Reti di calcolatori - Dipartimento di Matematica e Informatica

Reti di calcolatori
... e Internet
lezione 06
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La rete e l'Informatica distribuita
 Storia
 Internet
 Il
e I protocolli
www
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2
Reti di calcolatori
Due principali categorie di reti:

LAN (Local Area Network) e

WAN (Wide Area Network)
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LAN: per la condivisone di
risorse
pc
stampante
pc
pc
PC del capo
pc
bus
stampante
lettore dat
cd-drive
Ethernet
Reti e Informatica Distribuita





Anni90, l’era dell’Informatica distribuita
PC con prestazioni migliori delle macchine piu` potenti degli
anni ‘80.
• Progresso delle telecomunicazioni: possibilità di disporre di
“mezzi” di comunicazione sempre più efficienti
• Sistema distribuito: insieme di risorse computazionali
collegate tra di loro attraverso una rete
Obiettivi:
–
–
–
–
–
–
• decentralizzazione del calcolo
• distribuzione dell’attivita`
• condivisione: utilizzo ottimale di risorse
• comunicazione
• cooperazione tra utenti/programmi
• affidabilita
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
Realizzazione e diffusione di sistemi operativi
e applicazioni sempre piu` orientati alla rete:
–
–
–
–

• Unix/Linux
• Windows ...
• Mac Os
• etc.
Affermazione di modelli di interazione tra
programmi distribuiti: architetture “clientserver”
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WAN
 Collegano
elaboratori molto distanti fra
loro;
 funzionano usando reti locali come
sottoreti e collegamenti tramite rete
telefonica (o altro)
 permettono la computazione distribuita
 ... sono piu’ complesse e problematiche
delle LAN
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router
termina
remoti
rete locale
Host
Host
terminali
locali
rete
geografica
Host
terminali
locali
teminali
remoti
Cos'è il
World-Wide Web (WWW)?
CERN (1989)
Progetto di integrazione in forma ipertestuale delle risorse esistenti in
INTERNET
WWW è un insieme di protocolli e di standard usati per accedere alle
informazioni presenti sulla rete internet in modo trasparente.
Visto da casa:
Definizione di “rete”?




infrastruttura di comunicazione (link satellitari,
cavi transoceanici, collegamenti in fibra ottica,
...)
hardware per collegare i computer alla rete
(schede, cavi, ...) in LAN
dispositivi per collegare le LAN in una WAN
(modem, router)
i protocolli (e.g. TCP/IP Transmission Control
Protocol / Internet Protocol)
da casa ... si passa attraverso un provider
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Protocollo di comunicazione
 Bisogna
specificare tutti gli aspetti della
comunicazione:
– Aspetti fisici
– Aspetti logici
 Gerarchia
di protocolli
– Ogni protocollo si appoggia su uno più
basso e offre “servizi” ad un livello più alto
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Internet
 Rete
aperta
 Logicamente una sola rete Fisicamente
milioni di reti
 Unico protocollo per I livelli intermedi di
comunicazione (TCP\IP)
 Standad “di fatto”
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Internet - storia
• USA 1968: esigenze militari di sicurezza: il controllo dei missili
nucleari deve essere garantito anche in caso di attacco delle
basi principali:
ARPA
(Advanced Research Projects Agency)
Soluzione:
 Nessun controllo centralizzato ma distribuzione e
replicazione delle possibilita` di controllo in piu` punti del paese
interconnessi
 capacita` di scegliere percorsi diversi in base allo stato della
rete (quali macchine e linee sono ancora vive ?) => protocollo
IP
 Settembre ‘68: Nasce ARPANet (4 nodi, omogenei tra loro)
 Dicembre ‘68 7 Nodi

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Internet - storia
 1983
la Difesa US impone lo standard
TCP\IP
 Milnet si separa da Arpanet
 DARPA finanzia Berkeley Unix (socket)
 1985 NSF realizza la prima backbone di
Internet
 1990 Boom
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Architetture di Rete a livelli:
il modello ISO/OSI (International
Standard Org./Open System Interconnection)



Soluzioni “MONOLITICHE” non sono adeguate:
• Per consentire l’eterogeneita`
• Per essere aperti verso future soluzioni
tecnologiche
7 livelli (layer): Application, Presentation, Session,
Transport, Network, Data Link, Physical.
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Internet Protocol Suite
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7) Application layer (livello applicazione):
è il livello più vicino all'utente e si occupa di fornire i servizi di
rete (ad esempio il traferimento di file o la posta elettronica).
Tra i protocolli che fanno parte di questo livello abbiamo:
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) il quale si occupa del
trasferimento dei messaggi di posta elettronica, HTTP
(Hypertext Transfer Protocol) per l'interconnessione con siti
web, TELNET il quale svolge le operazioni necessarie a
creare una sessione con un host remoto, FTP (File Transfer
Protocol) che permette il traferimento dati attraverso la rete
tra due host, POP3 (Post Office Protocol v3) per il download
dei messaggi di posta, IMAP (Internet Mail Access Protocol)
un protocollo relativo alla posta, ma più avanzato e
complesso, NNTP (Network News Transfer Protocol) che
permette di leggere e scrivere informazioni su Usenet;
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6) Presentation layer (livello presentazione)
gestisce le conversioni tra formati di dati, cioè definisce una
codifica indipendente dalla macchina utilizzata allo scopo di
creare un formato standard comprensibile da tutti. Se
necessario, sono utilizzate anche la funzioni di compressione
e crittografia
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5) Session layer (livello sessione)
definisce le regole per aprire e chiudere una connessione
logica riguardante il trasferimento dati tramite protocolli di
connessione e comunicazione. In questo layer sono svolte
anche funzioni di sicurezza al fine di garatire che due host
siano autorizzati a comunicare tra loro. Tra i protocolli di questo
layer troviamo NFS (Network File System), RPC (Remote
Procedure Call), X Window;
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4) Transport layer (livello trasporto)
assicura la corretta trasmissione dei dati segmentando
il flusso proveniente dal livello superiore in porzioni di
dimensione prevista dal supporto utilizzato dalla rete.
Inoltre fornisce un riscontro delle trasmissioni e nel caso
in cui si verifichino errori provvede a reinviare i dati. I
protocolli caratteristici di questo layer sono TCP e UDP;
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3) Network layer (livello rete)
si occupa di trovare il percorso migliore per il trasferimento
dati tra host. Suddivide i dati in pacchetti che verranno poi
instradati in un determinato percorso stabilito tramite degli
algoritmi che analizzano le condizioni di traffico della rete.
Tra i protocolli che sono coinvolti nelle funzioni svolte da
questo livello abbiamo: IP (il quale si occupa
dell'instradamento dei dati) e ICMP (si occupa della
gestione degli errori ed il controllo dei messaggi) e protocolli
di routing quali ad esempio RIP (Routing Information
Protocol), IGP (Internet Gateway Protocol), oppure OSPF
(Open Shortest Path First);
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2) Data link layer (livello collegamento dati)
provvede ad organizzare i dati in blocchi di
lunghezza predefinita chiamati frame ed effettua i
primi controlli sulla validità tramite CRC (Cyclic
Redundancy Check). Inoltre in questo strato sono
definite le tecniche di sincronizzazione cioè le
modalità per evitare che siano inviati dati ad una
velocità incompatibile alla capacità di acquisizione
del destinatario oppure che in una trasmissione
bidirezionale i due nodi trasmettano
contemporaneamente. Il Data link layer è suddiviso
in due sottostrati: LLC (Logical Link Control) il quale
si occupa del controllo errori e lavora a con il
Network layer e MAC (Media Access Control) che
fornisce l'accesso al mezzo trasmissimo (il cavo) e
lavora quindi a stretto contatto con il Physical layer;
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1) Physical layer (livello fisico)
gestisce l'interazione tra il computer e il mezzo
trasmissivo e si occupa della conversione tra bit e
segnali.
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Ogni livello offre al livello sopra la soluzione
di una particolare classe di problemi,
sfruttando i servizi offerti dal livello
sottostante.
 Interfacciamento standard tra livelli.
Internet :
livello 3: protocollo IP
livello 4: protocollo TCP
 estensione mondiale
 eterogeneita` di nodi e protocolli
 sistema di indirizzamento globale (indirizzi
unici): potenziale interazione tra qualunque
coppia di nodi connessi alla rete

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Le informazioni che vengono scambiate da un layer all'altro sono chiamate
PDU (Protocol Data Unit). I dati del livello superiore vengono incpasulati come
informazioni dallo strato inferiore.
Un esempio di processo:
1. I dati utente (Es. E-mail) vengono convertiti in un formato dati trattabile via
rete;
2. I dati convertiti, a loro volta vengono trasformati in segmenti, quindi spediti
tramite TCP o UDP ad un host remoto;
3. I segmenti vengono quindi incapsulati in pacchetti ai quale viene aggiunto
l'indirizzo di partenza e di destinazione;
4. I pacchetti sono convertiti in frame a seconda del mezzo trasmissivo;
5. I frame sono convertiti in bit ed inviati via cavo.
Processo che dal punto di vista di Layer e PDU è il seguente:
[Dati] - in Application
[Dati] - in Presentation
[Dati] - in Session
[TCP o UDP Header][Dati] - in Transport (PDU = segmenti)
[IP Header][Dati] - in Network (PDU = pacchetti)
[LLC Header][Dati] - in Data Link (LLC) (PDU = frame)
[MAC Header][Dati] - in Data Link (MAC) (PDU = frame)
[010101] - in Physical (PDU = bits)
Una volta che i dati sono giunti a destinazione il processo viene ripetuto in
senso inverso. Ogni layer estrae i dati che deve elaborare estrapolandoli dal
relativo PDU.
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TCP/IP
Alcuni termini utilizzati
 commutazione di pacchetto
 routing (hop)



indirizzi Internet (e.g. 158.110.147.1) ... come
i numeri di telefono
indirizzi simbolici (e.g. www.uniud.it)
DNS
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What Is My IP Address - WhatIsMyIP.com
Your IP Address Is: 158.110.144.65
Whats My IP Address?
Our visitors need to know their IP address for many reasons including gaming, tech support, remote desktop connection, proxy detection, anonymity, or simply to see
if their address has changed. Visitors often come here to do an IP Address Lookup to find the location of an IP address. Some folks might've gotten a spam email and
want to learn How To Trace An Email. Others might ask themselves How Do I Change My IP. Whatever your reason for visiting, welcome. If you don't find what
you're looking for, please Join The What Is My IP Address Forum where you can post your questions and get personal responses.
Internet Protocol Address:
This number is an exclusive number all information technology devices (printers, routers, modems, et al) use which identifies and allows them the ability to
communicate with each other on a computer network. There is a standard of communication which is called an Internet Protocol standard. In laymans terms it is the
same as your home address. In order for you to receive snail mail at home the sending party must have your correct mailing address (IP address) in your town
(network) or you do not receive bills, pizza coupons or your tax refund. The same is true for all equipment on the internet. Without this specific address, information
cannot be received. IP addresses may either be assigned permanently for an Email server/Business server or a permanent home resident or temporarily, from a pool of
available addresses (first come first serve) from your Internet Service Provider. A permanent number may not be available in all areas and may cost extra so be sure to
ask your ISP.
Read more: http://www.whatismyip.com/#ixzz1Js1sWsDg
Domain Name System (DNS): This allows the IP address to be translated to words. It is much easier for us to remember a word than a series of numbers. The same is
true for email addresses.
For example, it is much easier for you to remember a web address name such as whatismyip.com than it is to remember 192.168.1.1 or in the case of email it is much
easier to remember [email protected] than [email protected]
Dynamic IP Address: One that is not static and could change at any time. This type is issued to you from a pool of addresses allocated by your ISP or DHCP Server.
This is for a large number of customers that do not require the same address all the time for a variety of reasons. Your computer will automatically get this number as
it logs on to the network and saves you the trouble of having to know details regarding the specific network configurations. This number can be assigned to anyone
using a dial-up connection, Wireless and High Speed Internet connections. If you need to run your own email server or web server, it would be best to have a static IP
address.
Static IP Address: One that is fixed and never changes. This is in contrast to a dynamic IP address which may change at any time. Most ISP's can offer to assign a
single static IP or a block of static IP's for a few extra bucks a month and may require you upgrading to a business account.
IPv4: Currently used by most network devices. However, with more and more computers accessing the internet, IPv4 IPs are running out quickly. Just like in a city,
addresses have to be created for new neighborhoods but, if your neighborhood gets too large, you will have to come up with an entire new pool of addresses. IPv4 is
limited to 4,294,967,296 IPs.
IPv5: This is an experimental protocol for UNIX based systems. In keeping with standard UNIX (a computer Operating System) release conventions, all oddnumbered versions are considered experimental. It was never intended to be used by the general public.
IPv6: The replacement for the aging IPv4. The estimated number of unique IPs for IPv6 is 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 or 2^128.
Read more: http://www.whatismyip.com/#ixzz1Js2RJLol
Gateway (da http://it.wikipedia.org/)
(portone, passaggio) è un dispositivo di rete che opera al livello di rete
e superiori del modello ISO/OSI.
 Il suo scopo principale è quello di veicolare i pacchetti di rete all'esterno
della rete locale (subnet). Da notare che gateway è un termine generico
che indica il servizio di inoltro dei pacchetti verso l'esterno; il dispositivo
hardware che porterà a termine questo compito è tipicamente un router.
 Nelle reti più semplici è presente un solo gateway che inoltra tutto il
traffico diretto all'esterno verso la rete internet. In reti più complesse in
cui sono presenti parecchie subnet, ognuna di queste fa riferimento ad
un gateway che si occuperà di instradare il traffico dati verso le altre
sottoreti o a rimbalzarlo ad altri gateway.
 Spesso i gateway non si limitano a fornire la funzionalità di base di
routing ma integrano altri servizi come proxy DNS, firewall, Network
address translation (NAT), etc

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Router
Nelle reti packet-switched, come Internet, il router è uno strumento fisico, o
in alcuni casi un software in un personal computer, che determina il
successivo punto della rete a cui inoltrare il pacchetto di dati ricevuto. Il
router quindi è colui che instrada il pacchetto di dati verso la
destinazione finale. Un router, in generale, è connesso a due o piu’ reti
e decide quale percorso far compiere ai dati basandosi su informazioni
dello stato delle reti alle quali è collegato. Il ruoter è presente in ogni
gateway (dove due reti si incontrano) ed è spesso parte di uno switch.
Può creare e gestire una tabella delle possibili vie e delle condizioni di
queste vie, e quindi decidere che percorso far compiere al pacchetto
anche in base alla distanza.
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I collegamenti


client/server
peer-to-peer
I protocolli piu’ importanti
 HTTP (HyperText Transfer Protocol)
 FTP (File Transfer Protocol)
 TELNET
 ssh
Esempi
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Uniform Resource Locator (URL)
http://www.miosito.it/pagina.html
http://
opzionale tipo di server (computer di rete) che si desidera contattare e
il protocollo utilizzato per dialogare (Hyper Text Transfert Protocol)
www
dominio di 3° livello: tipo di servizio (www sta per World Wide Web)
miosito
dominio di 2° livello: nome del sito
it
dominio di 1° livello: paese o ente che possiede il computer associato
al nome
/pagina.html
opzionale nome della pagina
L'indirizzo è tradotto in una serie formata da quatto numeri (Es. 124.123.12.71) da un
sistema chiamato DNS Domain Name Service. Attraverso questo numero è
individuato univocamente il computer che ospita la pagina sulla rete.
co
m
edu
Organizzazioni di tipo commerciale
Enti di ricerca ed università
gov
Enti governativi statunitensi
net
Organizzazioni impegnate nella gestione della rete
mil
Organizzazioni militari
Organizzazioni ed enti privati che non rientrano nelle
categorie precedenti
org
it
fr
uk
Italy
Francia
Regno Unito
Esempi di utilizzo di http, ftp, ssh, telnet
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e-mail ed altro
 indirizzi:
[email protected]
 snail-mail
 attachment
 SPAM
 newsgroup e chat
Esempi di utilizzo di un programma di mail

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