LE RETI

1. LE RETI Una rete informatica è un insieme di sistemi di elaborazione messi in comunicazione tra loro

2. Tecnologia delle reti • L’interconnessione tra sistemi coinvolge elementi di diverso tipo: • elettronici, elementi per collegare due o più sistemi; • informatici, SO per supportare la struttura HD • telematici, per sfruttare le caratteristiche di strumenti di • comunicazione già utilizzati per la comunicazione verbale. • Gli utenti delle reti hanno l’esigenza: • di condividere software • di condividere archivi comuni • di comunicare tra dispositivi • di condividere dispositivi (stampanti di rete)

3. Tecnologia delle reti Il modello client/server L’elaborazione client/server viene realizzata per mezzo di un programma utente (client o richiedente) che richiede servizi, come l’accesso ai dati, la stampa o l’esecuzione di altri processi, a un programma server (servente), che li fornisce. Le reti di computer si basano sul modello client/server. La comunicazione ha generalmente la forma di un messaggio al servente da parte del richiedente, che chiede di eseguire un certo lavoro. Il server esegue e restituisce la risposta.

4. Tecnologia delle reti Messaggio: insieme di caratteri e di dati che devono essere trasferiti da un sistema ad un altro; insieme di informazioni organizzate in modo da costituire un’entità completa che può essere trasmessa tra due sistemi di rete. • In una rete di dimensioni limitate ci sono tre ruoli per i computer: • client che usano ma non forniscono risorse di rete • entità paritetica (reti peer to peer) che usano e forniscono • risorse di rete • server che forniscono risorse di rete. Il tipo di sistema operativo di rete utilizzato determina quale di questi ruoli viene svolto da ogni computer appartenente alla rete.

5. Tecnologia delle reti A seconda del SO che utilizzano, le reti si classificano in tre tipi: Reti client/server, in cui sono presenti computer che funzionano da client e uno o più computer che funzionano da server; Reti peertopeer, che non hanno un server per condividere risorse; Reti ibride, che sono reti client/server, ma possono condividere risorse come reti peertopeer.

6. Tecnologia delle reti Reti client/server Caratterizzate dalla presenza di un elaboratore chiamato server i cui compiti fondamentali sono: fornire risorse software, permettere la condivisione di dispositivi e garantire la sicurezza nell’accesso alla rete. Sono reti che funzionano secondo il modello client/server e solitamente il computer più potente ha il compito di server per far fronte alle richieste dei client. Le reti a server dedicato hanno accessi riservati, quindi è necessario possedere i permessi per avere accesso al sistema.

7. Tecnologia delle reti Reti client/server Ogni utente ha un proprio account e per accedere al sistema inserisce login e password, tale autenticazione dell’utente però vale solo per l’uso delle directory stabilite dal server all’atto della creazione del profilo. Solo l’amministratore della rete possiede i permessi di accesso a tutte le directory di sistema per la gestione dell’intera rete.

8. Tecnologia delle reti Reti peer to peer Una rete peer to peer è definita dall’assenza di controllo centrale, per cui non ci sono server e ogni utente può condividre semplicemente le risorse di rete e lo spazio su disco. Generalmente l’acceso alla rete mediante login e password permette all’utente di utilizzare indiscriminatamente dispositivi e directory. I vantaggi sono relativi al risparmio, sia in termini di costi, sia di risorse umane, perché non è richiesto l’amministatore di rete. Gli svantaggi sono relativi alla dimensione della rete che, per funzionare in modo efficiente, deve avere meno di dieci utenti.

9. Tecnologia delle reti Reti ibride Le reti ibride hanno computer che svolgono tutti e tre i ruoli client, server e peer. Questo significa che mentre la maggior parte delle risorse è gestita dal server, gli utenti della rete hanno accesso ad alcune risorse condivise in modo paritetico. Queste reti hanno sia vantaggi delle reti a server dedicato sia delle reti paritetiche. Il livello di controllo è proporzionale all’importanza della risorsa.

10. Tecnologia delle reti Classificazione delle reti per estensione e prestazioni La dimensione che può assumere una rete va dalla rete locale di un ufficio alla rete planetaria, a seconda delle esigenze dell’utente di condividere dati solo con il proprio ufficio, o con persone che stanno a decine di chilometri di distanza. Reti locali LAN: Questi reti coprono aree di dimensioni varianti tra quelle di un ufficio e quelle di una struttura aziendale composta da più edifici. Sono utilizzate soprattutto per consentire ad un gruppo di utenti di condividere i dati o i programmi software utili alle attività dell’azienda, ma possono condividere anche dispositivi hardware come stampanti, modem, scanner.

11. Tecnologia delle reti Reti metropolitane MAN: estensioni delle reti locali in ambito urbano Reti WAN: queste reti hanno dimensioni graficamente estese, da una città all’intero pianeta. Una rete di questo tipo presenta un limite fisico alla velocità di funzionamento, soprattutto perché utilizza l’infrastruttura esistente, cioè quella realizzata per fornire il servizio telefonico.

12. LE RETI Topologie di collegamento (disposizione degli oggetti nello spazio) premessa: i computer in rete vengono detti host o nodi della rete. Definire una tipologia significa progettare nei particolari la configurazione e l’ubicazione dei componenti della rete stessa, e quindi, definire sia la posizione di tutti i nodi, sia tutti i collegamenti fisici da realizzare per connetterli. • Due nodi della rete possono essere messi in comunicazione in due modi differenti: • con una connessione fisica; • con una connessione logica; • Su una stessa tipologia di collegamento fisico è possibile mappare più tipologie di collegamento logico.

13. LE RETI • Topologia a stella • I computer sono connessi ad un componente centrale chiamato Hub. I dati sono inviati dal computer trasmittente attraverso l’Hub a tutti i computer della rete. In caso di guasto ad un nodo, la rete a stella consente l’intervento di correzione del problema sullo specifico nodo, senza compromettere il resto della rete, se il guasto riguarda il centro della rete l’intero sistema è bloccato.

14. LE RETI • Topologia ad anello • I computer sono connessi tramite un unico cavo circolare privo di terminatori. I segnali sono inviati in senso orario lungo il circuito chiuso passando attraverso ciascun computer che funge da ripetitore e ritrasmette il segnale potenziato al computer successivo. In caso di guasto ad uno dei nodi la rete è bloccata completamente

15. LE RETI • Topologia a bus • E’ la topologia più usata per le reti LAN. Il guasto ad un host comporta l’esclusione di una parte della rete. I computer condividono il canale trasmissivo e realizzano una rete di tipo broadcast, in quanto un messaggio inviato ad un host viene ricevuto da tutti gli altri computer in rete.

16. LE RETI Regole per il trasferimento dei dati • Esistono tre tipi di regole di trasferimento dei dati: • linea simplex, per la quale il trasferimento dei dati è monodirezionale, cioè il sistema ricevente non è anche trasmittente • linea half-duplex, comunicazione possibile in entrambe le direzioni, ma un solo sistema per volta può trasmettere (si parla a turno) • linea full-duplex, comunicazione possibile in entrambe le direzioni, si trasferiscono e si ricevono dati contemporaneamente (linea telefonica)

17. LE RETI Tecnologie di trasmissione su linee commutate Linee analogiche: collegamento attraverso modem, utilizzato con la linea telefonica tradizionale. Il modem è un dispositivo che serve per adattare il segnale in uscita dal computer con la linea telefonica (modulazione e demodulazione). Linee ISDN ISDN: standard internazionale predisposto dalle società concessionarie del servizio telefonico per un sistema tipo digitale, consente di integrare la trasmissione di messaggi vocali con quella di dati e immagini (128 Kbps).

18. LE RETI Tecnologie di trasmissione su linee commutate Linee dedicate: linee punto punto che collegano due utenti finali in modo permanente. DSL: è una modalità di accesso alla rete Internet a grande velocità con cui è possibile utilizzare i servizi detti a “banda larga” come la videoconferenza. Tecnologia ADSL: Tecnologia di modulazione che permette la trasmissione di informazioni multimediali ad alta velocità sulle linee telefoniche esistenti su normale cavo telefonico (640 Kbps).

19. ARCHITETTURA DI RETE Le architetture di rete sono organizzate a livelli

20. Architettura di rete Architettura di rete HOST 2 HOST 1 CONNESSIONE SUL MEZZO FISICO ARCHITETTURA DI RETE Nonostante il numero di livelli, il loro nome, il loro contenuto e le funzioni attribuite loro, possano differire tra un’architettura di rete e un’altra, rimane il fatto che tutte le architetture di rete sono strutturate a livelli.

21. ARCHITETTURA DI RETE • Le Architetture di rete sono organizzate a livelli • L’obiettivo di ciascun livello è fornire servizi al livello superiore • Il livello N di un elaboratore comunica con il livello N di un • altro elaboratore mediante il protocollo del livello N • Il numero di livelli, il loro nome e relativo contenuto variano • da rete a rete Le regole e le convenzioni usate nel dialogo tra livelli uguali su due Host differenti sono conosciute come protocolli.

22. ARCHITETTURA DI RETE Il livello N su un Host porta avanti una conversazione col livello N su di un altro Host grazie al protocollo del livello N. Le entità (processi) che effettuano tale conversazione si chiamano peer-entity (entità di pari livello). • Anche se logicamente il livello N di un elaboratore comunica con il livello N • di un altro elaboratore mediante il protocollo del livello N, nessun dato è • trasferito direttamente fra i due livelli • Ogni livello passa, invece, le informazioni da comunicare al livello • sottostante fino a quando non si raggiunge il livello più basso che effettua • fisicamente la trasmissione

23. Livello N Livello N HOST 2 HOST 1 CONNESSIONE SUL MEZZO FISICO ARCHITETTURA DI RETE

24. Host Host Livelli paritetici ARCHITETTURA DI RETE Il dialogo tra due peer entity di livello N viene realizzato attraverso lo scambio di PDU (Protocol Data Unit) composto dalla parte di dati e dall’intestazione specifica del livello.

25. ARCHITETTURA DI RETE Una volta che i dati scambiati attraverso il canale fisico trasmissivo arrivano all’Host destinatario, per farsì che due livelli paritetici comunichino, i livelli più bassi devono passare le informazioni al livello superiore. Ogni livello N comunica con il livello superiore N+1 attraverso un’interfaccia, che permette l’interazione tra due livelli successivi. SDU (Service Data Unit) è il termine con cui si indicano i dati scambiati attraverso l’interfaccia.

26. Host A Host B protocollo MODULO MODULO interfaccia interfaccia protocollo MODULO MODULO interfaccia interfaccia protocollo MODULO MODULO interfaccia interfaccia protocollo MODULO MODULO ARCHITETTURA DI RETE L’architettura di rete è definita dall’insieme dei livelli, cioè dall’insieme dei servizi, interfacce e protocolli che caratterizzano ciascun livello.

27. Decisioni aziendali Manager aziendale Manager aziendale Studio delle specifiche Ufficio tecnico Ufficio tecnico Modulo d’ordine Ufficio ordini Ufficio ordini Mezzo fisico fax ARCHITETTURA DI RETE Esempio: Azienda ordine di un componente elettronico

28. IL MODELLO ISO-OSI Tutto il sistema hardware e software che gira intorno al mondo delle reti è regolato da norme che fanno riferimento al modello OSI (Open System Interconession), realizzato a fine anni ’70 dall’ISO (International Standard Organization). Il modello ISO-OSI fornisce uno standard per le interconnessioni in rete dei vari computer.

29. HOST A HOST B Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Data link Data link Fisico Fisico IL MODELLO ISO-OSI Il modello ISO-OSI è organizzato a livelli (layers): l’intero problema della comunicazione tra due applicazioni è stato scomposto in un insieme di sette livelli, ciascuno dei quali esegue funzioni specifiche.

30. HOST A HOST B Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Data link Data link Fisico Fisico IL MODELLO ISO-OSI Il modello ISO-OSI è basato su sette livelli: ogni livello può comunicare solamente con il livello inferiore e fornisce servizi solo al livello superiore.

31. LIVELLO FISICO Il layer fisico si occupa di trasmettere i dati sui canali di comunicazione e comprende i dispositivi Hardware necessari alle connessioni, pertanto si occupa della trasmissione dei singoli bit da un estremo all’altro dei vari mezzi di comunicazione: doppino telefonico, cavo coassiale, fibre ottiche, onde radio e i satelliti. Dominio dell’ingegneria elettronica

32. LIVELLO LINEA Il Data-Link layer raggruppa i dati ricevuti dal network layer in strutture di bit (dette frame) compatibili con il livello fisico, e viceversa. Inoltre si occupa delle operazioni di verifica ed eventuali correzioni degli errori presenti nel protocollo.

33. LIVELLO RETE I frame a livello rete sono detti Pacchetti. Il principale apparato di interconnessione di rete è il router. Il livello rete si fa carico di scegliere una strada, tra quelle disponibili, per far sì che i pacchetti giungano a destinazione, tramite i router che applicano l’instradamento. I router sono ancora più efficienti degli hub e degli switch, infatti questi dispositivi utilizzano la lettura dell’indirizzo completo del singolo pacchetto per scegliere il nodo intermedio successivo che deve ricevere il pacchetto. Il router per scegliere i nodi intermedi utilizzano una mappa detta tabella di routing.

34. LIVELLO RETE FRAMMENTAZIONE Abbiamo detto che i frame a livello rete sono detti pacchetti In fase di invio di dati, questi vengono passati dal livello trasporto al livello rete, i pacchetti del livello rete se sono troppo grandi ed eccedono la lunghezza massima trasferibile del frame di livello inferiore, vengono frammentati, cioè suddivisi in in parti più piccole. Ciascun pacchetto contiene l’indirizzo di partenza e quello di destinazione.

35. LIVELLO TRASPORTO • Protocolli del livello trasporto: • TCP (Transmission Control Protocol) • UDP (User Datagram protocol) Il livello trasporto gestisce la trasmissione dei segmenti end-to-end. Suddivide i dati provenienti dal livello superiore in segmenti e li trasmette in modo efficiente utilizzando il livello rete (livello inferiore) ed isola da questo i livelli superiori. A questo livello infatti l’esistenza dei livelli inferiori è completamente ignorata, si identifica questo livello come il primo che prescinde dal tipo e dalla caratteristiche della rete utilizzata.

36. LIVELLO SESSIONE Ogni volta che un utente si collega alla rete, deve generalmente effettuare il Login (cioè fornire Account e Password): ogni singolo Login viene anche chiamato Sessione di lavoro, e dura fino alla disconnessione dell'utente dalla rete.Per ogni Login il Session Layer si occupa di negoziare tra i due nodi e fissare i parametri del colloquio (velocità, controllo, errori, tipo di trasferimento simplex, half-duplex o full-duplex, ecc..) ed in seguito di verifcare che questi parametri siano ancora ottimali, modificandoli in caso contrario.

37. LIVELLO PRESENTAZIONE Le informazioni che viaggiano in rete subiscono a questo livello una particolare decodifica, che le trasforma in modo da renderle visualizzabili nei normali dispositivi di output a disposizione degli utenti, tipicamente i terminali video e periferiche di stampa. Il livello presentazione gestisce la conversione dei dati, cioè effettua tutte le opportune conversioni in modo da compensare eventuali differenze di rappresentazione dei dati in arrivo e/o in partenza.

38. LIVELLO APPLICAZIONE Riguarda i cosiddetti programmi applicativi. Questo livello gestisce la visualizzazione dei dati trasferiti. Computer differenti hanno differenti modi per implementare anche una semplice operazione quale può essere quella di spostare il cursore sul video a inizio linea, oppure quella di cancellare lo schermo. Il livello applicazione definisce l’insieme dei protocolli (regole) che standardizzano tali operazioni. Ovviamente tutti i computer in rete devono adeguarsi a questi standard per comunicare.

39. INCAPSULAMENTO L’architettura di rete organizzata secondo il protocollo ISO-OSI rispetta il principio secondo cui la trasmissione di dati tra due host deve avvenire in modo che i dati percorrano la pila di livelli dall’alto verso il basso per il dispositivo che trasmette e, successivamente, dal basso verso l’alto per il dispositivo che riceve i dati. In questi passaggi i dati vengono modificati da ciascun livello Tale operazione viene detta incapsulamento

40. INCAPSULAMENTO • GENERAZIONE DEL DATO (livelli 7, 6, 5) • esempio: un utente genera una e-mail in formato alfanumerico • INCAPSULAMENTO (livello 4) • i dati sono spezzettati in pacchetti e sono spediti al destinatario tali dati sono numerati in maniera sequenziale. Il destinatario, alla ricezione dei segmenti, invia un segnale di avvenuta ricezione se il protocollo è connesso. • AGGIUNTA DELL’INTESTAZIONE O HEADER (livello 3) • Il dato viene inserito in un pacchetto munito di intestazione che contiene gli indirizzi logici (a seconda del protocollo di comunicazione scelto) del mittente e del destinatario. Questa operazione permette agli apparati di rete di smistare i pacchetti

41. INCAPSULAMENTO • AGGIUNTA DELL’INDIRIZZO LOCALE DI RETE (liv. 2) • Ogni apparato di rete inserisce i pacchetti in un frame. Il frame viuene spedito al dispositivo connesso direttamente. Oltre all’intestazione il liivello 2 aggiunge anche un trailer, cioè una coda (codice di rilevamento degli errori) • CONVERSIONE BINARIA (livello 1) • Il frame viene convertito in una sequenza di 0 e 1 per permettere la trasmissione sul mezzo

42. IL MODELLO TCP/IP L’architettura ISO-OSI appena studiata realmente standard di riferimento solo per quanto riguarda i due primi livelli: Fisico e Dati. Per quanto riguardo i livelli più vicini alle applicazioni invece il riferimento è rappresentato dalla suite di protocolli utilizzati da Internet, chiamata TCP/IP. Il nome si riferisce ai due protocolli TCP di livello 4 e IP di livello3, considerati i più rappresentativi dell’intera suite.

43. Applicazione Applicazione Trasporto Presentazione Rete Sessione Fisico Trasporto Rete Data link Fisico IL MODELLO TCP/IP TCP/IP ISO-OSI

44. INTERNETWORKING Obiettivo del TCP/IP: interconnessione di reti (INTERNETWORKING o INTERNET) che fornisce servizi di comunicazione planetaria su reti fisiche di tipo diverso. L’internetworking permette il collegamento tra due host tra loro eterogenei, appartenenti a reti diverse, separati anche da grandi distanze.

45. GLI INDIRIZZI IP Per connettere due reti Wan occorre un dispositivo connesso ad entrambe le reti che sia in grado di trasferire i pacchetti di dati da una rete all’altra: il router. I router effettuano l’operazione di routing (instradamento) dei pacchetti attraverso la rete. Per instradare correttamente i pacchetti i router hanno bisogno di informazioni riguardanti la rete. Ogni host all’interno di una rete è identificato da un indirizzo chiamato IP address.

46. Indirizzo di host Indirizzo di rete GLI INDIRIZZI IP Gli indirizzi IP identificano i computer della rete e sono costituiti da una sequenza di quattro numeri decimali, aventi ciascuno un massimo di tre cifre. Esempio: 193.181.31.43 I quattro gruppi di cifre sono memorizzati su 4 byte, cioè 32 bit, ciascun gruppo è quindi memorizzato su di 1 byte e varia tra 0 e 255. Gli indirizzi IP sono stati introdotti nel 1983, la struttura degli indirizzi è la seguente:

47. Indirizzo di host Indirizzo di rete GLI INDIRIZZI IP L’indirizzo di rete identifica la rete a cui il computer appartiene, l’indirizzo di host identifica il computer della rete. Quindi l’indirizzo IP identifica un host appartenente ad una certa rete. Se una macchina viene spostata in un’altra rete, il suo indirizzamento deve essere cambiato. Gli indirizzi IP sono suddivisi in 5 classi: A, B, C, D, E. La classe di appartenenza è specificata dai primi bit dell’indirizzo.