Corso di laurea in INFORMATICA

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Corso di laureainINFORMATICA

• RETI di CALCOLATORI A.A. 2003/2004
• Introduzione
• Alberto Polzonetti
• alberto.polzonetti_at_unicam.it

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Rete di calcolatori (computer network)

• E un insieme di elaboratori elettronici autonomi
  ed interconnessi.
• Autonomi tutti hanno pari dignità, nessuno può
  controllare gli altri
• Interconnessi tutti sono in grado di scambiarsi
  informazioni
• Una rete di calcolatori non è un sistema
  distribuito
• lesistenza di vari calcolatori interagenti tra
  di loro è nascosta allutente da un opportuno
  sistema operativo od applicazione.
• Rete di calcolatori Software di gestione
  Sistema distribuito

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Utilizzo delle reti di calcolatori

• Condivisione delle risorse
• (ad es., utilizzo di una stampante laser)
• Affidabilità
• (ad es., duplicazione dei dati importanti,
  sistemi multi-server)
• Diminuzione dei costi
• (rete di piccoli calcolatori vs. mainframe)
• Scalabilità
• (si estende la rete quando è necessario)
• Comunicazione personale e commerciale
• (ad es. pagine WWW, posta elettronica, bancomat
  e POS, trading on-line, . . . )

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Tassonomia basata sulla tecnologia trasmissiva

1. Reti broadcast
2. Reti punto a punto
3. Reti wireless

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PACCHETTO di Dati

• Nessuna rete trasferisce i dati sotto forma di
  una successione di bit
• I bit vengono divisi in blocchi
• PACCHETTI PACKET
• RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO PACKET
  SWITCHING NETWORK
• Per una equa condivisione delle risorse
• Per favorire il coordinamento tra chi trasmette e
  chi riceve

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Equa condivisione delle risorse

• A deve trasferire a D un file di 5 MB quanto
  tempo debbono aspettare B e C ?
• Senza pacchetti circa 12 minuti
• Con pacchetti di 1000 byte 0,143 secondi (143 ms)

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Perché coordinamento

• Mittente e destinatario debbono coordinarsi per
  realizzare correttamente la trasmissione
• La suddivisione in blocchi aiuta mittente e
  destinatario a capire quali blocchi sono stati
  danneggiati o persi

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Tassonomia basata sulle dimensioni
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Reti locali (o LAN, da Local Area Network)

• Hanno una dimensione massima prefissata (fino a
  pochi chilometri), quindi si conosce il ritardo
  massimo di un pacchetto
• Hanno un basso tasso derrore
• Sono generalmente di tipo broadcast, con una
  velocità trasmissiva da 10 Mbps a 1 Gbps.
• Sono in genere basate su topologia a bus oppure
  ad anello (ring)

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Reti geografiche (WAN) (1)

• Possono estendersi per intere nazioni o
  continenti, o su scala planetaria
• Sono costituite da due componenti distinte
• un insieme di elaboratori detti host (i
  calcolatori che si intendono effettivamente
  collegare)
• una communication subnet che connette gli host
  tra di loro, costituita da
• linee di trasmissione (anche dette canali o
  trunk)
• elementi di commutazione (anche detti switching
  element o router)

WIDE AREA NETWORK
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Reti geografiche (2)

• Una WAN collega solitamente più LAN e MAN tra
  loro
• La communication subnet è in genere realizzata
  con una tecnologia trasmissiva punto a punto
• Alcune communication subnet sono realizzate con
  tecnologia trasmissiva wireless oppure mista (ad
  es., quando basate su trasmissioni radio o
  satellitari)

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Packet Switched WAN

1. Tutti i pacchetti seguono la strada ACE piuttosto
   che ABDE oppure ACDE
2. Le decisioni della strada da prendere sono prese
   localmente
3. Le decisioni vengono prese utilizzando gli
   Algoritmi di Routing
4. In alcune reti tutti i pacchetti di un messaggio
   debbono seguire la stessa strada, in altre no

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Internetworking

• Si ha internetworking quando una o più reti (LAN,
  MAN, o WAN) sono connesse tra loro.
• Una internetwork (o semplicemente internet) non
  coincide con una WAN quando le reti connesse
  adottano tecnologie tra loro incompatibili
• in questo caso la internet comprende alcuni
  router detti gateway (od anche router
  multiprotocollo) che si occupano di effettuare le
  necessarie trasformazioni per i pacchetti che
  transitano da una rete allaltra
• Una particolare internetwork è detta Internet

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Internetworking riassumendo

• subnet (o sottorete)
• linsieme dei router e delle linee di
  comunicazione di una WAN
• network (o rete)
• linsieme costituito da una sottorete e dagli
  host collegati
• internet (o internetwork)
• collezione di più reti anche non omogenee
• Internet
• una particolare internetwork che copre lintero
  pianeta

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Internet

• Punto di vista dellutente
• Interoperabilità
• Gli utenti usano internet senza conoscere i tipi
  di computer usati, la tecnologia, la struttura
  dellinter-rete, i percorsi
• Servizi applicativi
• World Wide Web
• E-mail
• Trasferimento file
• Accesso remoto

• A livello di rete
• Servizio di trasmissione di pacchetti senza
  connessione
• Instradamento di messaggi basandosi
  sullindirizzo del destinatario
• Nessuna garanzia di consegna ordinata ed
  affidabile
• Servizio affidabile di trasporto di flusso
• Recupero di pacchetti perduti
• Correzione di errori
• Connessione diretta di due computer
• Indipendenza della tecnologia di comunicazione
• Interconnessione universale
• Conferme di ricezione punto punto
• Standard di protocolli

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Architettura di Internet
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Protocollo (1)

• Insieme di regole che governano il trasferimento
  di dati
• Cosa va comunicato ?
• Come va comunicato ?
• Quando va comunicato ?
• ELEMENTI CHIAVE
• SINTASSI
• Struttura e formato dei dati
• SEMANTICA
• Significato di ogni gruppo di bit
• SINCRONIZZAZIONE
• Quando e a quale velocità i bit vanno inviati

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PROTOCOLLO (2)

• I protocolli stanno alla comunicazione come gli
  algoritmi stanno al calcolo
• Un algoritmo permette specificare e capire un
  calcolo senza conoscerne i dettagli delle
  istruzioni di macchina
• Un protocollo specifica le modalità di
  comunicazione dei dati senza conoscere i dettagli
  hardware della rete
• Tralasciare i dettagli comporta una serie di
  vantaggi
• Si trattano astrazioni a livello alto
• Non si è vincolati ad alcuna architettura
• Non si scrive software per ogni tipo di computer

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Standard

• Essenziali per garantire la capacità operativa
  internazionale dei prodotti
• Forniscono le linee guida a tutti i fornitori di
  servizi
• Standard DE FACTO
• specifiche di pubblico dominio
• Largamente adottato a livello mondiale
• STANDARD DE JURE
• specifiche pubbliche
• approvate da enti internazionali di
  standardizzazione
• standard IEEE 802 (LAN), architettura OSI (Open
  Systems Interconnection)
• Propetario
• scelte indipendenti ed arbitrarie di un
  costruttore
• Generalmente incompatibili con sistemi differenti
• Raramente le specifiche sono rese pubbliche
• IBM SNA (Systems Network Architecture), Digital
  Decnet Phase IV,Novell IPX, Appletalk

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Organizzazioni che regolano gli standard

• PTT - Post, Telegraph TelephoneL'amministrazion
  e che gestisce i servizi trasmissivi nell'ambito
  di una data nazione
• ITU - International Telecommunication
  UnionOrganismo internazionale che emette le
  specifiche che devono essere adottate dalle PTT.
  CCITT il Consultant Committee on International
  Telephony and Telegraphy (CCITT) è uno dei
  comitati di lavoro di ITU (International
  Telecommunications Union). ITU è stato costituito
  nel 1965 ed è attualmente una agenzia delle
  Nazioni Unite.
• ISO - International Standard Organizationè una
  organizzazione volontaria per la definizione di
  standard industriali voluta dalle Nazioni Unite,
  di cui sono membri più di 90 organismi
  internazionali. L'acronimo ISO è modellato
  sull'aggettivo greco isos ("uguale", "standard").
  ISO ha definito il modello di riferimento per le
  comunicazioni in una rete informatica, l'OSI
  (Open System Interconnection), cui di solito ci
  si riferisce con il palindromo ISO\OSI.

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Organizzazioni che regolano gli standard (2)

• ANSI - American National Standard Instituteè una
  organizzazione privata che definisce standard
  nazionali volontari. ANSI non esercita alcun
  controllo sul rispetto dei propri standard. È
  tuttavia membro dei principali organismi
  internazionali (ISO, IEC). Sicché, la mancata
  conformità agli standard ANSI è comunque un
  problema per qualsiasi produttore.
• IEEE - Institute of Electrical and Electronic
  Engineersha il compito di definire gli standard
  per le comunicazioni di dati. Il suo contributo
  più importante è stato la determinazione degli
  standard delle reti locali (LAN) e geografiche
  (WAN) basate sul modello ISO\OSI. Questo insieme
  complesso di protocolli è indicato come progetto
  802.
• EIA\TIA la Electronic Industries Association
  (EIA) e la Telecommunication Industry Association
  (TIA)
• hanno sviluppato un insieme di standard che
  definiscono le norme per la installazione di reti
  dedicate alla comunicazione telefonica e dei
  dati.
• IEC l'International Electrotechnical Commission
• Stabilisce standard internazionali per tutto
  quello che riguarda l'elettricità e l'elettronica

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Standard di INTERNET lorganizzazione
ISOC Internet Society
Comitato IAB Internet Architecture Board
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Amministrazione di internet sigle
ISOC Organizzazione internazionale senza fini di lucro che sostiene le organizzazioni tecniche www.isoc.org
IAB (Internet Architecture Board) Consulente tecnico dellISOC www.iab.org
IETF Internet Engineering Task Force Sviluppa e recensisce specifiche pensate per diventare standard www.ietf.org
IRTF Internet Research Task Force Gruppi di lavoro concentrati sullo sviluppo di Internet a lungo termine www.irtf.org
IANA Internet Assigned Numbers Authority www.iana.org
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Lo standard Internet Request For Comment

• Livelli di impiego
• Necessario
• Consigliato
• Facoltativo
• Uso limitato
• Sconsigliato

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Unità Metriche
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Bibliografia

• Tanenbaum Computer Networks 4 ed
• Cap. 1 pagine 1-25
• Tanenbaum Reti di Computer
• Cap. 1 pagine 1 15
• Comer Internet e Reti di Calcolatori
• Capitoli 1 e 2
• Comer Internetworking con TCP/IP
• Capitolo 1

Lezione 1
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RETI BROADCAST

• un unico canale di comunicazione è condiviso da
  tutti i calcolatori
• tutti i calcolatori sono connessi ad un unico
  canale trasmissivo.
• La comunicazione è basata su piccole sequenze di
  dati (pacchetti)
• In ciascun pacchetto è riportato un
  identificatore del calcolatore a cui i dati sono
  destinati.
• Ogni calcolatore legge tutti i pacchetti, ma
  considera solo quelli indirizzati a se stesso.
• E generalmente possibile indirizzare un
  pacchetto a tutti i calcolatori nella rete
  (broadcasting).
• Alcune reti permettono anche il multicasting,
  ossia linvio di pacchetti ad un sottoinsieme dei
  calcolatori nella rete.

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RETI PUNTO A PUNTO

• ogni canale di comunicazione collega due diversi
  calcolatori della rete
• La comunicazione è ancora basata su piccole
  sequenze di dati (pacchetti).
• Per arrivare alla sua destinazione, ogni
  pacchetto deve attraversare più calcolatori
• Sono anche dette in inglese store-and-forward
  networks oppure packet-switched networks
• In generale esistono molti percorsi che portano
  alla stessa destinazione, quindi è necessario
  sceglierne uno routing (o instradamento) dei
  pacchetti.

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RETI WIRELESS

• il canale di comunicazione è costituito da onde
  radio, laser o infrarosse trasmesse nelletere
• Comunicazione con segnale radio od ottico (laser,
  infrarosso) nelletere.
• Generalmente di tipo broadcast per segnali radio,
  punto a punto per segnali ottici
• Il tasso derrore della trasmissione è molto alto
• Usate per mobile computing e integrazione con la
  telefonia cellulare

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Wan con tecnologia trasmissiva punto a punto
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Wan con tecnologia trasmissiva wireless