Scarica Appunti - reti informatiche e più Appunti in PDF di Informatica solo su Docsity!
Lezione 1-2 - Cosa sono le reti: → Telematica = fusione tra telecomunicazione e informatica, consiste nella trasmissione delle informazioni a distanza grazie ad un mezzo di comunicazione.
- NETWORK = rete di comunicazione. → Le prime reti di computer sono nate negli anni ‘60 come mezzo per collegare terminali periferici detti mainframe. Nacquero con l’esigenza di mettere i computer in collegamento fra loro per:
- necessità di scambiare dati e informazioni;
- condividere risorse hardware. Un esempio può essere l’elaborazione centralizzata che consiste in un mainframe principale al quale sono collegati tanti terminali detti stupidi , cioè elaboratori privi di capacità elaborativa che dipendono dal mainframe. Solo in seguito è nata l’esigenza di collegare personal computer autonomi. → Rete di computer non è sinonimo di sistema distribuito, infatti:
- in un sistema distribuito l’utente ha come l’impressione di avere a che fare con un unico sistema di calcolo (come se fosse a sé cioè non fosse in collegamento con altri dispositivi);
- in una rete di computer l’utente è consapevole dell’esistenza di altri computer collegati al software di gestione. Un sistema distribuito è uguale ad una rete di computer più un sistema operativo distribuito. Sistema distribuito = Rete di computer + Sistema operativo distribuito → Perché collegare i computer in rete:
- (^) miglior rapporto prestazioni-costo;
- scalabilità , cioè migliore possibilità di espandere il sistema (aumentare prestazioni aumentando il numero di elaboratori);
- fault tolerance , resistenza ai guasti. => una rete di computer è l’insieme dei dispositivi collegati ma totalmente autonomi tra loro (ognuno ha la sua CPU), connessi mediante un sistema di comunicazione. Usano un linguaggio che consiste in regole di comunicazione che permette di scambiare informazioni. Hanno una parte hardware (fisica) e una parte software (logica). TERMINALI : insieme delle componenti che consentono l’input e l’output dei dati. HOST : computer che contengono informazioni e restituiscono dati ai terminali; sono in grado di mandare e ricevere.
NODI : indirizzano i terminali verso gli host, sono gli snodi che diramano le informazioni nelle loro direzioni. DISPOSITIVI PASSIVI : sono le linee di interconnessione, ad esempio cavi o wireless. → A livello fisico, una rete si manifesta i suoi collegamenti nella sottorete di comunicazione, formata dalle linee di trasmissione e da apparati di comunicazione. Il livello logico, invece, è costituito dalle modalità di utilizzo delle varie linee di comunicazione, e viene anche detto architettura della rete. Ne esistono di due tipi:
- CLIENT-SERVER : il server è quel computer che fornisce risorse (dispositivi hardware e software) ai client, ovvero i dispositivi che richiedono servizio. Il server è dotato di un particolare software che lo rende capace di fornire le risposte alle domande del client => comunicazione a domande-risposte. I ruoli di server e client non sono prefissati e le funzioni possono essere scambiate. Infatti esistono i server non dedicati che, oltre a memorizzare e a distribuire applicazioni e file come fanno quelli dedicati, possono essere utilizzati anche come client.
- PEER-TO-PEER : tutti i nodi hanno pari importanza e accedono agli stessi dati. Non esistono nodi client o server ma un numero equivalente ( peer ) che svolgono entrambi i compiti verso gli altri nodi della rete. È spesso necessaria una password per accedere a questa architettura, il che è uno svantaggio, e si può usare solo se ci sono poche macchine collegate (ad esempio Amule).
Lezione 3 - Funzionamento di una rete: Si crea una rete costituita da computer collegati da una linea di interconnessione. Sui computer è installato un software applicativo, ovvero l’insieme dei programmi che permettono alla macchina di rispondere alle esigenze dell’utente.
- DTE : data terminal equipment , dispositivo che funge da terminale, cioè un computer dotato di disco fisso e di una CPU per elaborare le necessità di un hardware e per connettersi in rete. Per scambiarsi messaggi utilizzano un insieme di regole chiamato protocollo, cioè tutte quelle norme/convenzioni/tecniche che permettono lo scambio dei dati nella rete.
Rapidità di modulazione Numero dei segnali elettrici inviati sul canale fisico in ogni secondo
baud
Velocità di trasmissione Numero di bit inviati su canale in ogni secondo
bps (bit/sec) e i suoi multipli Banda di un canale Intervallo di frequenze utilizzabili su un canale per trasmettere i messaggi (banda larga)
Hz (Hertz) e i suoi multipli
Velocità di trasmissione : rapporto tra spazio e tempo; nelle telecomunicazioni si parla di velocità media di trasmissione perché l’entità destinata a percorrere lo spazio è rappresentata da un insieme di segnali (messaggio) che non è però un’entità a sé. Nella trasmissione di segnali, invece, può succedere che alcuni dei primi bit siano arrivati mentre gli ultimi debbano ancora partire => capacità massima o portata di un canale: numero di bit che lo attraversano nell’unità di tempo (sec). → Tecniche e dispositivi : in una rete, il segnale trasmesso è espresso da una serie di bit, cioè segnali digitali (perché i valori che possono assumere sono discreti 0/1 → -_ --_ _- codifica Manchester, discontinui perché saltano). Se i valori variano nel continuo si dicono analogici (onde elettromagnetiche → c’è un “tubo” all’interno del quale il segnale viaggia, onda portante).
- ISDN : Integrated Services Digital Network , permettevano di trasmettere voce e dati in forma digitale, connessione che ha permesso di avere più linee telefoniche e videochiamate. => Richiesta della larghezza di banda , ossia l’ampiezza del canale trasmissivo e la capacità di trasporto delle informazioni e conseguente velocità.
- ADSL : Asymmetric Digital Subscribes Lines , consente la trasmissione di dati ad altissima velocità, sfrutta totalmente l’ampiezza di banda; è divisa in tre canali di frequenza distinti: uno per la ricezione dei dati, uno per l’invio, uno per il trasporto della “voce”. È asimmetrica perché ci sono più i dati in download che quelli in upload, quindi la linea è più potente in ricezione che in invio. La navigazione è basata sul client-server. → MODEM (MOdulator/DEModulator): serve per trasmettere un’informazione in formato analogico da un formato digitale, creando una corrispondenza tra la codifica di Manchester e l’onda portante (trova valori corrispondenti in termini di onde a 0 e a 1). La trasformazione si dice modulazione (in ampiezza, in
frequenza e in fase). Il modem si interpone tra computer e rete, può essere una scheda inseribile nel computer o esterno.
Lezione 6 - Tipi di trasmissione: In funzione del numero di segnali trasmessi contemporaneamente sul canale, si parla di:
- trasmissione seriale → sul canale trasmissivo i dati costituenti il messaggio vengono trasmessi un bit alla volta;
- trasmissione parallela → trasmissione un byte alla volta (occorrono molti più canali);
- trasmissione asincrona → non esiste un legame tra tempo e spazio (bit di start, bit di stop e time out);
- trasmissione sincrona → più byte inviati in sequenza, senza soluzione di continuità, a intervalli regolari => è possibile contare i dati trasmessi e le cadenze degli invii.
Lezione 7 - Topologie di rete: La topologia rappresenta la distribuzione fisica delle macchine.
- ANELLO → tutte le stazioni sono collegate in una conformazione circolare chiusa, dove le stazioni sono collegate fra loro mediante connessioni punto-a-punto. La trasmissione avviene in un unico senso e la prima e l’ultima stazione sono collegate. Informazione viene trasmessa alla stazione successiva: se è indirizzata a essa, la trattiene; se invece non lo è, la trasmette di nuovo (rigenerazione del segnale => anello anche molto ampio). Svantaggi: fault tolerance inesistente e l’inserimento di una nuova stazione provoca l’interruzione dell’intera rete; gli svantaggi possono essere annullati inserendo un centro di commutazione (relay o MAU) al quale si collegano tutte le stazioni. Se una di esse non funziona, viene eliminata dall’anello. A livello logico la configurazione è ad anello unico, a livello fisico presenta la topologia a STELLA. Oppure doppio cavo monodirezionale che connette le stazioni su cui i messaggi viaggiano in senso opposto (uno è per la trasmissione, l’altro di riserva).
- STELLA → i computer non sono collegati fra loro ma ad un centro stella detto HUB, che funge da ripetitore del segnale; è un controllo centralizzato con connessione punto-a-punto.
- commutazione di circuito → conversazioni telefoniche, canale fisico fra i due interlocutori. Il percorso viene impiegato fisicamente e in modo esclusivo (per tutti il tempo della trasmissione);
- commutazione di messaggio → non prevede l’impiego fisico di un percorso ma la definizione di un percorso logico obbligatorio (il percorso è prefissato ma vengono impiegate solo le linee interessate in quel momento al transito). La spedizione avviene per “passi”, cioè a blocchi di dati;
- commutazione di pacchetto → messaggio suddiviso in parti chiamate pacchetti di piccole dimensioni; ogni pacchetto può essere spedito senza aspettare che tutti i precedenti siano arrivati a destinazione, e possono seguire un percorso diverso;
- commutazione a divisione di tempo. → Software e protocolli: le componenti software sono rappresentate dai programmi di gestione del collegamento e del traffico dei dati. Affinché la comunicazione fra computer possa avvenire, essi devono fare riferimento a una serie di convenzioni dette protocolli di comunicazione (insieme di regole che standardizzano le operazioni di comunicazione). Un protocollo definisce come avviene avviene lo scambio dei dati e cosa si scambia. Consentono:
- di usare efficacemente la rete;
- di coordinare l’instradamento ( routing ), cioè l’invio dei dati;
- di assicurare che la comunicazione vada a buon fine;
- di compiere un controllo e risolvere errori (arbitrare);
- di consentire servizi di rete funzionanti.
Lezione 13 - Mezzi trasmissivi: I mezzi trasmissivi possono essere diversi in base alla distanza che devono coprire per collegare i computer. Si distinguono in base alla larghezza di banda, cioè la capacità di trasporto delle informazioni; viene definita come la gamma di frequenze nella quale il canale trasmissivo può portare un segnale elettrico senza troppi disturbi che ne compromettono il contenuto. È espresso il bit/ secondo (bps), e più grande è, più utenti potrà supportare.
- Via cavo → RAME (cavo coassiale e doppino telefonico) o FIBRA OTTICA.
- Via etere → SATELLITE o ONDE RADIO. DOPPINO TELEFONICO : offre un ottimo rapporto qualità-prezzo quando si tratta di dover coprire distanze corte (<100m); sono fili intrecciati a due a due
dentro un rivestimento e servono per ridurre la diafonia (tendenza ad interferire con cavi vicini disturbando la trasmissione), sono connessi da un connettore RJ (terminali del cavo). CAVO COASSIALE (coax) : cavo di rame spesso avvolto da materiale isolante come il PVC o il Teflon, che provvede a separare il filo da una gabbia metallica che serve per schermare i disturbi esterni di natura elettromagnetica. Consente la banda larga cioè più segnali trasmessi in un solo cavo, ma non si utilizza per i computer a causa dei connettori e della sua rigidità e poca resistenza alla diafonia. FIBRA OTTICA : trasmissione mediante impulsi luminosi, affidabile e veloce. È composta da filamenti di vetro o plastica, capaci di convogliare gli impulsi luminosi a una velocità vicino a quella della luce. La trasmissione avviene in modalità simplex e ogni singolo filo consente la banda larga (trasporta molti bit/ sec). SATELLITE : trasmissioni radio-televisive e telefonia cellulare, di alta qualità e minore presenza di disturbi elettromagnetici e disturbi causati da barriere naturali e architettoniche. ONDE RADIO : frequenze radio (RF) è una comunicazione senza fili a brevi distanze.
Lezione 10 - Modello architetturale ISO/OSI: → Sistema di elaborazione: insieme di uno o più computer e tutto ciò che, considerato come un’unica entità, può elaborare informazioni.
- SISTEMA APERTO → sistemi che sono basati su sistemi operativi incompatibili ma sono comunque capaci di interagire tra loro in accordo con degli standard predefiniti. - Il modello standard è l’ Open System Interconnection (OSI) definito dalla commissione International Standard Organization (ISO) ossia l’agenzia dell’ONU per gli standard internazionali. L’ISO ha stabilito che ogni sistema è costituito da sette strati funzionali detti layer o sottoinsiemi numerati da 1 a 7, che comunicano ciascuno con quello adiacente attraverso protocolli specifici.
- LIVELLO FISICO : è il livello in cui si ha la trasmissione dei bit in serie grezzi (segnali 0/1 trasformati in onde). È il più basso e il più vicino al canale fisico. Fa in modo di creare un canale trasmissivo e di far arrivare il messaggio.
- LIVELLO di LINEA (DATA LINK) : riguarda le reti locali e si occupa di organizzare i dati in strutture di bit dette frame (pacchetti) che dovranno essere passate al livello successivo. A questi pacchetti aggiunge un CRC , cioè una sequenza di bit con un algoritmo specifico a seconda dei bit che compongono il messaggio. Sulla macchina del destinatario apparirà un algoritmo analogo a quello della sequenza: se le due sequenze sono uguali allora non ci sono errori, se invece sono diverse vuol dire che si sono verificati errori. In alternativa ai CRC ci sono meccanismi correttori, come i codici di Hamming , che però sono in grado di correggere solo se ci sono pochi errori. Anche questo livello non si occupa del significato del messaggio.
- LIVELLO di RETE (NETWORK) : conclude il controllo sul funzionamento della sottorete e mantiene la connessione della rete. È il livello del protocollo IP, cioè si occupa dell’instradamento dei pacchetti grazie a dispositivi hardware che fungono da nodi detti router. Le strategie di instradamento dipendono da fattori diversi.
- LIVELLO di TRASPORTO : consente il trasporto stabilendo e sciogliendo le connessioni che definiscono il percorso nella rete dal mittente al destinatario. È l’intermedio tra livelli bassi e alti, si occupa di garantire che la trasmissione dei pacchetti vada a buon fine ed è in grado di inviare la richiesta di rinvio di un frame danneggiato.
- (^) LIVELLO di SESSIONE : consente a sistemi diversi di stabilire tra loro una sessione completa di dialogo, ossia un canale logico di comunicazione.
- LIVELLO di PRESENTAZIONE : considera la sintassi e la semantica delle informazioni => analizza il significato del messaggio => riconoscimento e interpretazione del messaggio ma anche dei caratteri, dei metodi, dei dati ecc.
- LIVELLO di APPLICAZIONE : fornisce i suoi servizi direttamente all’utente. Garantisce la corrispondenza tra i dispositivi presenti.
Lezione 19 - Classi di rete e indirizzi IP:
→ Un nodo di rete è caratterizzato da tre nomi:
- il MAC ( Media Access Control ) address → codice univoco inserito nella scheda di rete, composto da 48 bit (24 assegnati dal Institute of Electrical and Electronic Engineers e vengono conservati in un registro mondiale per evitare duplicazioni, e 24 assegnati dal produttore della scheda => ogni scheda di rete ha un MAC address diverso da tutti gli altri);
- il “nome del computer” → definito da colui che installa la rete. È fondamentale prima di procedere con l’implementazione della LAN ;
- l’indirizzo IP → Internet Protocol address , è un’etichetta che identifica in modo univoco un host collegato ad una rete che utilizza il protocollo IP come mezzo comunicativo. → Tradizionali indirizzi IP (versione V4 , attualmente in uso): sono composti da una sequenza di 32 bit, suddivisi in quattro gruppi di 8 bit. Essendo solo 8 i bit per ogni numero, i valori andranno da 0 a 255. Si usa una notazione decimale divisa in quattro campi numerici (uno per ogni byte) separati da un punto ( notazione decimale puntata ). Il problema di questo tipo di indirizzi IP è che alcuni di essi vengono persi. All’interno si distinguono due parti:
- Net ID (network address), indirizzo di rete;
- Host ID (host address), indirizzo di ogni singolo host. Per questo motivo gli indirizzi IP si dicono gerarchici. Esistono diverse classi: > CLASSE A → comprende tutti gli indirizzi in cui il primo byte identifica il net ID e i tre successivi gli host ID. X. X. X. X → 0 nnnnnnn. hhhhhhhh. hhhhhhhh. hhhhhhhh Gli indirizzi di classe A hanno il primo bit=0. Le reti configurabili sono da 0 a 126 (=> vengono utilizzate dalle compagnie telefoniche). Vanno da x.0.0.1 a x.255.255.254 dove x può assumere un qualsiasi valore. Solitamente con 1 byte si creano 256 sequenze diverse, ma qua ce ne sono 126 perché gli indirizzi di classe A vengono creati mantenendo fisso il primo bit=0 quindi non ci sono 8 bit che combinano ma solo 7 e 2^7=128. A 128 bisogna poi togliere la sequenza 00000000 (x.0.0.0) che è quella di rete e quella 11111111 (x.255.255.255) che è quella di broadcast (128-1-1=126).
CLASSE B → comprende tutti gli indirizzi in cui il primo e il secondo byte identificano il net ID e i due successivi gli host ID. X. X. X. X → 10 nnnnnn. nnnnnnnn. hhhhhhhh. hhhhhhhh
comunicazione può avvenire direttamente. La trasmissione avviene tramite il router. → Come si suddivide un indirizzo di rete (IP) in sottoreti? Siccome gli indirizzi IP sono indirizzi gerarchici (cioè divisi in due, net e host ID), per creare le sottoreti bisogna modificare la parte di host address, perché consente di creare tanti indirizzi per ogni singola macchina. Se si vuole creare quattro sottoreti, esse dovranno avere ciascuna un indirizzo di rete. NET -----> subnet -----> HOST (generale ---------------> particolare) esempio: classe C, macchina numero 153=10.1.3.
- 0 → indirizzo di rete (bbbbbbbb - 00000000) che non si può usare.
- 255 → indirizzo di broadcast (11111111) che non si può usare. Host utilizzabili: da 1 a 254. Come si possono usare i bbbbbbbb per creare quattro sottoreti? Si prendono quelli a sinistra in base al numero di sottoreti che si vogliono creare.
- se si prendono : bb bbbbbb => le combinazioni possibili sono 00, 01, 10, 11 in cui la prima e l’ultima non si possono usare e le altre sono solo due (e si vogliono 4 sottoreti).
- se si prendono : bbb bbbbb => le combinazioni possibili sono 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 in cui la prima e l’ultima non si possono usare ma le altre sono più di quattro e bastano per creare quattro sottoreti. → prendere le combinazioni :
- 001(00000) il cui indirizzo IP è 10.1.3.32 → sottorete 1: si possono prendere 32 computer massimo, perché altrimenti scatterebbe la sottorete 2 oppure sull’host sono rimasti 5 bit e 2^5=32. In realtà i computer utilizzabili sono 30 perché 32
- 1 (rete) - 1 (broadcast) = 30. La sottorete 1 va da 33 indirizzi macchine a 63. La maschera di sottorete che fa capire al router dove deve andare il messaggio diventa 255.255.255.254.
- 010(00000) il cui indirizzo IP è 10.1..3.64 → sottorete 2
- 011(00000) il cui indirizzo IP è 10.1.3.96 → sottorete 3
- 100(00000) il cui indirizzo IP è 10.1.3.128 → sottorete 4
Lezione 21-22 - Dispositivi di rete:
→ HUB : dispositivo concentratore che manda il segnale in broadcast. È una multiporta in cui si possono connettere più più spinotti di più computer, e possono essere centri stella. → SWITCH : sono hub intelligenti cioè riconoscono i dispositivi collegati (costruiscono un MAc table). Lo switch riduce la quantità di traffico non necessario perché le informazioni ricevute vengono trasmesse solo al dispositivo con il giusto indirizzo di destinazione (mandano il segnale solo ad una macchina). → ROUTER : è un dispositivo sul quale viene eseguito un particolare programma per esaminare ogni intestazione di pacchetti di dati in arrivo per poi inviarli alla corretta LAN collegata. Il bridge invece serve per collegare due reti con diversa struttura. → PROXY e FIREWALL : il proxy server è un programma che soddisfa tutte le richieste Internet del client della rete locale, mandandole verso il modem (regola gli accessi internet).
