Parte V Reti di calcolatori 1 Rete di calcolatori Rete di calcolatori: complesso sistema di collegamento delle unità di elaborazione che consente a queste di scambiarsi dati e di cooperare: aspetti organizzativi e strutturali della rete, tecnologie per la trasmissione di dati, software applicativo per l’utilizzo dei servizi offerti. 2 …..meno formalmente • Rete = Insieme di “fili” che si intrecciano. Ogni punto di intersezione è un nodo. • “Fili”: cavi elettrici, cavi del telefono, fibre ottiche, onde radio. Permettono la trasmissione di informazioni: filmati, immagini, fotografie, suoni, testi. 3 Terminologia • Nodo: termine generico per indicare dispositivo collegato alla rete: – gestione dell’attraversamento dei nodi intermedi. • Indirizzo: permette l’identificazione di ciascun nodo: – identificativo all’interno della rete locale, – identificativo all’interno della rete geografica. • Protocollo: insieme di regole per permettere la comunicazione. 4 Storia • primo esempio di trasmissione dati a distanza: alfabeto Morse (1844), • primi collegamenti via cavo o linea telefonica di terminali remoti (essenzialmente tastiere) a computer (anni 1940), • primi collegamenti di computer tra di loro (anni 1970), • crescita delle reti locali (sistemi di collegamento di estensione limitata ad altissima velocità), • diffusione delle reti geografiche (interconnessione a grande distanza di reti locali e di singoli elaboratori), • fenomeno Internet. 5 ….. • Costi esosi in CPU • Multiutenza con mainframe (sicurezza??) • Passaggio al personal 6 Elaborazione distribuita • Più sistemi di classe diversa sono collegati in rete e su ciascuno vengono eseguite le porzioni di una stessa applicazione che più si adattano alle caratteristiche specifiche di ciascuna macchina. 7 Modello architetturale client/server • Il modello client/server è una forma di elaborazione distribuita. Le applicazioni sono divise in tre parti fondamentali: – presentazione, – logico-funzionale (cosa fa l’applicazione), – gestione dati. • Queste parti possono risiedere su due distinti moduli: – front-end (client): eseguito su un elaboratore dotato di interfaccia grafica e in uso all’utente, – back-end (server): fornisce servizi a più moduli frontend. • Per l’utente la distribuzione dell’elaborazione su una o più macchine è assolutamente trasparente. • Il server elabora le richieste di servizio dai client. 8 …..continua • Modulo client: – – – – • interfaccia utente, grafica, parti applicative che integrano quelle del server, applicativi personali. Modulo server: – – nucleo degli applicativi integrati nel client, gestione dei dati condivisi. rete presentazione logico-funzionale Client logico-funzionale gestione dati Server 9 …..continua • Le parti front-end e back-end delle applicazioni risiedono su sistemi elaborativi distinti e interconnessi grazie alle tecnologie di rete. • Le parti applicative residenti sui sistemi front-end e back-end si integrano a vicenda. • La suddivisione nei due moduli è compiuta in modo tale da sfruttare le caratteristiche peculiari delle due categorie di sistemi contributo specializzato e ottimizzato. 10 …..continua • Vantaggi – riduzione del carico sui sistemi centrali, – razionalizzazione del formato dei dati e aumento delle garanzie di sicurezza e integrità, che risultano tutti controllati dal software del server, – incremento della flessibilità del sistema. • Svantaggi – ricorso all’uso di reti ad alta velocità – aumento degli oneri di gestione, in assenza di una gestione centralizzata e standardizzabile. 11 Architettura di rete • L’architettura di rete : – gestisce la complessità della rete tramite una organizzazione del software e dell’hardware di rete in una struttura a livelli: • ISO/Open System Interconnection • TCP/IP (= Transmission Control Protocol/Internet Protocol) • È necessario definire uno standard per la compatibilità tra sistemi eterogenei 12 …..continua • Un’architettura di rete stabilisce una gerarchia di livelli indipendenti che contengono moduli atti a eseguire funzioni specifiche. livello vicino all’uomo interfaccia interfaccia protocollo liv.n+1 livello n+1 livello n+1 interfaccia interfaccia protocollo liv.n livello n livello n interfaccia interfaccia livello vicino alla macchina 13 Livelli nell’ISO/OSI 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Network 2 Dati 1 Fisico • Applicazione: definisce le specifiche dei programmi che consentono all’utente di sfruttare la rete. • Presentazione: i dati trasmessi vengono tradotti/convertiti in formati adatti per il sistema/applicazione di destinazione. • Sessione: stabilisce e controlla il dialogo tra due programmi applicativi su due nodi della rete e il conseguente scambio di dati. • Trasporto: controlla il trasferimento dei dati al nodo di destinazione prevedendo una eventuale frammentazione (PDU), controllo, correzione errori, ricomposizione nel corretto ordine dei pacchetti. • Rete: provvede all’instradamento dei pacchetti a destinazione. • Collegamento Dati: si occupa della trasmissione dei dati (affidabilità e controllo degli errori). • Fisico: definisce gli aspetti elettrici, meccanici e funzionali del collegamento fisico tra i nodi della rete (caratteristiche cavi, connettori e codifica dei bit per la loro 14 trasmissione). …continua 7 Applicazione 6 Presentazione 5 Sessione 4 Trasporto 3 Network 2 Dati 1 Fisico • PDU: (Protocol Data Unit) dati imbustati • PCI: (Protocol Control Information) informazioni di controllo 15 Livelli nel TCP/IP Sessione di terminale remoto File Transfer Protocol telnet, ftp http smtp, snmp Posta elettronica TCP IP Il protocollo TCP: nel computer di partenza suddivide il messaggio in pacchetti numerati e invia le diverse parti corredate dall’indirizzo IP; nel computer di destinazione provvede a ricomporre il messaggio, garantendo anche la correttezza e l’integrità dell’informazione. Gestione di apparati di rete HyperTextTransfer Protocol 16 …..continua • Protocollo IP: si occupa di identificare i percorsi e gli indirizzi dei nodi nella rete oltre a gestire la trasmissione fra il computer che invia i dati e quello che li riceve. • Indirizzo IP (host number): è composto da un insieme di quattro numeri separati da punti e ogni numero può andare da 0 a 255 (Esempio: 193.181.31.43 = computer.sottorete.rete.zona). Spesso ad essi si associa un nome (Esempio: lucilla.dsi.unifi.it). • La corrispondenza tra indirizzo numerico e simbolico è stabilita dal Domain Name Server, un sistema di controllo degli indirizzi che risiede su vari server. 17 Domini e sottodomini it unifi dsi lucilla unipi psico luzzy 18 Classificazione delle reti LAN: permettono il collegamento di elaboratori all’interno di un edificio o un insieme di edifici su un singolo comprensorio privato • • • • breve distanza tra i dispositivi collegati, velocità di comunicazione, basso tasso di errore, condivisione di risorse. MAN: reti pubbliche di estensione limitata all’ambito urbano, gestore pubblico • Esempio: reti civiche. 19 …..continua WAN: di dimensioni geograficamente estese, permettono di collegare un numero molto elevato di computer a livello nazionale. GAN: reti globali a livello planetario che ricorrono ai satelliti per collegamenti tra paesi e continenti diversi. Gli ultimi tre richiedono un gestore di servizio pubblico di trasmissione dati (network provider) per poter disporre dei necessari canali trasmissivi. 20 Gerarchia e interconnessione GAN WAN WAN MAN LAN MAN LAN LAN LAN LAN LAN 21 Trasmissione delle informazioni • Il computer elabora dati in forma digitale (0,1) • MODulatore DEModulatore (velocità bps) Un cavo telefonico o le onde radio si servono di segnali di tipo analogico (segnali modulati che variano con continuità in funzione del tempo) Integrated Services Digital Network: sistema che trasmette direttamente le informazioni in forma digitale (modem terminal adapter). 22 23 Linee • Linee commutate – collegamenti saltuari previa composizione del numero. • Linee dedicate – collegamenti permanenti affidabili. 24 Storia • 1969: ARPANet (risultato di un progetto di ricerca del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti) per interconnettere vari ministeri e organismi militari: – condivisione di informazioni, – accesso a distanza a risorse di calcolo, – mantenimento delle comunicazioni in caso di attacchi (presenza di cammini alternativi) • 1973: connessioni internazionali ad ARPANet 25 …..continua • 1980: formazione di quattro grandi reti: USENET, BITNET, CSNET, NSFnet • 1982: il TCP/IP diviene il protocollo standard di ARPANet • 1983: nasce Internet dalla separazione di ARPANet dalla parte militare 26 Internet • Internet = Interconnected networks • Internet : rete globale (rete delle reti) – una rete è un sistema chiuso che presenta difficoltà a comunicare con le altre, – se un computer di una rete ha un accesso ad internet anche tutti quelli ad esso collegati possono avervi accesso. 27 La rete 28 Vantaggi Vs. Svantaggi • • • • Collegamento di decine di migliaia di reti in tutto il mondo Economia di scala Assenza di un unico ente di gestione Ritmo di crescita vertiginoso 29 Ancora sugli indirizzi • Ogni nodo della rete è identificato da un unico indirizzo IP • Gli indirizzi IP sono assegnati da un’unica autorità, organizzata a livello gerarchico, con ramificazioni in tutti i Paesi • Gli indirizzi IP sono divisi in cinque classi 30 …..continua network 0 1 0 network 1 1 0 1 1 0 1 host 1 1 1 1 host network host multicast address reserved for future use 31 …..continua • Ai nodi Internet sono associati i nomi che vengono tradotti in indirizzi numerici dal Domain Name System – i nomi sono raggruppati gerarchicamente e raggruppati per domini – un dominio identifica una struttura per cui esiste un unico ente delegato all’assegnazione dei nomi – sotto ogni dominio si trova una gerarchia di sottodomini per i quali enti locali sono delegati alla gestione della registrazione dei nodi nel DNS 32 Esempi di domini • • • • • • • Italia: it Germania: de Francia: fr Svizzera: ch Regno Unito: uk Canada: ca Stati Uniti: com, org, edu, gov, mil, int, net 33 Intranet/Extranet • Intranet: reti private aziendali basate sulle tecnologie di Internet, collegate a o totalmente isolate da Internet (banche) – condivisione di informazioni, – distribuzione di risorse, – problema della sicurezza con accessi ad Internet • firewall: • Extranet: parte della rete Intranet resa accessibile ad esterni 34 World Wide Web • 1980: nasce il WWW presso il Centro Europeo per le Ricerche Nucleari di Ginevra • WWW è un ipertesto distribuito – portata mondiale – organizzazione delle informazioni in modo ipertestuale – i link possono portare a pagine sullo stesso server o su un altro in modo totalmente trasparente 35 Terminologia • Ipertesto: documento testuale in formato elettronico “non sequenziale” • Sito: insieme delle informazioni, organizzate come un ipertesto e residenti su un computer 36 …..continua • L’architettura del WWW prevede una parte client e una server – un programma client (browser) è in grado di visualizzare documenti testuali, grafica, informazioni multimediali ricevute dal server con cui comunica tramite HTTP • HyperText Transfer Protocol: protocollo standard utilizzato per la trasmissione delle informazioni 37 …..continua • La pagina inviata dal server è in formato HyperText Markup Language – file ASCII con informazioni di controllo per l’impaginazione del testo, per la definizione dei link, etc. • link è formato dall’indirizzo di rete del server e l’identificativo del file contenente la pagina associata al link (nascosto) <a href=“http:///www.dsi.unifi.it/~poneti/> Collegamento sito</a> Collegamento sito 38 …..continua ftp • URL (Uniform Resource Locator): telnet indirizzo per ogni tipo di risorsa http residente sui vari computer collegati alla rete – tipo://host.dominio/path/filename – Esempio: file nel http://www.dsi.unifi.it/∼elisa/informatica indirizzo file ABC del server system 39 Il Browser • • • Strumento per la navigazione Il browser interpreta l’HTML Esempi: Mosaic, Netscape Navigator, Internet Explorer Cosa Accade: • – – – – Connessione Richiesta Risposta Termine ⇔ Messaggio di errore 40 ….continua • Connessione – Il client invia un richiesta di connessione al server: Connecting to… • Richiesta – Se la connessione viene stabilita il client specifica al server il protocollo da applicare e l’oggetto richiesto • Risposta – Se il server riesce a soddisfare la richiesta la transazione viene eseguita: status line • Termine – La connessione è chiusa e il browser mostra quanto ha recuperato: Document Done 41 Barra dei menu Pulsanti standard Barra dell’indirizzo Barra del titolo 42 Indietro e Avanti :consentono di visualizzare la pagina precedente e la pagina successiva visitate nel corso della navigazione Termina: interrompe il caricamento di una pagina dalla rete Web al computer dell’utente Aggiorna: aggiorna il contenuto di una pagina Pagina iniziale: permette di tornare alla pagina impostata come home page di inizio della navigazione 43 Cerca: visualizza Microsoft Search Assistant e il motore di ricerca impostato Preferiti: visualizza un elenco di siti di frequente consultazione (bookmark) Stampa: invia una pagina alla stampante 44 45 Laboratorio • Internet Explorer 5 flash APOGEO – – – – – – – – Cap. 2 Cap. 3 Cap. 4 Cap. 5 Cap. 6 Cap. 7 Cap. 8 Cap. 9 46 Navigazione nel Web 47 …..continua • Le operazioni da compiere per consultare siti Internet navigando tra i computer e le pagine presenti nel WWW: 1. Collegarsi all’ISP, fornitore della connessione a internet, componendo il numero telefonico (tramite modem). Entrati nella rete (Login e Password) attivare il browser: digitare l’URL di un sito nella casella dell’indirizzo. 48 Fase 1 49 …..continua 2. La richiesta dell’utente percorre la rete fino ai server interessati, seguendo il percorso più efficiente tra le migliaia disponibili che collegano tra loro i server che costituiscono i nodi della rete. 50 Fase 2 51 …..continua 3. Il server esamina la richiesta e trasmette i dati richiesti al computer dell’utente usando un testo scritto con il linguaggio HyperText Marked Language, contenente codici che sono interpretabili dal browser. Il messaggio di ritorno può seguire anche percorsi diversi sui nodi della rete, secondo il criterio del percorso più efficiente. 52 Fase 3 53 …..continua 4. Quando i dati trasmessi raggiungono il computer dell’utente, il browser trasforma il codice HTML in una pagina grafica e la visualizza sul monitor. 54 Fase 4 55 Il ciclo continua • Le fasi dalla 2 alla 4 si ripetono spostandosi tramite i link. 56 …..continua 57 ….continua 58 I motori di ricerca • Un motore di ricerca è un sito particolare, progettato per restituire un elenco di siti che riguardano un argomento scelto – Vantaggi: • Gratuiti • Accorciamento dei tempi di ricerca – Svantaggi: • Priorità fasulle 59 Tipi di Motori • Parassiti – non dotati di un archivio • Search Engine – il crawler scandaglia il Web acquisendo pagine (memorizzate seguendo dei gruppi di interesse specifico) – Esempi: All the Web, Altavista • Directories – Strutturati per categorie ed argomenti – Riportano un unico riferimento per sito – Esempi: Yahoo!, MedHunt 60 …..continua • Misti – Esempio: Lycos • Metacrawler – Esempio: All 4 One • Nuova generazione – attuano tecniche più raffinate per valutare: • Pertinenza • Qualità – Esempio: google 61 Raffinare la ricerca • Ricerca Avanzata: – OR: tutte le citazioni che contengono almeno uno dei due termini – AND: tutte le citazioni che contengono tutti i termini – NOT: escludere le citazioni che contengono il “termine negato” – NEAR: tutte le citazioni che contengono i termini indicati “vicini” tra loro 62 Servizi di rete • Programmi in esecuzione su elaboratori distinti e collegati si scambiano informazioni di controllo e dati (elaborazione distribuita): – posta elettronica; – usenet news; – file transfer; – terminale virtuale; – condivisione di risorse; – downloading; – comunicazione tra utenti; – banche dati on-line. 63 Posta elettronica • E-mail: consente lo scambio di corrispondenza tra utenti di sistemi collegati in rete: – è necessario specificare l’indirizzo del destinatario username @ dominio • username è unico nel dominio e rappresenta l’identificativo del destinatario • nome del dominio del server dove è aperto il relativo account • Esempi: [email protected] [email protected] 64 …..continua – ambiti di scambio: • all’interno di uno stesso elaboratore multiutente, • all’interno di una rete di elaboratori multiutente, • in Internet. – il tempo di recapito del messaggio dipende da: • carico degli elaboratori, • velocità e carico delle linee di trasmissione attraversate, • numero di nodi intermedi da attraversare. 65 Invio/Ricezione di un messaggio un utente invia un messaggio al proprio server specificando l’indirizzo del destinatario il server del destinatario lo memorizza nella casella postale SMTP il server lo spedisce, attraverso la rete al computer dove risiede la mailbox del destinatario POP il destinatario si connette alla rete tramite il proprio server, controlla la casella postale e scarica il messaggio 66 …..continua • Simple Mail Transfer Protocol: fissa le regole del formato di un messaggio elettronico e come deve essere trasportato e consegnato • Post Office Protocol: protocollo usato nelle comunicazioni fra un server e l’utente • Multipurpose Internet Mail Extension: protocollo di trasmissione che offre un sistema di codifica-decodifica di file binari 67 • Il software che gestisce la posta elettronica si basa su un’architettura client/server: – Client: mediante interfaccia grafica permette all’utente di digitare e inviare messaggi con eventuali attachment. – Server: mail server gestisce l’invio e la ricezione di messaggi. 68 69 70 71 Alcune parti di un messaggio • • • • • • • • From Date To Subject Message-Id Received Reply-To Attachments 72 73 Laboratorio Internet Explorer 5 flash APOGEO – – – – – – – – – – Cap. 10 Cap. 11 Cap. 12 Cap. 13 Cap. 14 Cap. 15 Cap. 16 Cap. 17 Cap. 18 Cap. 19 74 Mailing list • permette lo scambio di informazioni all’interno di gruppi di utenti interessati ad un medesimo argomento • su un server (listerv) della rete viene installato un programma (Es. LISTERV, Majordomo) che ha in memoria una lista di distribuzione in cui sono riportati gli indirizzi di posta elettronica degli abbonati e spedisce a essi tutti i messaggi che vengono indirizzati alla lista 75 …..continua • Abbonamento a una mailing list: – Invio di un messaggio al listerv con un comando per l’iscrizione • Invio di messaggi: – Utilizzare l’indirizzo missive 76 Esempio • Mailing list pippo: – Tipo lista: accesso controllato – Messaggio di adesione: SUBSCRIBE – Indirizzo server: [email protected] – Indirizzo missive: [email protected] – Moderatore/Coordinatore: [email protected] 77 Usenet • Newsgroup: “bacheca elettronica” dove è possibile affiggere e leggere messaggi, porre domande e fornire risposte • Usenet: insieme di newsgroup • Non è centralizzato e ogni messaggio inviato a un newsgroup viene “pubblicato nelle varie bacheche” gestite dai vari news server tra loro collegati. 78 Internet Relay Chat • Conversazione, scritta, in tempo reale tra un gruppo di persone • Interfaccia client – conversazione in corso – propri interventi e comandi al client • Server IRC – creazione/collegamento, chiusura canale 79 …..continua • La conversazione in linea è normalmente uno scambio di messaggi scritti con la tastiera e visualizzabili sullo schermo: – sito internet come deposito di messaggi – gruppo di utenti che partecipano collegandosi da punti qualsiasi di internet 80 Videoconferenza • È l’interazione in tempo reale, verbale e visiva, tra un gruppo di persone fisicamente distanti • Tramite internet: – – – – opportuno software scheda audio microfono videocamera 81 File transfer • Il trasferimento di file consente la copia di file tra due elaboratori collegati in rete • Il protocollo utilizzato è FTP • Il client connette il computer dell’utente al server e invia comandi a quest’ultimo che risponde di conseguenza 82 …..continua • Utente registrato: – username e password • Utente generico: – anonymous e indirizzo di email 83 84 multimedia218 85 Terminale virtuale • Il servizio telnet permette di collegarsi a un computer remoto utilizzando il proprio computer come se fosse un terminale • Utilià: – Elaborazioni a distanza – Accesso ad archivi • Ricerca bibliografica: Online Public Access Catalogue 86 Condivisione risorse • Dischi: utilizzo della rete per accedere a un’unica copia di dati e programmi residenti su un singolo server • Stampanti: viene gestita una coda di attesa per i file che fanno richiesta della stampante in rete • Fax: – invio al fax server che inoltra i messaggi – ricezione del fax come attachment a un messaggio di posta elettronica 87 …..continua • Downline loading o downloading: apparecchiature collegate alla rete che non contenendo localmente il software lo caricano da un server tramite la rete 88 Commercio Elettronico • E-commerce o E-business utilizza le pagine Web come vetrina virtuale per la presentazione di prodotti e la rete come mezzo per effettuare vendite o acquisti in linea di prodotti o servizi 89 …..continua • Vantaggi: – Globalità – Riduzione costi – Abbattimento frontiere • Svantaggi: – Sicurezza • Autenticazione operatori • Riservatezza • Codifica comunicazioni 90 Banche dati on-line • Il termine banca dati denota un sistema la cui consultazione è aperta a utenti che ne facciano richiesta. • Organizzazioni specializzate – raccolgono e selezionano le informazioni – le sintetizzano e le standardizzano – le indicizzano – le organizzano e registrano su supporti idonei alla distribuzione 91 …..continua • La consultazione delle basi di dati può essere compiuta da un elaboratore connesso in rete utilizzando un opportuno linguaggio di interrogazione • Possibili trasferimenti file e copia delle informazioni reperite localmente sulla propria macchina 92 …..continua • Chimica: – Chemical Abstracts – SciFinder Scholar • Mediche: – Medline • Alcuni siti offrono accesso e interfacce per le interrogazioni – PubMed • ……… 93 Internet Service Provider • Fornitori del servizio Internet: – contatti con gli organismi nazionali di registrazione dei nomi dei nodi e di assegnazione degli indirizzi, – accordi con i gestori di altri nodi della rete per il collegamento dei canali trasmissivi dei quali bisogna pagare il costo al network provider 94 …..continua 1. Nome utente 2. Password 3. Numero telefonico di accesso 4. Nome del computer host del provider e nome di dominio 5. Indirizzo del server DNS 95 …..continua • Criteri di valutazione ISP: – Connessione PPP • Assegna a ogni collegamento telefonico un numero identificativo al computer utilizzato dall’utente rendendolo visibile su tutta la rete per l’intera durata della chiamata – Localizzazione nel distretto telefonico – Pieno accesso ai servizi – Velocità di collegamenti in linea commutata – Disponibilità collegamenti – Velocità di collegamento provider/Internet 96 Collegamento a un ISP 97 98 …..prima di navigare in Internet….. • Creazione connessione • Configurazione connessione • Accesso 99 Creazione connessione – linea commutata • Stipula di un abbonamento con un provider • Explorer Strumenti Opzioni Internet….. • Connessioni Aggiungi 100 101 102 103 104 105 106 Configurazione connessione 107 108 109 110 111 112 Accesso 1. Installazione hardware 1. 2. 3. Installazione del software di comunicazione Attivazione dialer 1. 4. 5. modem collegato al computer e alla presa telefonica Compone il numero sul modem e instaura le comunicazione utilizzando i protocolli propri della rete Specifica username e password Utilizzo dei servizi tramite appositi software 113 114 …..continua (era il 46) • Navigazione off-line 115