Point)
  • Ogni SAP ha un indirizzo attraverso il quale è possibile individuarlo
  • L’informazione passata attraverso i livelli: Protocol Data Unit (PDU). Per uno specifico livello n è detta n-PDU
  • Quando una n-PDU entra in un livello è detta SDU (Service Data Unit)
  • Ad essa viene aggiunta una PCI (Protocol Control Information) e diventa una (n-1)-PDU da passare al livello n-2
interfacce1
Interfacce

Livello N+1

IDU=Service Data Unit

dati oggetto del servizio

PCI=Protocol Control Information

aggiunta del protocollo

PDU=Protocol Data Unit

ICI=Interface Control Information

parametri di controllo

inerenti alla richiesta

di servizio

IDU=Interface Data Unit

dati passati

IDU

PCI

SDU

ICI

Livello N

PDU

ICI

IDU

PCI

SDU

ICI

Livello N -1

il modello osi vs il modello tcp ip
Il modello OSI vs. il modello TCP/IP

Non presenti nel modello

Non presenti

nel modello

ethernet
Ethernet
  • Architecture of the original Ethernet.

Architettura originale di Ethernet

overview del livello fisico
Overview del livello fisico
  • Compito di questo livello è quello di consentire la trasmissione di sequenze di bit su un canale di comunicazione (mezzo di trasmissione)
overview del livello data link
Overview del livello data link
  • Compito di questo livello è quello di far apparire, al livello superiore, il mezzo trasmissivo come una linea di trasmissione esente da errori di trasmissione. Aspetti importanti:
    • framing: aggiunta di delimitatori alla sequenza grezza di bit
    • scelta dei delimitatori
    • gestione di errori di trasmissione
    • controllo di flusso
    • controllo dell’accesso al mezzo di trasmissione condiviso
    • indirizzamento fisico
overview del livello di rete
Overview del livello di rete
  • Compito di questo livello è garantire il corretto ed ottimale funzionamento della sottorete di comunicazione. Aspetti importanti:
    • Instradamento per ogni pacchetto
    • Gestione della congestione
    • Indirizzamento logico
    • Conversione dei dati nel passaggio fra una rete ed un\'altra con diverse caratteristiche:
overview del livello trasporto
Overview del livello trasporto
  • Compito di questo livello è quello di suddividere i dati provenienti dal livello superiore in pacchetti (segmenti) e trasmetterli in modo efficiente usando il livello rete ed isolando da questo i livelli superiori. Aspetti importanti:
    • segmentazione e riassemblaggio
    • creazione di connessioni di livello rete
    • controllo del flusso end-to-end
    • gestione degli errori
overview del livello sessione
Overview del livello sessione
  • Ha il compito di permettere il dialogo tra programmi applicativi in esecuzione su computer diversi attraverso la creazione di una sessione controllo del dialogo.
  • Aspetti importanti:
    • Instaurazione della connessione con la peerentity
    • Interruzione del dialogo e ripresa da un particolare punto di sincronizzazione
    • Abbattimento della connessione e determinazione del tipo di scambio (half o full duplex)
    • Determinazione di punti di sincronizzazione all’interno del flusso dei dati
overview del livello presentazione
Overview del livello presentazione
  • Consente lo scambio dei dati tra macchine diverse in modo intelligibile attraverso la definizione di un formato comune di rappresentazione dei dati.
  • Aspetti importanti:
    • Traduzione
    • Cifratura
    • Compressione
overview del livello applicazione
Overview del livello applicazione
  • Fornisce un insieme di protocolli che operano a stretto contatto con le applicazioni
  • Applicazioni comuni:
    • Trasferimento di file
    • Terminale virtuale
    • Scambio di messaggi di posta elettronica
    • Gestione remota dei processi
    • Recupero di informazioni multimediali
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