PARTE IV Reti di calcolatori e Internet Obiettivi

PARTE IV Reti di calcolatori e Internet

Obiettivi della IV parte del corso • Evoluzione dei sistemi di calcolo e organizzazione del lavoro informatico in azienda • Reti di computer: aspetti tecnologici – reti locali – reti geografiche • Internet – tecnologia – servizi Informatica Generale 2

Evoluzione dei sistemi di calcolo • Local batch (elaborazione locale a lotti) • Remote batch (elaborazione remota a lotti) • Time sharing (ripartizione di tempo) • Personal computing • LAN (Local Area Network = rete locale) • Internet, intranet, extranet Informatica Generale 3

Local batch • Organizzazione basata su mainframe solo grandi aziende • Presenza in azienda di un “centro EDP” • Schema di lavoro management programmatori computer perforatori operatori L’operatore gestisce una coda fisica di lavori da eseguire Informatica Generale 4

Remote batch • Organizzazione basata su terminali scriventi (in seguito videoterminali) collegati (eventualmente via modem) al mainframe • Centro EDP ridotto • Schema di lavoro management programmatori computer Il computer gestisce una coda elettronica di lavori • Primi problemi di sicurezza Informatica Generale 5

Time sharing • Prima organizzazione veramente interattiva • Schema di lavoro Programmatore/utente Mainframe o minicomputer • Tempo di attesa dipende da #utenti collegati • Persistono i problemi di programmazione e aumentano i problemi di sicurezza Informatica Generale 6

Batch vs time sharing P 1 P 2 P 3 Quanti di tempo (time slice) Tempo Informatica Generale 7

Terminali intelligenti • Problema con i terminali “stupidi” (dumb): guasto (alle linee o al computer centrale) impossibilità di lavorare • Terminali intelligenti hanno capacità di calcolo locali (sono precursori dei PC) • Esempio: operazioni locali presso sportello bancario • Migliorano i servizi ma non le procedure informatiche Informatica Generale 8

Personal computing (anni ‘ 80) • Cambia il rapporto fra management e centro EDP • Migrazione di applicazioni dal mainframe (o minicomputer) al PC – elaboratori di testi – fogli elettronici • Il “grosso” delle procedure aziendali rimane sul mainframe Informatica Generale 9

Problemi del personal computing aziendale • Isolamento dei decisori (manager che elabora in modo diretto le proprie informazioni) • Difficile interscambio di informazioni • Uso inefficiente delle risorse – stampanti – licenze software Informatica Generale 10

Reti locali (1 fase, seconda metà anni ‘ 80) a • PC collegati fra loro e al computer aziendale centrale • Condivisione di risorse fisiche • Inizia l’era dell’automazione d’ufficio – Fogli elettronici ed elaboratori di testi – Posta elettronica – Programmi per la gestione dei progetti • PC come terminale intelligente per il computer aziendale Informatica Generale 11

Reti locali (2 fase, anni ‘ 90) a • Computer centrale sostituito da uno o più server – file server (repositorio di file e database) – terminal server (esegue parte delle applicazioni) • Architettura delle applicazioni – client (gira sul PC) – server (gira sul server) Informatica Generale 12

Vantaggi di LAN + modello client-server • Il controllo ritorna completamente nelle mani dell’amministratore del sistema – aggiornamenti coerenti – specializzazione dei client – protezione • Maggiore economicità – costo licenze – manutenzione software Informatica Generale 13

Fase attuale: LAN + modello client-server + reti geografiche • LAN collegate su scala geografica Router LAN 1 Router LAN 3 Router LAN 2 • Rete proprietaria oppure intranet • Possibilità di trasferimento dati fra cliente e fornitore Informatica Generale 14

Finalità di una rete (riepilogo) • Condivisione di risorse (dispositivi fisici, dati, programmi) • Comunicazione fra utenti (posta elettronica) • Maggiore affidabilità (capacità di elaborazione locale) • Maggiore economicità (attraverso la condivisione e i minori costi di manutenzione e aggiornamento software) • Trasferimento e pubblicazione dati Informatica Generale 15

Reti di calcolatori: definizioni • Local Area Network: i computer risiedono in uno stesso edificio o in un gruppo di edifici adiacenti (es. un campus) • Metropolitan Area Network: i computer risiedono nella stessa area urbana • Wide Area Network: i computer possono risiedere anche in continenti diversi • Internetwork: collegamento di reti diverse (l’esempio paradigmatico è Internet) Informatica Generale 16

Trasmissione dati • Sistema di comunicazione di messaggi Sistema di trasmissione Sorgente Trasmettitore Destinatario Canale Ricevitore • Tipo di messaggio e tipo di canale possono essere differenti (analogici o digitali) • Problema fondamentale: efficienza e affidabilità Informatica Generale 17

Messaggi e segnali • Consideriamo solo messaggi digitali: … 1001110101… segnale digitale: 0 0 volt … … 1 5 volt segnale analogico: 0 1180 Hz 1 980 Hz • Conversione analogico/digitale modem Informatica Generale 18

Canale di comunicazione • Tipo di mezzo – guidato – non guidato • Velocità di trasmissione (bit/sec) • Attenuazione necessità di ripetitori • Problemi di interferenza maggiori nei mezzi non guidati (pensare alla radio) Informatica Generale 19

Principali mezzi e relative velocità • Doppino telefonico (fino a 100 Mbit/sec) – reti locali • Cavo coassiale (fino a 500 Mbit/sec) – TV via cavo • Fibra ottica (oltre 2 Gbit/sec) – reti locali e geografiche – telecomunicazioni (TV e telefono) • Onde elettromagnetiche (ordine Tbit/sec) – comunicazioni via satellite Informatica Generale 20

Caratteristiche della comunicazione • Tecnica di trasmissione – sincrona o asincrona • Tipo di collegamento – half duplex o full duplex • Multiplexing – a divisione di tempo o di frequenze – modulazione di frequenza • Tipo delle linee – dedicate o commutate Informatica Generale 21

Topologia delle reti • Bus W W S P P Terminatore • Stella W W Informatica Generale W Hub P W = workstation S = server P = stampante S P 22

Topologia delle reti (2) W • Anello W W S P • Irregolare P P P Informatica Generale P P 23

Reti geografiche (punto a punto) • Topologia irregolare LAN 2 Router LAN 1 Router LAN 5 Router LAN 4 Router LAN 3 Router LAN 6 Router LAN 7 • Router: Attacchi modem Informatica Generale Attacchi rete 24

Instradamento dei messaggi • Commutazione di circuito – attivazione del cammino – comunicazione dati – disattivazione del cammino • Commutazione di pacchetto – messaggio diviso in “pacchetti” di dimensione limitata – i pacchetti viaggiano in modo indipend. – messaggio “ricomposto” dal destinatario • In entrambi i casi deve essere presente un algoritmo di “routing” Informatica Generale 25

Struttura dei pacchetti 1 Kbyte Controllo Fine pacchetto Informatica Generale Parte utile del messaggio Mittente Inizio pacchetto Destinatario 26

Classificazione delle reti geografiche Rete Interna Esterna Chiusa Aperta Proprietaria Non proprietaria Informatica Generale Non proprietaria (Internet) Proprietaria (Ao. L) 27

Reti locali • Canale digitale • Trasmissione di tipo “broadcast” – no nodi intermedi di instradamento – hardware/software rice-trasmittente – una solo stazione trasmittente (ad ogni dato istante) • Metodi di accesso – CSMA/CD – token ring Informatica Generale 28

Architettura della comunicazione • Protocolli di comunicazione – molteplici livelli di cooperazione (dai segnali alla cooperazione fra utenti finali) – modello “a strati” • Lo standard ISO-OSI (semplificato): 5 strati – fisico – collegamento dati – rete – trasporto – applicazione Informatica Generale 29

Il modello ISO-OSI Applicazione Trasporto Rete Data link Fisico Host Router Host protocollo Informatica Generale servizi 30

Il modello ISO-OSI (2) • Livello fisico: trasmissione dei singoli bit • Livello data-link: strutturazione in frame, implementazione di un canale “affidabile” • Livello di rete: instradamento dei pacchetti • Livello di trasporto: trasferimento dati fra le applicazioni • Livello di applicazione: applicazioni di rete (posta elettronica, file transfer, hypertext transfer, …) Informatica Generale 31

Il software di rete al lavoro Dati dell’utente Dati app. Dati dell’utente TCP Dati app. Informatica Generale TCP Livello dell’applicazione Livello di trasporto (modulo TCP) 32

Il software di rete al lavoro (2) IP TCP Dati app. H IP TCP Dati app. Livello fisico Informatica Generale IP TCP Livello T data link (scheda) Livello di rete (modulo IP) Livello data link (scheda) Livello fisico 33

I protocolli TCP/IP • TCP/IP = Transmission Control Protocol/ Internet Protocol • Suite di protocolli impostata sui 5 livelli ISO-OSI • Fa parte della “dotazione” dei principali SO (Unix e Windows) • È supportato dai costruttori di router • È il protocollo di Internet Informatica Generale 34

L’indirizzamento in Internet • Livello di rete di TCP/IP (Internet Protocol) • Schema di indirizzamento basato su 32 bit IP number di 32 bit in ogni pacchetto • IP number Rete Host 1 oppure 2 oppure 3 byte • Indirizzo di rete definito da una “authority” globale • 3 classi di reti: A, B e C Informatica Generale 35

Classi di reti • Classe A: indirizzo di rete su un byte – ci possono essere fino a 224 host – primo byte: 0 xxxxxxx • Classe B: indirizzo di rete su due byte – ci possono essere fino a 216 host – primi byte: 10 xxxxxx • Classe C: indirizzi di rete su tre byte – ci possono essere fino a 256 host – primi byte: 110 xxxxxxxx Informatica Generale 36

Ancora sugli indirizzi Internet • Rappresentazione decimale – 4 numeri (uno per byte), separati da. – 131. 114. 4. 32, 195. 32. 43. 254 • Rappresentazione simbolica – sequenza di identificatori separati da. – osiris. di. unipi. it, fecfg. isnet. it • Domain Name Server: effettua la conversione simbolico-numerica Informatica Generale 37

Le reti di ricerca in Italia • Comprendono università ed enti pubblici di ricerca (come CNR, ENEA e INFN) • Per le università gli indirizzi sono del tipo: <organo>. uni<città>. it Esempio: di. unipi. it • I numeri di IP sono attribuiti dal GARR (Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca), con sede a Pisa Informatica Generale 38

Il protocollo TCP • Divide il messaggio ricevuto dal livello di applicazione in pacchetti • Aggiunge informazioni che permettono al ricevente: – di ordinare correttamente i pacchetti (che possono arrivare in tempi e per strade differenti) – verificare l’integrità dei dati • Ritrasmette eventuali pacchetti persi o con dati corrotti Informatica Generale 39

Che cos’è Internet? • Una rete (geografica) che collega un numero enorme di reti (locali o geografiche) LAN Gateway Reti geografiche • La caratteristica fondamentale è l’uso di un linguaggio comune (i protocolli TCP/IP) Informatica Generale 40

Aspetti organizzativi di Internet • Non esiste un ente proprietario di Internet garante “morale” (The Internet Society) commissioni ed enti di coordinamento diritti solo sulla parte di struttura posseduta • Può essere utilizzata per qualunque scopo: ricerca, militare, commerciale, non-profit, . . . • Può essere utilizzata da qualunque tipo di computer Informatica Generale 41

I servizi di Internet • Organizzazione tipo client-server • Ogni computer connesso in rete può essere client o server per un determinato servizio • Servizi – posta elettronica – file transfer – terminale remoto – utilità varie – World Wide Web Informatica Generale 42

La posta elettronica • Scambio di messaggi SMTP Rete SMTP & POP • Liste di interesse Rete Informatica Generale 43

Il programma di posta elettronica Informatica Generale 44

Il programma di posta elettronica (2) Informatica Generale 45

Il programma di posta elettronica (3) Informatica Generale 46

Trasferimento file (file transfer protocol) • Downloading & uploading ftp Rete FTP client FTP server • Anonymous ftp • Ftp shell e attuali interfacce grafiche • Integrazione nei browser Informatica Generale 47

Ftp shell Informatica Generale 48

Ftp con interfaccia grafica • Connessione Informatica Generale 49

Ftp con interfaccia grafica (2) • Trasferimento file Informatica Generale 50

Terminale virtuale (telnet) • Terminale alfanumerico di host remoto telnet Rete Terminale remoto host • Accesso a catologhi di biblioteche o di banche dati in genere Informatica Generale 51

Programma di emulazione Informatica Generale 52

Programma di emulazione (2) Informatica Generale 53

Utilità varie • Ping (verifica se un host è raggiungibile e attivo) Informatica Generale 54

Utilità varie (2) • Traceroute (determina il cammino effettivamente intrapreso dai pacchetti) Informatica Generale 55

World Wide Web • Modello di “navigazione” in documenti ipertestuali distribuiti • Documento ipertestuale – testo – immagini e filmati – suoni – programmi – collegamenti (link) Informatica Generale 56

World Wide Web (2) • Protocollo HTTP (Hyper. Text Transfer Protocol) http Rete WEB browser WEB server • WEB server e client supportano altri servizi – ftp e gopher – posta elettronica Informatica Generale 57

World Wide Web (3) • Identificazione uniforme delle risorse (URL=Uniform Resource Locator) – Tipo di protocollo(http, ftp, …) – Host (indirizzo IP) – Directory nel file system dell’host – Documento multimediale http: //www. fecfg. isnet. it/economia/ec/default. htm – Linguaggio HTML (Hyper. Text Markup Language) Informatica Generale 58

I motori di ricerca • Problema del recupero di informazione (Information Retrieval) • Milioni di documenti multimediali (“pagine WEB”) – autorevolezza – rilevanza • Ricerca per parole chiave • Ricerca in tassonomie di argomenti Informatica Generale 59

I motori di ricerca (2) • Funzionamento dei motori di ricerca – indexing dei documenti – uso dei link – aggiornamento – linguaggio per le ricerche • Pagine inesistenti • Chi paga i costi? pubblicità Informatica Generale 60

Pagine WEB e collegamenti ipermediali Informatica Generale 61

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (2) Informatica Generale 62

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (3) Informatica Generale 63

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (4) Informatica Generale 64

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (5) Informatica Generale 65

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (6) Informatica Generale 66

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (7) Informatica Generale 67

Pagine WEB e collegamenti ipermediali (8) Informatica Generale 68

Modello di connessione • Calcolatore isolato ISP C Rete • Rete locale C C Informatica Generale C C R 69

Costi e problemi • Contratto con l’ISP (Internet Service Provider) costo fisso • Costo della linea – commutata (si pagano canone e tempo di collegamento) – dedicata (si paga un canone più elevato) • Problemi di efficienza larghezza di banda Informatica Generale 70

Connessione al provider in windows Informatica Generale 71

Connessione al provider (2) velocità Informatica Generale 72