Università degli Studi di
Salerno
Ing. Fabio Clarizia
Informatica
Contenuti del corso
n Introduzione all'Informatica e alla rappresentazione dell'informazione
n Architettura di un Calcolatore e alle sue principali caratteristiche tecniche e tecnologiche n Il concetto di Software ed introduzione al Sistema Operativo
n Elaborazione testi e Office Automation
n Reti di Calcolatori e principali strumenti di comunicazione in rete n Basi di dati e principi applicativi (cenni)
Reti di calcolatori e principali
strumenti di comunicazione in rete
Reti di calcolatori e principali strumenti di comunicazione in rete
n
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione
n
Modelli di riferimento
n
Principali modalità di collegamenti in rete
n
Internet
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [1]
q Fin dagli anni 60 si era avuta l’idea di far comunicare tra loro calcolatori. Le risorse di calcolo disponibili all’epoca erano ridotte, per cui l’idea di avere un sistema unico
grazie al quale fosse possibile condividere tali risorse era davvero interessante.
q Diversi erano però i problemi da affrontare:
§ i calcolatori parlavano “lingue diverse”;
§ erano spesso dislocati fisicamente in strutture diverse (es. in laboratori di diverse Università).
q Ben presto ci si è convinti della necessità di avere sistemi distribuiti che mettessero in comunicazione più elaboratori e dunque che mettessero a disposizione di tutti le loro risorse.
I sistemi distribuiti sono caratterizzati dalla presenza di molti calcolatori che interagiscono fra loro:
q tali sistemi si adattano in modo naturale alla
struttura, tipicamente distribuita, delle imprese e delle organizzazioni in cui essi operano.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [2]
q La diffusione dei sistemi distribuiti, iniziata negli anni 80, è avvenuta come reazione alla prevalente organizzazione centralizzata dei sistemi informatici, basati sulla presenza di un unico grande centro di elaborazione dati.
q Una costante e decisa tendenza in direzione dei sistemi distribuiti ha
caratterizzato il decennio passato e ha condotto allo sviluppo delle reti di calcolatori, intra- e inter-organizzazioni.
q L’esempio più noto di rete di calcolatori che attraversa diverse organizzazioni è rappresentato da Internet - la rete informatica mondiale.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [3]
q Creazione della prima rete nel 1969 dal Dipartimento della Difesa americano attraverso i finanziamenti dell'agenzia Advanced Research Projects Agency (ARPA) e con la collaborazione di università e centri di ricerca per garantire la continuità delle comunicazioni anche in caso di bombardamento nucleare
q Nel 1983 la componente militare è stata disaggregata e costituita nella forma di rete specifica (MILnet).
§ La parte restante destinata a interconnettere le università e i centri di
ricerca di tutto il mondo è diventata il ceppo originario dell'attuale Internet.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [4]
q ARPAnet è stato il terreno per lo sviluppo iniziale della Internet Protocol Suite (circa
100 protocolli standard) che regolano le varie forme di comunicazione e trasmissione di dati tra reti dissimili.
q L'appalto per la sua costruzione fu concesso ad una società chiamata BBN - Bolt,
Beranek, and Newman che sviluppò il protocollo a commutazione di pacchetto
(Network Control Protocol) in seguito rimpiazzato dal TCP/IP e che ideò i primi Interface Message Processor (IMP):
q computer particolari che eseguivano funzioni corrispondenti a quelle degli
odierni router installandoli in 4 università : Stanford University, University of California at Los Angeles (UCLA), Univesity of California at Santa Barbara(UCSB) e la University of Utah, collegate tra loro da linee telefoniche.
q L'IMP fungeva da intermediario tra linee di connessione e mainframe, i grandi elaboratori centralizzati su cui all'epoca residevano tutte le informazioni e tutti i programmi.
q Tutto il traffico che viaggiava su queste connessioni non era confidenziale e serviva prevalentemente a titolo di ricerca e sperimentazione.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [5]
q Una delle discipline principalmente coinvolte nello studio dei sistemi distribuiti è la Telematica. A metà strada tra le TELEcomunicazioni e l’inforMATICA:
§ la scienza che studia le tecniche e i protocolli per la trasmissione dati, ossia i metodi con i quali i calcolatori comunicano fra loro.
q Premessa essenziale alla realizzazione dei sistemi distribuiti è la capacità di trasmettere dati lungo diversi canali di trasmissione.
q La trasmissione dati consente di collegare fra loro due calcolatori, oppure di collegare un calcolatore ai suoi terminali remoti. Il parametro più significativo per caratterizzare la trasmissione dati è la velocità di trasmissione, misurata in bps (bit per second).
q I principali canali/mezzi di trasmissione utilizzati sono:
§ Linea telefonica
§ Fibra ottica
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [6]
q Linea telefonica
A seconda delle tecniche e dei protocolli di
comunicazione, si hanno velocità di trasmissione che vanno dai 56 Kbps (linea telefonica classica), a 128 Kbps (linea ISDN) fino a diversi Mbps (linea ADSL).
q Fibra ottica
Progettato per la trasmissione veloce, può raggiungere velocità dell’ordine di 10 Gbps.
q Onde elettromagnetiche
Le connessioni si stabiliscono senza cavi. Gli standard attuali per
collegamenti forniscono prestazioni da 700 Kbps (tecnologia Bluetooth) a 56 Mbps (tecnologia WI-Fi).
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [7]
q Le Reti di Calcolatori collegano elaboratori, detti nodi, situati ad una certa
distanza fra loro, fornendo a ciascuno vari servizi, ossia funzionalità disponibili a tutti i calcolatori della stessa rete (es. la possibilità di trasferire file fra
calcolatori, detta appunto servizio di trasferimento file).
q La comunicazione fra i nodi della rete ha luogo tramite scambio di messaggi, ossia pacchetti – o sequenze di pacchetti - di byte inviati da un elaboratore all’altro ovvero lungo il canale di comunicazione/trasmissione.
§ Ogni messaggio scambiato è scomposto in una sequenza di pacchetti, e ciascun
pacchetto è trasmesso individualmente. I pacchetti sono sequenze di byte (sequenze di blocchi di 8 bit) in genere di eguale lunghezza.
q Nella comunicazione tra due elaboratori è necessario specificare il ruolo che ognuno di essi assume. Nelle reti si distinguono principalmente due tipi di architettura:
§
Client - ServerScopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [8]
q Una rete di calcolatori può avere una topologia regolare o irregolare, cioè una determinata struttura di connessioni fra i calcolatori:
q Topologie Regolari
Predominanti nelle reti di tipo LAN - Local Area Network.
q Topologie irregolari
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [9]
Reti Locali
q Le LAN - Local Area Network sono sviluppate all’inizio degli anni Ottanta come soluzione tecnologica avanzata per sfruttare al massimo la potenza dei personal computer e delle workstation:
§ Questi sistemi dispongono di processori ad alte prestazioni e video grafici ad elevata risoluzioni tali da soddisfare molte delle esigenze dei loro utenti.
§ Sono previsti anche servizi esterni, come stampanti ad alta risoluzione oppure grandi memorie di massa.
q Una LAN consente di collegare ogni utente a questi servizi e in più consente il collegamento alla rete Internet. Un esempio di rete LAN è la rete ETHERNET, sviluppata nei laboratori di ricerca della Xerox di Palo Alto e adottata come standard comune.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [10]
Reti GEOGRAFICHE
q Una rete geografica (WAN) collega calcolatori situati a grandi distanze. Gli elaboratori connessi ad una WAN svolgono compiti applicativi specifici,
§ es. gestire grandi basi di dati, eseguire complicati programmi di calcolo scientifico, ecc.
§ Il sistema BANCOMAT è un esempio di rete WAN.
q In una rete WAN i programmi che operano presso un nodo possono coinvolgere altri nodi costruendo computazioni distribuite:
§ Es. un programma che opera presso un’agenzia di viaggi può consultare le banche di dati delle principali linee aeree per verificare la disponibilità dei voli e prenotare i posti.
q Uno dei nodi caratteristici delle WAN è l’Intermediate Message Processor (IMP), che svolge
essenzialmente la funzione di ricevere e trasmettere i messaggi garantendo così la comunicazione tra ogni nodo della rete.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [11]
Tra le topolgie regolari… q Rete a Stella
§ Ha un nodo centrale collegato ad un insieme di nodi periferici;
§ L’elaboratore centrale ricopre un ruolo fondamentale, tipicamente è più potente degli altri;
§ è utilizzata per sistemi distribuiti con un centro e varie sedi decentrate (banche, uffici anagrafe, ecc..).
q Rete ad Anello
§ Gli elaboratori sono disposti lungo un circuito chiuso, uno dopo l’altro, tutti i nodi hanno la stessa importanza.
§ I messaggi circolano lungo il circuito e tutti i nodi elaborano tutti i messaggi circolanti;
§ è caratterizzata da un velocità di trasmissione dipendente dal numero di nodi. q Rete a Bus
§ Tutti in nodi sono disposti lungo un unico BUS ed il bus è utilizzato per collegare due generici nodi e consentire lo scambio di messaggi fra di essi;
§ il collegamento dura soltanto per la quantità di tempo necessaria a scambiare informazioni fra i due nodi.
§ il bus è lo stesso visto per l’Architettura di Von Neumann. Un esempio di rete di questo tipo è la rete ETHERNET.
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [12]
q In una rete a topologia irregolare, ciascun
pacchetto viaggia in rete da un nodo mittente ad un nodo destinatario attraverso altri nodi;
q Quando un nodo intermedio riceve un pacchetto, identifica il destinatario e lo ritrasmette
direttamente al destinatario, se è direttamente collegato, altrimenti ad un successivo nodo
intermedio più vicino al destinatario.
q Questo procedimento prende il nome di instradamento dei pacchetti o routing.
q E’ evidente che il pacchetto debba contenere una informazione strutturata in grado di
Scopi delle reti di calcolatori e loro classificazione [13]
E’ evidente che in una rete topologicamente ben definita…
1. una volta assegnato il canale di trasmissione che lega due calcolatori (linea telefonica, fibra ottica, onde elettromagnetiche, ecc..),
2. una volta stabilito che la comunicazione avviene attraverso lo scambio di messaggi composti da pacchetti ben formati
quello che manca per attivare una vera e propria comunicazione è un protocollo che stabilisce le
regole di tale comunicazione.
q Per meglio comprendere il suo ruolo, consideriamo l’inizio di una conversazione tra due persone al telefono:
q ..esempio di protocollo in cui gli interlocutori dichiarano la propria identità. MASSIMO: Pronto, chi parla?
Modelli di riferimento [1]
q Dato che i protocolli devono essere utilizzati da tutti gli elaboratori, essi vengono definiti nell’ambito di standard internazionali:
q L’ International Standard Organization (ISO) ha definito il più famoso degli standard di comunicazione noto come Open System Interconnection (OSI) che presenta un’architettura teorica per la comunicazione fra calcolatori.
Modelli di riferimento [3]
q L’architettura Client-Server è basata su una suddivisione funzionale delle applicazioni in due sotto-sistemi:
§ Il client contiene quella parte del codice dell’applicazione che concerne l’interazione con l’utente;
§ Il server fornisce servizi quali ad esempio la stampa di documenti, l’elaborazione di immagini o la gestione dei dati.
q Le LAN sono state la condizione tecnologica preliminare per l’utilizzo di tali architetture:
q Hanno avuto un ottimo successo all’inizio degli anni Novanta perché offrono una maggiore economicità rispetto all’uso dei mainframe;
q Si impiegano server di ottime prestazioni e client di scarse prestazioni ottenendo prestazioni globalmente migliori.
q Il paradigma client-server è di particolare interesse perché è utilizzato per le Pagine Web, Posta Elettronica, ecc.
Principali modalità di collegamenti in rete [1]
q Come ci si connette in rete?? Che computer serve e a chi ci si deve rivolgere per ottenere l’accesso alla rete??
Fondamentalmente..servono 5 cose:
1.Un Canale Fisico di Comunicazione (es. una linea telefonica);
2.Un computer;
3.Un modem (dispositivo che permette al computer di comunicare attraverso la linea telefonica);
4. Un fornitore di connettività (o Internet provider), cioè un servizio privato o pubblico al quale sia possibile accedere via modem;
5. Uno o più programmi installati sul computer ovvero applicazioni distribuite (client-server o peer to peer), capaci di controllare il modem, di garantire il corretto flusso di dati in ingresso e in uscita, e di rendere possibili le operazioni che desideriamo compiere in rete (es. messaggi di posta elettronica, pagine Web, ecc.)
Principali modalità di collegamenti in rete [1]
q Canale di Comunicazione/Linea Telefonica
o La linea telefonica è l’elemento meno problematico tra quelli richiesti per connettersi a Internet: ogni
utente ne avrà sicuramente a disposizione una o più, sia a casa sia in ufficio.
o Qualora tuttavia ci si trovasse nella condizione di voler acquistare una nuova linea, è bene sapere che
l’offerta del nostro gestore telefonico prevede due opzioni:
§
Public Switched Telephone Network (PSTN) - ovvero la tradizionale linea analogica con la possibilità di servizio ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)•
Osserviamo che ADSL, non è un terzo tipo di linea telefonica ma una modalità di trasmissione dati sul più vecchio tipo di linea (PSTN).§
Integrated Services Digital Network (ISDN) - una linea di tipo digitale.•
ADSL offre connessioni assai più veloci di quelle disponibili utilizzando un tradizionale modem e non è compatibile con le più recenti linee digitali ISDN.o Le velocità di trasmissione offerte dai differenti collegamenti sono:
§
PSTN 56Kbps§
ISDN 128 Kbps§
ADSL, alcuni Mbpsq Canale di Comunicazione/Wireless Internet Service Provider (WISP)
o Ponti Radio Hiperlan per la realizzazione di dorsali di trasporto della Banda Larga.
o Base Station e Apparati Customer Provider Equipment (CPE) per la diffusione via radio della Banda Larga.
Principali modalità di collegamenti in rete [2]
q Computer
o Chi pensa di acquistare un nuovo computer (PC o Apple Macintosh) non deve preoccuparsi
particolarmente:
• i moderni SO sono predisposti per l’accesso alle Reti (incluso Internet), basta sincerarsi che nel Hardware venga inclusa una scheda di rete.
q Modem
o Il termine deriva dall’unione delle parole ‘MODulatore’ e ‘DEModulatore’.
§ codifica e trasforma/modula dati binari (le lunghe catene di zero e uno) in impulsi elettromagnetici veicolabili attraverso una normale linea telefonica;
§ decodifica/de-modula gli impulsi elettromagnetici ricevuti dalla linea telefonica PSTN (ovvero dei terminal adapter utilizzati per linea ISDN), traducendoli nella forma binaria comprensibile per il computer.
o Un tipo particolare di modem diverso da quelli utilizzati per i normali collegamenti analogici su
Principali modalità di collegamenti in rete [2]
q Provider - Internet Service Provider
o offrono servizi di accesso a Internet attraverso linea telefonica tradizionale (analogica o digitale) e la
scelta dipende da preferenze personali o eventualmente dal comune in cui ci si trova, ecc.
o In genere la connessione alla rete è gratuita e si paga (con tariffa a tempo o forfetaria, secondo il
contratto telefonico prescelto) solo la telefonate al provider.
§ tariffe ridotte rispetto a quelle delle normali telefonate urbane.
§ offerte abbinate per telefonia e connettività Internet
q Gestione delle Connessioni
o Le versioni più recenti di tutti i principali SO operativi (Windows XP, Windows 2003, MAC OSX,
distribuzioni di Linux) offrono per la connessione a Internet procedure guidate semplici e dettagliate.
• Sarebbe inutile – e molto oneroso in termini di spazio – riprenderle passo passo in questa sede. I pochi elementi ‘variabili’ rispetto alle procedure guidate dipendono di norma da dati:
Ø nome utente, password, indirizzo del DNS, gateway, indirizzo IP (se si dispone di un indirizzo statico) che ci dovranno essere forniti dal nostro provider (variano da provider a provider)
Internet [1]
q Internet è una sorta di meta-rete costituita da molte reti telematiche connesse tra loro.
§ Non ha importanza quale sia la tecnologia che le unisce: cavi, fibre ottiche, ponti radio, satelliti, o altro.
§ Non è neanche rilevante di che tipo siano i computer connessi: dal piccolo PC al grosso elaboratore o mainframe.
q Punto di forza e motivo del suo velocissimo espandersi è la sua capacità di ‘parlare’ un linguaggio universale, adatto alla quasi totalità degli elaboratori esistenti.
§ Secondo le stime più recenti si calcola che Internet colleghi più di 2 Miliardi di utenti
Internet [2]
q Internet si fonda sul protocollo TCP/IP.
q Rappresenta solo alcuni dei livelli dell’architettura ISO/OSI:
§ il protocollo TCP ha il compito di controllare la trasmissione dei dati, di preparare i pacchetti per l’invio e ricomporre le
sequenza dai pacchetti ricevuti (Livello trasporto di ISO/OSI).
§ il protocollo IP si occupa di trasmettere ogni singolo pacchetto da un elaboratore ad un altro
(Livello rete di ISO/OSI).
q Ogni pacchetto può usare un percorso (routing) diverso:
§ il protocollo che determina l’instradamento può scegliere le connessioni più favorevoli sulla base del carico della rete in quel momento e può modificarli dinamicamente.
q In questo modo internet garantisce ampia affidabilità e ottime prestazioni
§ Alto numero di messaggi che arrivano a destinazione con affidabilità superiore al 99%
Internet [3]
q Ogni nodo della rete Internet ha un proprio indirizzo IP, ossia un codice identificativo. Tali indirizzi sono lunghi 4 byte e sono tutti del tipo: 131.175.120.8
q Quattro gruppi di 3 cifre che vanno da 0 a 255 separati da un punto, pertanto ogni gruppo è costituito da 1 byte (con 8 bit posso rappresentare 256 simboli).
q Gli utenti internet non sono costretti a ricordare a memoria il loro indirizzo numerico:
q ad ogni nodo può essere assegnato un nome simbolico che viene gestito da un protocollo specifico del TCP/IP chiamato Domain Name Server (DNS).
q Es. digitando www.centrocit.unisa.it mi sto collegando all’host individuato in rete dall’indirizzo IP: 193.205.164.72
