Reti di calcolatore e Applicazioni
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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


E mumolo deei mumolo units it

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 passante2.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


E mumolo deei mumolo units it

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 di riferimento osi

Il modello di riferimento OSI


Il modello osi vs il modello tcp ip

Il modello OSI vs. il modello TCP/IP

Non presenti nel modello

Non presenti

nel modello


Esempio della architettura di internet

Esempio della architettura di Internet

Utente


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


Interconnessione di reti

Interconnessione di reti


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