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INFORMATICA POWER POINT 6
LE RETI
- Le reti di comunicazione sono delle infrastrutture che consentono a più dispositivi di comunicare tra di loro. Una rete di calcolatori è in grado di condividere risorse e informazioni tra di loro.
- si utilizzano le reti per condividere risorse, per la facilità di comunicazione, e per accedere a informazioni.
- Le reti di calcolatori hanno diverse funzioni: Per le organizzazioni:
- Condivisione delle risorse: si possono rendere disponibili a chiunque programmi e informazioni anche distanti migliaia di km
- Affidabilità:si ottiene mettendo in rete sorgenti alternative delle risorse (es duplicando le applicazioni e i dati su più computer)
- Diminuzione dei costi: una rete di personal computer costa meno di un mainframe
- Scalabilità: si possono aumentare le prestazioni del sistema aumentando il numero degli elaboratori (entro certi Limiti)
- Comunicazione tra persone: è possibile inviarsi messaggi, file
- le reti di elaboratori possono essere utilizzate per diversi scopi: per singoli individui:
- Accesso alle informazioni remote - accesso a servizi bancari - acquisti da casa - navigazione sul web
- Comunicazione tra persone - posta elettronica - videoconferenza - gruppi di discussione
- Divertimento - video on demand - giochi interattivi
- utilizziamo due parametri per definire le caratteristiche di una rete
- La tecnologia Trasmissiva= Doppino telefonico Cavo Ethernet
Antenne Collegamenti satellitari La tecnologia trasmissiva può essere: punto punto, multipunto, broadcast
- nelle reti punto punto un collegamento mette in comunicazione solo due elaboratori, queste reti sono le più semplici in quanto non occorre indirizzare i pacchetti ( brevi messaggi) perché ogni messaggio inviato da un computer può essere diretto solo all’altro A e B collegati, A invia un messaggio solo a B e viceversa B con A un vantaggio è che non ci sono tempi di attesa, quando un computer non comunica la rete rimane libera. (modalità di trasmissione unicast)
- è possibile collegare più elaboratori utilizzando la stessa linea. Questo sistema permette di utilizzare lo stesso collegamento per più trasmissioni, diminuendo così i costi di realizzazione della rete ma a causa della presenza contemporanea di più segnali genera errori nella trasmissione (le cosidette collisioni ) il sistema multipoint economicamente è vantaggioso ma ha diversi svantaggi: se il numero di pacchetti aumenta la portata della rete la trasmissione risulta rallentata, inoltre una ulteriore perdita di tempo è dovuta al fatto che essendoci più possibilità per inviare un messaggio occorrerà scegliere quella più vantaggiosa e nel processo ci si potrebbe pure perdere. ( modalità di trasmissione multicast)
- Le reti broadcast sono dotate di un unico canale di comunicazione condiviso da tutti gli elaboratori. Brevi messaggi (chiamati pacchetti) inviati da un elaboratore sono ricevuti da tutti gli elaboratori. Un indirizzo all’interno del pacchetto specifica il destinatario. Quella a bus è una topologia di rete passiva: i computer ascoltano i dati trasmessi sulla rete, ma non intervengono nello spostamento di dati da un computer a quello successivo. I dati trasmessi da un computer, se non interrotti, viaggiano da un capo all’altro del cavo, rimbalzano e tornano indietro impedendo ad altri computer di inviare segnali. A ciascuna estremità del cavo viene applicato un componente chiamato terminatore che assorbe i dati liberi rendendo disponibile il cavo per l’invio di altri dati. Se un cavo viene tagliato o se uno dei capi viene scollegato e quindi uno o più capi sono privi di terminatore, i dati rimbalzano interrompendo l’attività su tutta la
WAN (Wide Area Network): in questo caso l’area geografica può comprendere diverse città, fino a interessare l’intero territorio nazionale o addirittura gli Stati con esso confinanti.
- GAN (Global Area Network): è facile intuire, dalla traduzione stessa dell’acronimo, che si tratta di reti che collegano computer dislocati in tutti i continenti. Internet, la Rete delle reti, è un tipico LA COMUNICAZIONE La comunicazione inizia con un messaggio, o informazioni, che devono essere inviate da un individuo o un dispositivo ad un altro. La gente scambia le idee con molti metodi di comunicazione diversi. Tutti questi metodi hanno tre elementi in comune.
- Il primo di questi elementi è la sorgente del messaggio, o mittente. Fonti dei messaggi sono le persone, o dispositivi elettronici, che hanno bisogno di inviare un messaggio ad altre persone o dispositivi. Il secondo elemento di comunicazione è la destinazione, o ricevitore, del messaggio. La destinazione riceve il messaggio e lo interpreta.
- Un terzo elemento, chiamato canale, costituito dai mezzi di comunicazione che fornisce il percorso su cui il messaggio può viaggiare dalla sorgente alla destinazione. La comunicazione tra due calcolatori si realizza mediante lo scambio di dati sul canale di comunicazione: per poter essere trasmessi i dati sono stati opportunamente codificati e trasformati in un segnale che può essere elettrico (una tensione oppure una corrente) o una qualsiasi grandezza fisica capace di convogliare un’informazione (per esempio un’onda luminosa). Le modalità di comunicazione tra entità si dividono in due grandi classi:
- modalità a connessione (connection-oriented); Prima dell’inizio della trasmissione delle informazioni, si deve stabilire una connessione tra il mittente e il destinatario, che viene “rilasciata” al termine delle comunicazioni. Possiamo quindi individuare tre fasi distinte: •apertura della connessione: è la fase più delicata durante la quale si “cerca l’accordo” tra i due host e si stabilisce la connessione; •trasferimento dell’informazione: è la parte centrale durante la quale avviene la comunicazione;
•chiusura della sessione: viene rilasciata la risorsa e terminata la comunicazione. Un esempio tipico di funzionamento con modalità connectionoriented è la telefonata.
- modalità senza connessione (connectionless): Nella modalità connectionless il mittente effettua il trasferimento delle informazioni in modo autonomo, senza che avvenga un preventivo accordo con il destinatario. Non si verifica quindi una “sincronizzazione” tra mittente e destinatario e il mittente ignora se la sua trasmissione sia andata o meno a buon fine, a meno che successivamente il destinatario non inoltri un messaggio di conferma ricezione. Un esempio tipico di funzionamento con modalità connectionless è il servizio postale. SEGMENTAZIONE In teoria, una singola comunicazione, come ad esempio un video o un messaggio di posta elettronica, potrebbe essere inviata attraverso una rete da una fonte ad una destinazione come un massiccio flusso continuo di bit. Se i messaggi sono stati effettivamente trasmessi in questo modo, ciò significherebbe che nessun altro dispositivo sarebbe in grado di inviare o ricevere messaggi sulla rete stessa, mentre questo trasferimento di dati è in corso. Questi grandi flussi di dati comporterebbe notevoli ritardi. Inoltre, se c’è un problema durante la trasmissione, il messaggio andrebbe perso e dovrebbe essere ritrasmesso per intero. Un approccio migliore è quello di dividere i dati in parti più piccole e più gestibili per inviarli attraverso la rete. Questa divisione del flusso di dati in pezzi più piccoli è chiamata segmentazione VANTAGGI SEGMENTAZIONE In primo luogo, inviando piccoli pezzi singoli dall'origine alla destinazione, molte conversazioni differenti possono essere intercalate sulla rete. Il processo utilizzato per segnalare i pezzi di conversazioni separate insieme sulla rete è denominata multiplexing.
- In secondo luogo, la segmentazione può aumentare l'affidabilità delle comunicazioni di rete. I pezzi separati di ogni messaggio non ha bisogno di percorrere lo stesso percorso attraverso la rete dalla sorgente alla
non essere così visibili. Nel caso di supporti senza fili, i messaggi vengono trasmessi attraverso l'aria usando la frequenza radio o le onde infrarosse. SERVIZI E PROCESSI I Servizi e processi sono i programmi di comunicazione, chiamati software, che girano sui dispositivi collegati in rete. Un servizio di rete fornisce informazioni in risposta a una richiesta. I servizi includono molte delle applicazioni di rete che le persone utilizzano ogni giorno, come servizi di posta elettronica di hosting e servizi di web hosting. Processi forniscono le funzionalità per dirigere e spostare i messaggi attraverso la rete. I processi sono meno evidenti a noi, ma sono fondamentali per il funzionamento delle reti. DISPOSTIVI FINALI I dispositivi di rete con cui le persone hanno più familiarità sono chiamati dispositivi finali. Questi dispositivi fungono da interfaccia fra la rete umana e la rete di comunicazione sottostante. Alcuni esempi di dispositivi finali sono: • Computer (postazioni di lavoro, laptop, file server, server web) • Le stampanti di rete • I telefoni VoIP • Telecamere di sicurezza • Dispositivi palmari HOST (Host è un termine relativo: vuol dire genericamente "ospite" ma il significato pratico dipende dal contesto. A volte è confuso con remote (remoto) ma un servizio o un dispositivo possono essere ospiti pur non essendo remoti.) Un dispositivo host è di origine o di destinazione per un messaggio trasmesso attraverso la rete. Per distinguere un host da un altro, ciascun host in una rete è identificato da un indirizzo. Quando un host inizia la comunicazione, utilizza l'indirizzo dell'host di destinazione per specificare dove il messaggio deve essere inviato. Nelle reti moderne, un host può agire come un client, un server, o entrambi. Il Software installato sul host determina il ruolo che gioca nella rete.
NIC
Ogni Host, ovvero ogni dispositivo che si connette alla rete lo fa attraverso una scheda di rete detta NIC (Network Interface Card). Ogni scheda di rete ha un indirizzo fisico o indirizzo Ethernet che la identifica univocamente da tutte le schede di rete di tutti gli altri host tale indirizzo è detto mac- address (Media Access Control) MAC ADDRESS le prime tre cifre identificano il produttore hardware della scheda (intel, samsung ecc…) le altre cifre identificano la nostra scheda di rete. Non esistono schede di rete uguali, cioè con lo stesso mac addresss DISPOSITIVI INTERMEDI Oltre ai dispositivi finali con cui le persone hanno familiarità, le reti possono contare su periferiche intermedie per fornire la connettività e per regolare i flussi di dati attraverso la rete. Questi dispositivi collegano i singoli host alla rete e possono collegare più reti singole per formare un internetwork. Esempi di dispositivi di rete intermedi sono:
- Network Access Devices (hub, switch e access point wireless)
- I dispositivi di internetworking (router)
- Server di comunicazione e modem
- Dispositivi di sicurezza (firewall) La gestione dei dati che scorre attraverso la rete è compito dei dispositivi intermedi. Questi dispositivi utilizzano l'indirizzo host di destinazione, in combinazione con le informazioni sulla rete di interconnessione, per determinare il percorso che devono compiere i messaggi attraverso la rete. I Processi in esecuzione sui dispositivi di rete intermedi eseguono queste funzioni:
- Rigenerare e ritrasmettere i segnali dati
- Mantenere le informazioni sui percorsi esistenti attraverso la rete e l’internetwork
- La distanza con cui i mezzi trasmissivi possono portare a destinazione un segnale con successo
- L'ambiente in cui il supporto deve essere installato.
- La quantità di dati e la velocità con cui devono essere trasmessi.
- Il costo dei mezzi di comunicazione e l’installazione. Qual è il mezzo fisico utilizzato per realizzare il canale di trasmissione? mezzi guidati – linee fisiche che portano il segnale fino al ricevitore, – supportano la trasmissione di segnali elettrici oppure ottici, – segnali elettrici: doppino telefonico o cavo coassiale; – segnali ottici: fibre ottiche. mezzi non guidati – irradiazione di segnali elettromagnetici nello spazio, in modo più o meno diretto; – antenne, satelliti, infrarossi, … MEZZI GUIDATI NELLO SPECIFICO: doppino telefonico, cavo coassiale, fibra ottica DOPPINO TELEFONICO È costituito da due o più coppie di fili di rame, singolarmente ricoperti di materiale isolante, intrecciati uno intorno all’altro per ridurre le interferenze elettromagnetiche (da qui il suo nome inglese, twisted pair) e isolati da una guaina. • È il mezzo di trasmissione meno costoso e più utilizzato per segnali sia analogici che digitali. • Esistono diverse tipologie di doppini UTP (Unshielded Twisted Pair), identificate in classi di qualità crescente. CAVI DI RETE In un cavo di rete sono presenti quattro coppie di doppini che possono essere schermati o no contro le interferenze CAVI COASSIALI
I cavi coassiali sono costituiti da un corpo centrale conduttore, in cui si propaga il segnale da trasmettere, una protezione isolante una rete di sottili fili metallici (chiamata calza) che realizza una schermatura del conduttore dalle interferenze esterne una guaina protettiva esterna I cavi coassiali sono principalmente utilizzati nella distribuzione – televisiva (TV via cavo), – nelle reti telefoniche per trasmissioni a lunga distanza e nelle reti di calcolatori. La diffusione dei doppini ad alte prestazioni e la riduzione dei costi delle fibre ottiche ha praticamente eliminato i cavi coassiali. FIBRA OTTICA Un cavo in fibra ottica è costituito da – un conduttore centrale (core) di dimensioni molto sottili, – un rivestimento (cladding), con indice di rifrazione minore del core, – una guaina opaca La trasmissione avviene in base al principio di riflessione totale: la differenza negli indici di rifrazione tra cladding e core mantiene la luce confinata all’interno del core. Caratteristiche uniche – larghezza di banda molto elevata, – ridotta attenuazione del segnale, – immunità alle interferenze elettromagnetiche. Le fibre ottiche sono utilizzate nelle telecomunicazioni, in particolare sulle lunghe distanze, e la loro applicazione sta crescendo anche nei collegamenti metropolitani e nelle reti locali. Svantaggi – Raggio di curvatura limitato – Necessità di conversione ottica/elettrica nei punti di collegamento MEZZI NON GUIDATI I segnali vengono trasmessi e ricevuti mediante antenne – L’antenna del trasmettitore irradia nello spazio onde elettromagnetiche, che l’antenna ricevente capta – può essere direzionale (punto-a-punto) o non direzionale (multipunto). WI FI
la collaborazione di molte agenzie di amministrazione della rete. ACCESSO RESIDENZIALE ADSL= (asymmetric digital subscriber line) banda sbilanciata più in download che in upload HDSL= (high bitrate digital subscriber line) Alto bitrate, connessione aziendale simmetrica, sul mezzo di comunicazione abbiamo banda dedicata tra utente se service provider. VHDSL= ( very high bitrate digital subscriber line) – Banda Larga a breve distanza, limite di 300 metri dalla Cabina IL COLLEGAMENTO INTERNET AVVIENE TRAMITE CONNESSIONE PTP TRA IL CLIENTE E ISP APPROFONDIMENTI In telecomunicazioni HDSL (acronimo inglese di High data rate Digital Subscriber Line) è la prima tecnologia della famiglia xDSL, standardizzato per la prima volta nel 1994, per potenziare la velocità di trasmissione nelle connessioni Internet su tradizionale doppino telefonico (due fili di rame). Consente di raggiungere velocità fino a 8 Mb/s simmetrici (sia in download che in upload) con una connessione sempre attiva. Perciò richiede un modem V.35 (un tempo molto costoso) collegato a un router. Esiste soltanto per traffico dati e non per quello voce. Supporta però il Voice over IP che tratta la fonia vocale come dati qualsiasi di Internet. Il termine ADSL (sigla dell'inglese Asymmetric Digital Subscriber Line, in italiano Linea Asimmetrica di Sottoscrizione Digitale), nel campo delle telecomunicazioni, indica una classe di tecnologie di trasmissione a livello fisico, appartenenti a loro volta alla famiglia xDSL, utilizzate per l'accesso digitale a Internet ad alta velocità di trasmissione su doppino telefonico, cioè nell'ultimo miglio della rete telefonica (o rete di accesso), mirate al mercato residenziale e alle piccole-medie aziende previa la stipulazione di
un contratto di fornitura con un provider del servizio. Nel settore delle telecomunicazioni, l'acronimo inglese VDSL (Very-high- bit-rate digital subscriber line) indica una tecnologia di comunicazione xDSL via cavo che permette di ottenere performance di velocità superiori al predecessore ADSL. Inoltre, a differenza dell'ADSL e dell'SDSL, la nuova tecnologia VDSL permette di avere velocità di banda sia simmetriche sia asimmetriche, sostituendo, di fatto, entrambi gli standard. Lo standard VDSL è stato lanciato dall'ITU-T nel novembre 2001. XDSL è l’acronimo di Digital Subscriber Line con la X che fa riferimento alle tecnologie basate su questo specifico sistema come l’Adsl. PROTOCOLLO PPP PPP (Point-to-Point Protocol) è il protocollo di linea, standard Internet, attualmente utilizzato per i collegamenti punto a punto tra due router o più spesso nella connessione tra un utente e un provider. Permette la possibilità di trasportare più tipi di protocolli su un’unica connessione (non solo pacchetti IP), la negoziazione delle opzioni di connessione, l’assegnazione dinamica degli indirizzi IP, la gestione degli errori e l’autenticazione. Il campo dati del frame PPP può portare informazioni relative a vari protocolli di livello superiore. Insieme al protocollo PPP vengono usati i protocolli LCP e NCP; anche questi protocolli vengono portati nel campo dati del PPP. LCP (Link Control Protocol) è un protocollo che permette di stabilire il collegamento, negoziare opzioni per configurare il collegamento e alla fine rilasciarlo.
un campo dati di lunghezza variabile negoziata con LCP; di default la lunghezza è di 1500 byte; 2 byte (o 4, la dimensione viene negoziata tramite LCP) con una checksum per il controllo degli errori. Poiché il campo indirizzo e il campo di controllo sono costanti si può concordare di ometterli tramite LCP. Tramite LCP si può negoziare anche un protocollo di autenticazione. I protocolli ammessi sono PAP (Password Authentication Protocol) o CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol). L’autenticazione PAP è una procedura in due passi: il client invia il nome utente e una password che può essere cifrata; il server confronta la combinazione utente/password con i dati presenti nel proprio database. L’autenticazione CHAP è invece in tre passi: il server invia al client una stringa di caratteri casuali e il nome del server; il client usa il nome del server per cercare una chiave segreta relativa alla comunicazione con il server, usa la chiave per cifrare la stringa e la manda al server col nome del client; il server a sua volta cifra la stringa originale con la stessa chiave e deve ottenere lo stesso risultato. LARGHEZZA DI BANDA La velocità massima di trasferimento dati di una rete in un determinato momento su una connessione specifica è quella che si chiama larghezza di banda. In pratica, una connessione Ethernet ha una larghezza di banda di 1000 Mbps o 125 megabyte al secondo, quindi una connessione internet può fornire 25Mbps di larghezza di banda tramite un modem via cavo.Una gamma di frequenze utilizzate per trasmettere un segnale radio o audio viene anche chiamata larghezza di banda e viene misurata in hertz, ad esempio Kilohertz, Megahertz
Bytes e Bit La gestione della larghezza di banda e di internet, in generale, può diventare a volte confusa, poiché richiede un sacco di acronimi e jargons. Qui c'è un errore comune che la gente commette sempre e noi dovremmo evitare, i Mbps e gli MBps. Strano come una lettera possa fare la differenza. Conoscere la differenza tra questi due ti risparmierebbe totalmente dal pagare di più per il tuo servizio internet. Prendiamo, ad esempio, 15 MBs non equivale a 15 Mbs (si noti la lettera b). Il primo si legge come 15 megaBYTES, e il secondo come 15 megaBITS. Un fattore 8 è la differenza tra questi due valori poiché ci sono 8 bit in un byte. Dal momento che oggi usiamo internet quotidianamente, è bene sapere quanta larghezza di banda usiamo per ogni transazione. Di seguito sono riportate alcune delle larghezze di banda consigliate per alcuni servizi internet dalla più piccola alla più grande allocazione (da kilobit a Megabit/ secondo).[3] Chat: meno di 1kBit al secondo Telefono (analogico): da 16 a 80 kBit al secondo Radio e MP3: da 32 a 320 kBit al secondo Navigazione in Internet e invio di un'e-mail: Da 1 a 6 Mbps TV (analogica): da 3 a 3 Mbps DVD video: fino a 10 Mbps Video HD (un canale): da 6 a 8 Mbps HD TV (2 canali) fino a 20 Mbps
Questi protocolli sono specifici in base alle caratteristiche della comunicazione. Nella vita di tutti giorni usiamo delle regole per comunicare attraverso un mezzo, come ad esempio una telefonata, non sono necessari gli stessi protocolli per l'utilizzo di un altro supporto, come l'invio di una lettera. INSIEME DI PROTOCOLLI La corretta comunicazione tra gli host di una rete richiede l'interazione di diversi protocolli. Un gruppo di protocolli che sono necessari per eseguire una funzione di comunicazione è chiamato insieme di protocolli. Questi protocolli sono implementati nel software e nel hardware che viene caricato su ogni host o dispositivo di rete. STACK DI PROTOCOLLI Uno dei modi migliori per visualizzare come tutti i protocolli interagiscono su un particolare host è quello di vederlo come una pila. Uno stack di protocolli mostra come i protocolli individuali all'interno della suite sono eseguiti sugli host. I protocolli sono visti come una gerarchia stratificata, con ogni servizio di livello superiore, a seconda della funzionalità definita dai protocolli indicati nei livelli inferiori. Gli strati inferiori della pila riguardano lo spostamento di dati sulla rete e la fornitura di servizi agli strati superiori, che si concentrano sul contenuto del messaggio inviato e sull'interfaccia utente SUITE PROTOCOLLI DI RETE A livello umano, alcune regole di comunicazione sono di natura formale, altre sono semplicemente implicite sulla base di consuetudini e pratiche. Affinché i dispositivi possano comunicare con successo, un protocollo di rete deve descrivere una suite di precisi requisiti e di interazioni. Suite di protocollo di rete descrivere i processi , quali :
- Il formato o la struttura del messaggio
- Il metodo con cui condividere le informazioni sui percorsi tra i dispositivi
di rete
- Come e quando i messaggi di errore e di sistema sono passati tra i dispositivi
- La configurazione e la cessazione delle sessioni di trasferimento dati Ciò significa che un computer e altri dispositivi, come telefoni cellulari o PDA, possono accedere a una pagina Web archiviata su qualsiasi tipo di server Web che utilizza ogni forma di sistema operativo da qualsiasi punto di Internet. TIPI DI MODELLI DI RETE Ci sono due tipi fondamentali di modelli di rete:
- modelli di riferimento
- modelli di protocollo MODELLO DI RIFERIMENTO Un modello di riferimento fornisce un riferimento comune per mantenere la coerenza con tutti i tipi di protocolli di rete e di servizi. Un modello di riferimento non è destinato ad una specifica applicazione o per fornire un livello di dettaglio sufficiente per definire con precisione i servizi della architettura di rete. Lo scopo primario di un modello di riferimento è aiutare nella comprensione chiara delle funzioni coinvolte MODELLO OSI L'Open Systems Interconnection (OSI) è il modello di riferimento più conosciuto. Viene utilizzato per la progettazione di reti dati, per le specifiche di funzionamento, e la risoluzione dei problemi MODELLO DI PROTOCOLLO Un modello di protocollo fornisce un modello che corrisponde da vicino alla struttura di una
