Informatica

1. Informatica Lezione 10 Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione Anno accademico: 2005-2006

2. Componenti fondamentali di una rete • Nodo: • un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete • Arco: • i nodi sono collegati mediante archi • formano i canali di comunicazione, ad esempio cavi telefonici, fibre ottiche, collegamenti satellitari, … • Il tipo di cavo determina la capacità di trasmissione

3. Componenti fondamentali di una rete • Si parla di banda della rete che viene misurata in bit al secondo • Kilobit (Kb) • Megabit (Mb) • Concentratore (hub): pannello di connessione che semplifica il collegamento fisico tra i nodi e instrada i segnali • Dorsale: cavo ad alta capacità di trasmissione dei dati

4. Componenti fondamentali di una rete: un esempio Nodo 1 Concen-tratore Concen-tratore Nodo 4 Nodo 2 Dorsale Nodo 3

5. Client/server: un esempio Client Server Stampante Client Client

6. L’uso fondamentale di una rete • L’uso fondamentale di una rete è quello di consentire la comunicazione tra i nodi • I nodi si scambiano dei dati sotto forma di messaggi codificati in forma digitale • Ogni messaggio è caratterizzato da un mittente, un destinatario, e un insieme di informazioni che costituiscono il corpo del messaggio

7. Comunicazione nelle reti • Affinché questa comunicazione possa avvenire in modo corretto si deve definire un protocollo di comunicazione • Come nella vita reale si stabiliscono delle convenzioni per il comportamento tra gli individui, nel caso della comunicazione tra gli elaboratori un protocollo definisce quell’insieme di regole che il nodo mittente e il nodo destinatario devono seguire per interagire tra loro

8. Comunicazione nelle reti – protocolli • Un protocollo fornisce delle funzionalità per: • Indirizzamento (addressing) • Instradamento (routing) • Gestione di eventuali errori di trasmissione (error detection, error recovery, sequence control) • Gestione della velocità di comunicazione (flow control)

9. Comunicazione nelle reti – protocolli • Un protocollo “monolitico” che realizzi tutte le funzionalità necessarie per la comunicazione tra elaboratori in rete è difficile da realizzare • Inoltre, se cambia qualche componente della rete, si deve modificare l’intero protocollo • Per ridurre la complessità di progettazione la maggior parte dei protocolli è organizzata come una serie di livelli • Il numero dei livelli, il loro nome, le funzionalità differiscono da una rete ad un’altra

10. Comunicazione multilivello Tedesco Francese Francese a inglese Inglese a tedesco Inglese Inglese

11. Comunicazione multilivello • Qualcosa di simile accade nei protocolli di comunicazione tra calcolatori • Si ipotizzano dei livelli e • Il livello n di un calcolatore comunica (virtualmente) con il livello n di un altro calcolatore • In realtà nessun dato viene trasferito da un livello n ad un altro (n>1) ma passa ad un livello sottostante • Un protocollo di livello n svolge le sue funzioni usando i servizi forniti dal livello n-1 e fornisce i servizi al livello n+1

12. Comunicazione multilivello • Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia • Le convenzioni usate nella conversazione sono il protocollo • Si tratta di un accordo tra i partecipanti su come deve avvenire la comunicazione • Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che serve per il trasferimento dei dati

13. Comunicazione multilivello: ISO - OSI • Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello • OSI: Open Standard Interconnection

14. Comunicazione multilivello: ISO - OSI • Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello • OSI: Open Standard Interconnection Per esempio: Servizi per utilizzo delle rete Comunicazione end-to-end Indirizzamento, routing tra reti

15. Comunicazione multilivello: ISO - OSI

16. Comunicazione multilivello: ISO - OSI • Il livello n di un calcolatore comunica virtualmente • con il livello n di un altro calcolatore • In realtà nessun dato viene trasferito da un livello n ad • un altro ma passa ad un livello sottostante

17. Comunicazione multilivello: ISO - OSI • I livelli più bassi sono quelli più vicini all’hardware e definiscono delle regole di basso livello che consentono di “azzerare” le differenze tra le diverse reti fisiche • Si introduce un livello virtuale uniforme sul quale si basano i livelli successivi che possono essere definiti in modo indipendente dalle reti fisiche sottostante

18. Reti di computer • Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza • Tecnologia di trasmissione • Scala

19. Reti di computer • Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza • Tecnologia di trasmissione • Scala

20. Tecnologia di trasmissione • I dispositivi che formano una rete possono essere collegati tra loro in vari modi che determinano l’architettura o topologia della rete • La topologia della rete determina la modalità di trasmissione dei dati all’interno della rete

21. Tecnologia di trasmissione • Reti punto a punto (point-to-point) • Consistono di molte connessioni individuali tra coppie di elaboratori

22. Tecnologia di trasmissione • Reti ad anello • I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati

23. Tecnologia di trasmissione • Il segnale emesso da un nodo passa al nodo successivo; se non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente, finché non raggiunge il destinatario

24. Tecnologia di trasmissione • Reti a stella • I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto host Host

25. Tecnologia di trasmissione • Le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso il nodo host che provvede a smistarle verso il nodo destinazione Host

26. Tecnologia di trasmissione • Reti lineari(broadcast) • Hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da tutte le macchine della rete • I messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l’elaboratore destinatario elaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno

27. Tecnologia di trasmissione • Reti commutate • Poiché è impossibile collegare fisicamente tutte le macchine, si utilizza una infrastruttura condivisa Personal computer Mainframe Server Switching node

28. Tecnologia di trasmissione • Reti packet switching • I dati sono suddivisi in pacchetti composti da una parte di dati ed una di controllo (header) che viaggiano in modo indipendente nella rete • Il nodo destinatario si occupa di ricostruire il messaggio

29. Tecnologia di trasmissione Destinatario Mittente Dati Packet

30. Tecnologia di trasmissione Controllo Parte di dati

31. Tecnologia di trasmissione

32. Tecnologia di trasmissione

33. Reti di computer • Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza • Tecnologia di trasmissione • Scala

34. Scala Un criterio alternativo per classificare le reti è legato alla loro scala, che si determina in base alla dimensione dei processori e alla loro distanza

35. Scala

36. LAN = Local Area Network • Reti private per la condivisione di risorse all’interno di un edifico o in edifici vicini • Risorse come computer, stampanti, dati • Sono generalmente di dimensioni ridotte • Si possono distinguere a seconda della topologia (punto-a-punto, ad anello, a stella, lineare, …)

37. LAN – Client/Server • Server: elaboratore che può essere condiviso dagli altri computer collegati in rete • Server gestore dei dati (file server): gestisce la memorizzazione e la condivisione di dati in una rete locale • Server di stampa (printer server): gestisce le stampanti disponibili in una rete locale • Server di comunicazione: permette l’accesso ad altre reti locali o ad Internet • Client: elaboratore che usa delle risorse condivise, messe a disposizione dal server

38. Hardware 011100010111010101000011110 LAN – Sistema operativo di rete • Il sistema operativo non è in grado di gestire le risorse che non appartengono all’elaboratore • Si introduce un nuovo livello nella “struttura a cipolla”: il sistema operativo di rete Sistema operativo locale Sistema operativo di rete

39. Scala

40. MAN = Metropolitan Area Network • Una rete metropolitana è sostanzialmente una versione ingrandita di una LAN • Può coprire un gruppo di uffici, aziende diverse, una città • Può essere pubblica o privata

41. WAN = Wide Area Network • Una rete WAN copre una grande area geografica • Ad esempio, la rete GARR collega tutte le Università italiane • Nella maggior parte delle reti WAN la sottorete di comunicazione è formata da • Linee di trasmissione (che spostano i dati fra i vari nodi) • Elementi di commutazione (router), calcolatori specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione

42. Reti senza filo (wireless) • Sono utili per esempio: • Per gruppo di autocarri, taxi, autobus, … • Soccorsi in caso di eventi disastrosi • Servono per i telefoni cellulari

43. Trasmissione digitale o analogica • Nelle reti locali, la comunicazione tra due computer passa di solito su cavi dedicati • Installati esplicitamente per la rete • Adatti per la trasmissione digitale delle informazioni • Per le comunicazioni su lunga distanza, si cerca di sfruttare le reti di comunicazione esistenti, come ad esempio la rete telefonica

44. Trasmissione digitale o analogica • Sono necessari dei dispositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer Il modem

45. Il modem MOdulazione Segnale digitale Computer Modem Segnale analogico (linea telefonica) Computer Modem Segnale digitale DEModulazione

46. Internet La reti delle reti: collega fra loro reti locali, metropolitane, geografiche e singoli computer di tutto il mondo

47. Internet • 1990: 3000 reti e 200.000 computer (detti host) • 1992: viene collegato il milionesimo host • Agli esordi il numero di host cresce in modo esponenziale mentre in questi anni si osserva un rallentamento, con incremento annuo del del 6% • 2002: hanno accesso ad Internet 457 milioni di persone (di cui 174 milioni negli Stati Uniti)

48. Internet • Una macchina è in Internet se: • utilizza il protocollo TCP/IP • ha un suo indirizzo IP (Internet Protocol) • ed ha la capacità di spedire pacchetti IP a tutte le altre macchine su Internet • È possibile essere in Internet anche in modo temporaneo chiamando un fornitore di servizi Internet (per esempio, mediante un modem) • Si parla di Internet Service Provider (ISP)

49. La famiglia di protocolli TCP/IP Application layer … HTTP FTP SMTP TELNET … DNS TCP UDP Transport layer Network layer IP Link + physical layer

50. Network layer: IP • Internet può essere vista come una collezione di sottoreti diverse (eterogenee) connesse tra loro (internetworking) • La “colla” che tiene insieme le varie sottoreti è l’Internet Protocol (IP) • Permette di trasportare i dati dalla sorgente alla destinazione, sfruttando la presenza di reti intermedie lungo il percorso