Corso di Reti di Calcolatori
A.A. 2005-2006
Prof. D. Rosaci
Capitolo Primo:
Introduzione alle Reti
D. Rosaci
Corso di Reti di Calcolatori
Capitolo Primo
Tre Tecnologie in Tre Secoli
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XVIII secolo: Grandi sistemi meccanici, Rivoluzione
Industriale
XIX secolo: Macchine a vapore
XX secolo: Raccolta, elaborazione e distribuzione
delle informazioni di informazioni:
Rete Telefonica Mondiale, Radio, Televisione,
Industria dei Calcolatori, Satelliti per le
Telecomunicazioni
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Capitolo Primo
Raccolta, Elaborazione e Distribuzione
delle Informazioni
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Rapida convergenza di queste tre aree
Causa: esplosione dell’industria dei
calcolatori
Rivoluzione dell’organizzazione: dal concetto
di “Centro di Calcolo” al concetto di Rete di
Calcolatori indipendenti ma interconnessi
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Capitolo Primo
Rete di Calcolatori
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Collezione di Calcolatori automi collegati
Tipi di collegamento: fili di rame, fibre ottiche,
microonde, comunicazioni satellitari.
In una rete non devono esistere chiare
relazioni master/slave tra componenti
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Capitolo Primo
Reti di Calcolatori e Sistemi Distribuiti
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In genere, in una rete di calcolatori, l’utente è
cosciente dell’esistenza dei vari calcolatori
In un sistema distribuito, la rete sottostante è
trasparente all’utente
La trasparenza è assicurata da un opportuno
Software di Rete
Nel sistema distribuito, è il Sistema Operativo di
Rete che si occupa dello spostamento di risorse fra
calcolatori
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Capitolo Primo
Tipologie di Reti: Reti per Aziende
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Lo scopo è di condividere risorse
(programmi, attrezzature, dati), di
raggiungere alta affidabilità e di risparmiare
denaro
Modello diffuso: client/server
Altro scopo: scalabilità
Alla fine, la Rete costituisce un potente
Mezzo di Comunicazione
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Capitolo Primo
Altra tipologia: Reti per le persone
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Scopi:
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Accesso a informazioni remote
Comunicazione uomo-a-uomo
Intrattenimento interattivo
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Capitolo Primo
Aspetti sociali delle Reti
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Contenuti pubblicati nei gruppi di discussione
e nelle bacheche elettroniche: possono
essere inadeguati o offensivi
Possibile anonimia degli autori
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Capitolo Primo
Hardware delle Reti
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Aspetti tecnologici
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Tecnologie di trasmissione
Scala
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Capitolo Primo
Tecnologie di Trasmissione
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Reti a diffusione globale (broadcast)
Reti punto-a-punto
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Capitolo Primo
Reti Broadcast
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Unico canale di comunicazione condiviso da
tutte le macchine della rete
Ogni pacchetto inviato da una macchina
viene ricevuto da tutte le altre
Un pacchetto in genere contiene un indirizzo,
per individuare il destinatario. A volte i
destinatari possono essere tutti i componenti
della rete (broadcasting) o alcuni di essi
(multicasting)
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Capitolo Primo
Reti Punto-a-Punto
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Calcolatori collegati tra loro con connessioni
dirette
Il grafo delle connessioni non è
necessariamente completo
Un pacchetto, per arrivare da una macchina
ad un’altra, può dover attraversare diverse
macchine intermedie
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Capitolo Primo
Scala:
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Macchine Data Flow: calcolatori altamente paralleli
con molte unità funzionali che lavorano sullo stesso
programma
Multicomputer: sistemi che comunicano inviando
messaggi lungo canali molto corti e veloci
Reti vere e proprie: sono connesse in genere da
lunghi cavi. Si distinguono in Reti Locali, Reti
Metropolitane e Reti Geografiche
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Capitolo Primo
Reti Locali
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Local Area Network (LAN)
Reti private all’interno di un singolo edificio o di
un’università, con dimensioni al più di qualche Km.
Dimensioni ridotte: tempo peggiore di
comunicazione conosciuto e limitato
Spesso le macchine sono tutte collegate a un solo
cavo
Velocità di trasmissione: 10-1000 Mbps
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Capitolo Primo
Tipologie di Reti Locali
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Rete a Bus (lineare)
Rete Ring (ad anello)
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Capitolo Primo
Rete a Bus
•In ogni istante una sola macchina è il master e le è
permesso di trasmettere
•A tutte le altre macchine è richiesto di non trasmettere
•E’ richiesto un meccanismo di arbitraggio quando due
macchine vogliono trasmettere simultaneamente
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Capitolo Primo
Meccanismi di arbitraggio nelle Reti a
Bus
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Meccanismo centralizzato: esiste un arbitro
centrale
Meccanismo decentralizzato: ogni macchina
gestisce autonomamente i problemi di
conflitto
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Es: IEEE 802.3 (Ethernet)
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I calcolatori possono trasmettere ogni qualvolta lo
desiderino. Se due pacchetti generano una collisione,
ogni calcolatore attende un tempo casuale e ritenta la
trasmissione
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Capitolo Primo
Reti Ring
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Ogni bit viene diffuso per suo conto, senza
aspettare il resto del pacchetto a cui
appartiene
Meccanismi di arbitraggio:
IEEE 802.5 (IBM Token Ring)
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Capitolo Primo
Reti Broadcast: Allocazione del canale
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Reti statiche: il tempo è suddiviso in “quanti”
ed ogni macchina può effettuare il broadcast
solo quando si presenta il suo quanto
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Comporta spreco di banda quando la macchina
non ha nulla da spedire durante il suo quanto
Reti dinamiche (più efficienti): canali allocati
su richiesta, con arbitraggio
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Capitolo Primo
Metodi di allocazione dinamica
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Centralizzati: c’è una singola entità di
arbitraggio, che determina chi sarà il
prossimo ad avere il canale, sulla base di un
qualche algoritmo interno
Decentralizzati: ogni macchina deve
decidere autonomamente se inviare o no
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Capitolo Primo
Reti Metropolitane
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Metropolitan Area Network (MAN)
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Versione ingrandita della LAN, che usa spesso tecnologie
simili
Può coprire al massimo una città
Può supportare sia dati che voce, e può essere collegata ad
una rete televisiva locale via cavo
In genere ha solamente uno o due cavi e non contiene
elementi di scambio (il progetto è semplificato)
Standard adottato: IEEE 802.6: Distributed Queue Dual Bus
(DQDB)
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Capitolo Primo
Architettura della rete DQDB
•Due bus
•Ogni calcolatore trasmette ai vicini di destra usando il bus
superiore, ai vicini di sinistra usando quello inferiore
•Ogni bus ha un dispositivo che inizializza l’attività di
trasmissione (terminatore)
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Capitolo Primo
Reti Geografiche
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Wide Area Network (WAN)
Può coprire una nazione, o un continente
Si compone di un insieme di macchine host
adibite all’esecuzione di programmi per gli
utenti.
Gli host sono collegati da una sottorete di
comunicazione
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Capitolo Primo
WAN: La sottorete
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Ha il compito di trasportare messaggi da host
ad host
Coinvolge solo gli aspetti puramente
comunicativi: gli aspetti applicativi ineriscono
solo gli host
E’ composta da linee di trasmissione (canali,
dorsali) che spostano bit tra macchine, e da
elementi di commutazione (router)
D. Rosaci
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Capitolo Primo
I router
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Collegano una o più linee di trasmissione
Quando un pacchetto arriva ad un router da una linea, il router
sceglie qual è la linea più conveniente su cui smistarlo
D. Rosaci
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Capitolo Primo
Topologie di Sottoreti
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In genere, non tutti i router condividono un cavo (rete
non completa, ma connessa)
Sottorete a commutazione di pacchetto (Store and
Forward): Quando un pacchetto è ricevuto da un
router, esso è memorizzato finchè non si libera la
linea di uscita da utilizzare
Topologie: Stella, Anello, Albero, Completa
Sono in genere Reti punto-a-punto. Esistono anche
WAN broadcast, di tipo satellitare, in cui ogni router
ha un’antenna satellitare che lo collega ad un
satellite
D. Rosaci
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Capitolo Primo
Reti Wireless
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Le comunicazioni digitali senza filo risalgono
all’idea di Marconi (telegrafo wireless, 1901)
Sono particolarmente utili per collegare
portatili o Personal Digital Assistant (PDA),
ma anche calcolatori fissi in una LAN
wireless
Però le LAN wireless hanno lo svantaggio di
capacità più bassa (1-2 mbps) e di rapporto
di errore più alto
D. Rosaci
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Capitolo Primo
Tipologie di Reti Wireless
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Collegamenti diretti di portatili a LAN (es.,
studente che si connette alla LAN di ateneo)
Collegamenti di portatili a LAN tramite
telefono cellulare (servizio digitale cellulare,
Cellular Digital Packed Data, CDPD)
Soluzioni ibride: una LAN (ad es., su un
aereo) con un router dotato di collegamento
radio
D. Rosaci
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Capitolo Primo
Internetwork
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internet: Collezione di reti differenti, che
usano harware e software differenti,
collegate spesso mediante macchine
(gateway) capaci di eseguire le necessarie
traduzioni.
Es: connessione fra una LAN e una WAN
Esempio eclatante di internet mondiale:
Internet