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Le reti informatiche, Appunti di Informatica

Il documento tratta il tema delle reti informatiche, dei mezzi di trasmissione, le topologie di rete che descrivono la disposizione dei dispositivi... la commutazione che è il metodo con cui i dati viaggiano nella rete e infine il modello ISO/OSI che descrive il funzionamento delle reti in 7 livelli.

Tipologia: Appunti

2024/2025

In vendita dal 28/06/2025

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1 LE RETI: DEFINIZIONE
una rete informatica è un insieme di dispositivi collegati
tra loro per poter scambiare delle informazioni in maniera
veloce e condividere le risorse sia hardware che software
Le informazioni sono codificate in binario
Gli elementi di una rete sono:
Nodi terminali: chiamati host che eseguono i programmi
Nodi di commutazione: chiamati router
Linee di Trasmissione: chiamate canali
Meccanismo che regola il funzionamento di una rete: un
dato dall’host sorgente deve arrivare all’host di
destinazione, viaggia su un canale fisico ed è ritrasmesso
dai nodi di commutazioni
MODELLI LOGICI DELLE RETI
Esistono 2 modelli logici di reti (cioè si considera il ruolo
assunto da ogni host nella rete):
oReti client server
oReti peer to peer -> Skype/Whatsapp
RETI CLIENT SERVER
È il modello usato nella rete internet: il client è il browser
(HTTP client) il server è Apache (HTTP server)
Queste reti necessitano di un amministratore di rete che
gestisce il server, fa il backup dei dati
Server:
Processo che offre un servizio e può essere raggiunto
attraverso la rete
Accetta ed elabora le richieste che gli arrivano dai client
Restituisce il risultato ai client o invia un messaggio di
errore se non riesce a soddisfare la richiesta
RETI CLIENT SERVER
Client:
Processo che invia una richiesta ad un server
Diventa attivo quando deve inviare una richiesta
Dopo che riceve la risposta ritorna inattivo
RETI PEER TO PEER (P2P)
Ogni dispositivo ha un ruolo paritetico rispetto agli altri
svolgendo contemporaneamente sia il ruolo di client che
di server
Questo modello si applica per reti piccole con massimo 10
dispositivi
Un esempio è Skype
CLASSIFICAZIONE FISICA DELLE RETI
Le reti, da un punto di vista fisico, si possono classificare
secondo due criteri:
Tecnologia trasmissiva (in base a come saranno tramessi i
dati)
Reti punto-punto
Reti broadcast
Reti multicast
Scala dimensionale (in base alla dimensione dell’area
geografica in cui sono dislocati gli host)
RETI PUNTO-PUNTO
Gli host sono connessi a coppie attraverso un canale
diretto
Il messaggio è inviato dal mittente al destinatario
connessi dirette
RETI BROADCAST
Gli host sono connessi a un canale di comunicazione
condiviso da tutti
L’host che deve inviare un messaggio inserisce
l’indirizzo del destinatario e lo spedisce a tutti gli host
che fanno parte della rete
Il messaggio sarà letto solo dal destinatario, mentre gli
altri host lo ignoreranno
RETI MULTICAS
Gli host sono connessi a un canale di comunicazione
condiviso da tutti
L’host che deve inviare un messaggio lo invia
contemporaneamente ad un gruppo di destinatari che
fanno parte della rete
MODALITA’ DI TRASMISSIONE
SIMPLEX: messaggio è inviato in un unico senso (dal
mittente al destinatario)
HALF-DUPLEX:
comunicazione in
entrambe i sensi ma in
tempi diversi – walkie
talkie
(alternata)
FULL-DUPLEX:
comunicazione in
entrambe i sensi nello
stesso momento
(conteporanea)
COMMUTAZIONE
è la tecnica che si utilizza per inviare il messaggio
Può essere:
1. COMMUTAZIONE DI CIRCUITO - si genera un circuito tra
mittente e destinatario per poter comunicare; durante
la comunicazione mittente e destinatario hanno un
canale di trasmissione a disposizione -> telefonate
[apertura – comu. su canale – chiusura]
2. COMMUTAZIONE DI PACCHETTO - Quando si invia un
messaggio, quasto viene suddiviso in pacchetti ,
possono percorrere percorsi diversi per arrivare a
destinazione, passando dai nodi intermedi, ariavti
vengono assemblati in ordine (hanno una sequenza)
MEZZI DI TRASMISSIONE
Sono il mezzo ‘’fisico’’ su cui viaggia il segnale
Possono essere:
1. SU LINEE METALLICHE
2. SU LINEE NON METALLICHE
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1 LE RETI: DEFINIZIONE

una rete informatica è un insieme di dispositivi collegati tra loro per poter scambiare delle informazioni in maniera veloce e condividere le risorse sia hardware che software Le informazioni sono codificate in binario Gli elementi di una rete sono:  Nodi terminali: chiamati host che eseguono i programmi  Nodi di commutazione: chiamati router  Linee di Trasmissione: chiamate canali Meccanismo che regola il funzionamento di una rete: un dato dall’host sorgente deve arrivare all’host di destinazione, viaggia su un canale fisico ed è ritrasmesso dai nodi di commutazioni MODELLI LOGICI DELLE RETI Esistono 2 modelli logici di reti (cioè si considera il ruolo assunto da ogni host nella rete): o Reti client server o Reti peer to peer -> Skype/Whatsapp RETI CLIENT SERVER È il modello usato nella rete internet: il client è il browser (HTTP client) il server è Apache (HTTP server) Queste reti necessitano di un amministratore di rete che gestisce il server, fa il backup dei dati Server:  Processo che offre un servizio e può essere raggiunto attraverso la rete  Accetta ed elabora le richieste che gli arrivano dai client  Restituisce il risultato ai client o invia un messaggio di errore se non riesce a soddisfare la richiesta RETI CLIENT SERVER Client:  Processo che invia una richiesta ad un server  Diventa attivo quando deve inviare una richiesta  Dopo che riceve la risposta ritorna inattivo RETI PEER TO PEER (P2P) Ogni dispositivo ha un ruolo paritetico rispetto agli altri svolgendo contemporaneamente sia il ruolo di client che di server Questo modello si applica per reti piccole con massimo 10 dispositivi Un esempio è Skype CLASSIFICAZIONE FISICA DELLE RETI Le reti, da un punto di vista fisico, si possono classificare secondo due criteri: Tecnologia trasmissiva (in base a come saranno tramessi i dati)  Reti punto-punto  Reti broadcast  Reti multicast Scala dimensionale (in base alla dimensione dell’area geografica in cui sono dislocati gli host)

RETI PUNTO-PUNTO

 Gli host sono connessi a coppie attraverso un canale diretto  Il messaggio è inviato dal mittente al destinatario connessi dirette RETI BROADCAST  Gli host sono connessi a un canale di comunicazione condiviso da tutti  L’host che deve inviare un messaggio inserisce l’indirizzo del destinatario e lo spedisce a tutti gli host che fanno parte della rete  Il messaggio sarà letto solo dal destinatario, mentre gli altri host lo ignoreranno RETI MULTICAS  Gli host sono connessi a un canale di comunicazione condiviso da tutti L’host che deve inviare un messaggio lo invia contemporaneamente ad un gruppo di destinatari che fanno parte della rete MODALITA’ DI TRASMISSIONE  SIMPLEX: messaggio è inviato in un unico senso (dal mittente al destinatario)  HALF-DUPLEX: comunicazione in entrambe i sensi ma in tempi diversi – walkie talkie (alternata)  FULL-DUPLEX: comunicazione in entrambe i sensi nello stesso momento (conteporanea) COMMUTAZIONE è la tecnica che si utilizza per inviare il messaggio Può essere:

  1. COMMUTAZIONE DI CIRCUITO - si genera un circuito tra mittente e destinatario per poter comunicare; durante la comunicazione mittente e destinatario hanno un canale di trasmissione a disposizione -> telefonate [apertura – comu. su canale – chiusura]
  2. COMMUTAZIONE DI PACCHETTO - Quando si invia un messaggio, quasto viene suddiviso in pacchetti , possono percorrere percorsi diversi per arrivare a destinazione, passando dai nodi intermedi, ariavti vengono assemblati in ordine (hanno una sequenza) MEZZI DI TRASMISSIONE Sono il mezzo ‘’fisico’’ su cui viaggia il segnale Possono essere:
  3. SU LINEE METALLICHE
  4. SU LINEE NON METALLICHE

MEZZI SU LINEE METALLICHE

I mezzi di queste tipologie sono i DOPPINI DI RAME, formati da una coppia di conduttori ritorti (TWISTED PAIR) ed il CAVO COASSIALE. I doppini sono:

  1. UTP (unshielded twisted pair) - i fili hanno colori diversi e non sono schermati
  2. STP (shielded twisted pair) - I fili sono schermati
  3. FTP (foil twisted pair) - i fili sono schermati con un foglio di alluminio MEZZI SU LINEE METALLICHE Il Cavo Coassiale è formato da cavi concentrici separati da un isolante. Sono i cavi delle antenne televisive MEZZI SU LINEE NON METALLICHE Il mezzo è la FIBRA OTTICA formato da un filo di vetro in cui viaggia il segnale, rivestito da una parte di vetro che riflette la luce verso l’interno. La luce può essere trasmessa da un LASER (un solo fascio di luce) oppure da un LED (più fasci di luce con angolazioni diverse). E’ migliorata andando avanti nel tempo. CLASSIFICAZIONE DELLE RETI IN BASE LA SCALA DIMENSIONALE In base alle dimensioni si distinguno diversi tipi di rete informatiche (“per tipologia”)
  4. Reti LAN Local Area Network: (estensione fino a 100m) reti con host ubicati nello stesso edificio, come un’azienda, una scuola
  5. Reti MAN Metropolitan Area Network: (estensione dai 10km ai 100 km) reti con host dislocati in una città, o in una provincia, o una piccola regione
  6. Reti WAN Wide Area Network: (estensione dai 1000km ai 5000km) reti con host dislocati in diverse città, un’intera nazione o stati confinanti
  7. Reti GAN Global Area Network: (estensione 10.000km) reti con host dislocati nei vari continenti. Esempio: rete internet RETI WIRELESS Sono chiamate WLAN Wireless Local Area Network Sono reti senza fili che per comunicare usano onde radio a bassa potenza in radiofrequenza. In base alla dimensione si classificano in: PAN Personal Area Network : sono reti caratterizzate da distanze ridotte, pochi metri, la tecnologia usata per questo tipo di collegamento è il Bluetooth BAN Body Area Network : piccole reti che interconnettono dispositivi indossabili, hanno un raggio di pochi metri attorno alla persona. WLAN Wireless LAN propriamente dette: riguardano LAN aziendali la tecnologia più diffusa è il Wi-Fi (wireless fidelity) 1G A 5G

TOPOLOGIA DELLE RETI

Topologia: struttura di una rete Esistono 2 topologie: fisica e logica TOPOLOGIA FISICA Topologia fisica: rappresenta come sono disposti geometricamente i nodi di una rete Secondo la topologia fisica le reti possono essere:

  1. Reti a stella
  2. Reti ad anello
  3. Reti a bus
  4. Reti a maglia
  5. Reti ad albero RETI A STELLA Tutti gli host sono collegati a un punto centrale, chiamato centro stella, solitamente un hub o uno switch che sono dispositivi concentratori che servono a smistare i dati da trasmettere Vantaggi: Grande affidabilità: eventuali guasti non comprometteranno il funzionamento dell’intera rete. Rimane isolato solo il nodo guasto, gli atri continuano a funzionare Espandibilità: è possibile inserire un nuovo nodo senza il fermo della rete Svantaggi: Rischio di sovraccarico: del nodo centrale in caso di un intenso traffico di rete Possibile blocco della rete se l’hub o lo switch smette di funzionare RETI AD ANELLO-RING  Ogni nodo è collegato con altri nodi in modo da formare una struttura circolare  Ogni informazione deve percorrere l’anello fino al destinatario e quindi ogni nodo esamina il pacchetto che riceve per decidere se deve acquisirlo o passarlo a sua volta al nodo successivo  Tale operazione si ripete fino a quando i dati non raggiungono il destinatario La topologia ad anello può essere: 1. Unidirezionale: in senso orario o antiorario. Si ha un alto rischio di guasti perché, se un collegamento, un cavo o un nodo non funziona è compromessa tutta la rete 2. Bidirezionale: ogni nodo può inviare il messaggio sia al nodo precedente che a quello successivo. Un eventuale guasto può essere superato facilmente sfruttando l’altra direzione RETI A BUS  Tutti i dispositivi sono connessi ad un canale comune detto BUS  È una trasmissione di tipo broadcast: i messaggi sono inviati sul canale a tutti i nodi che li possono valutare e solo il nodo che riconosce di essere il destinatario perché l’indirizzo di destinazione del messaggio coincide col suo acquisisce il messaggio altrimenti lo ignora  Solo un nodo alla volta può trasmettere sul canale  Se un host non funziona la rete continua a funzionare

Dispositivo di rete di Livello Applicazione Nel caso di navigazione web, si parla di ProxyHTTP che è usato per:  Connettività - è possibile configurare un computer in modo che faccia da proxy a tutti gli altri computer della lan. In questo caso un unico computer (il proxy) è connesso ad internet ma tutti gli altri possono accedere ai servizi offerti dalla rete  Monitoraggio - un proxy può tenere traccia di tutte le operazioni effettuate (ad esempio, tutte le pagine web visitate), consentendo statistiche ed osservazioni sull'utilizzo di internet  Filtro - un proxy può applicare regole definite dall'amministratore del sistema come impedire l’accesso a determinati siti  Privacy - un proxy può garantire un maggiore livello di privacy mascherando il vero indirizzo IP del client poiché il server vede solo quello del proxy GATEWAY Il gateway è considerato un dispositivo che connette due reti con protocolli diversi (traduce quindi il protocollo). A seconda del protocollo che supportano, i gateway lavorano a qualsiasi livello ISO/OSI. Possono essere sia software che hardware. FIREWALL ROUTER Il firewall svolge funzioni di collegamento tra due o più parti di rete, garantendo la protezione (in termini di sicurezza informatica) della rete stessa. Usualmente il firewall divide la rete in due sottoreti: una (detta esterna ) che comprende l'intera Internet mentre l'altra (detta interna ) è costituita dalla LAN e tutto il traffico tra la LAN ed Internet transita attraverso il firewall. FIREWALL ROUTER In alcuni casi è possibile che si crei l'esigenza di creare una terza sottoretedetta DMZ (o zona demilitarizzata) che contiene quei sistemi che devono essere isolati dalla rete interna ma che devono comunque essere protetti dal firewall ed essere raggiungibili dall'esterno (server pubblici). FIREWALL ROUTER Un firewall può essere realizzato con un semplice computer (con almeno due schede di rete, una per l'input l'altra per l'output) ed un apposito software che talvolta può essere installato in un router 🡪 questo caso si parla di router/firewall. Il principio di funzionamento dei firewall si basa sulla definizione di regole che inibiscono/permettono flussi di traffico. Le regole vengono impostate in base:  all'indirizzo IP sorgente  all'indirizzo IP di destinazione  alla porta attraverso la quale viene erogato il servizio Le regole devono essere impostate in modo da autorizzare solo il traffico considerato sicuro.

3 PROTOCOLLI di RETE

Tecniche di Comunicazione  COMMUTAZIONE DI CIRCUITO  COMMUTAZIONE A PACCHETTO COMMUTAZIONE di CIRCUITO È la tecnica utilizzata con la comunicazione vocale (telefonata). È formata da 3 fasi:  Attivazione del circuito - in cui si stabilisce la connessione tra i 2 utenti  Utilizzo del canale di trasmissione - in cui sono trasmessi i dati  Svincolo - in cui la connessione viene chiusa Offre servizi CONNECTION ORIENTED (orientati alla connessione) cioè servizi che richiedono una connessione permanente durante il loro utilizzo. COMMUTAZIONE a PACCHETTO  E’ la tecnica utilizzata per la comunicazione dati (computer).  Offre servizi CONNECTIONLESS (senza connessione), cioè, servizi che non richiedono una connessione permanente durante il loro utilizzo.  Le informazioni da scambiare sono inviate tramite PACCHETTI di dati.  Le informazioni trasmesse sono utilizzate in maniera efficiente, sono allocate ad un utente per il tempo strettamente necessario alla trasmissione dei pacchetti e poi vengono allocate ad un altro utente. PACCHETTO DATI  PACCHETTO DATI - INTESTAZIONE (HEADER) + DATI  HEADER 🡪 indirizzo mittente, indirizzo destinatario, numero progressivo  Nelle reti a commutazione di pacchetto è necessario definire per ogni pacchetto qual è la strada per raggiungere il destinatario (ROUTING).  Il ROUTING è eseguito dai ROUTER che, sulla base dell’indirizzo del destinatario e sullo stato della rete, indirizzano il pacchetto verso un particolare percorso PROTOCOLLI di COMUNICAZIONE Sono le regole utilizzate dagli elaboratori. Servono a specificare i formati dei dati scambiati, informazioni di controllo per definire la struttura dei pacchetti, la velocità di trasmissione Possono essere:

  1. Orientati alla Connessione - prevedono un controllo sugli errori di trasmissione
  2. Senza Connessione - non si ha una conferma della corretta ricezione del messaggio Si utilizza un’architettura di protocolli, organizzata a livelli. PROTOCOLLI + LIVELLI = ARCHITETTURA di RETE

MODELLO ISO-OS

 Modello di riferimento per le architetture di rete  Definito dall’ISO (International Standard Organization)  Standard OSI (Open System Interconnection) definito nel 1984.  È un modello (non un’architettura di rete) perchè definisce i livelli edice cosa devono fare.  È formato da 7 livelli.  Per ogni livello sono stati definiti degli standard che definiscono comedeve funzionare. LIVELLI  Ogni livello deve fornire servizi ai livelli superiori.  Ogni livello passa i dati/informazioni al livello inferiore fino a raggiungere il livello fisico che esegue la trasmissione.  Ogni livello si interfaccia con quello adiacente tramite i SERVICE ACCESS POINT (SAP). MODELLO ISO-OSI  I livelli adiacenti comunicano tramite le INTERFACCE.  Ogni livello ha diverse ENTITA’.  Entità di uno stesso livello sono dette PEER-ENTITY.  Ciascun livello fornisce servizi alle entità del livello superiore.  Le entità di ogni livello, tranne il 1° livello, per comunicare utilizzano i servizi del livello precedente; le entità del livello 1° utilizzano invece i CANALI TRASMISSIVI che le interconnettono. LIVELLO FISICO  Questo livello definisce le caratteristiche fisiche del mezzo di trasmissione, gli aspetti tecnici delle interconnessioni e le caratteristiche hardware.  Il servizio definito in questo livello consiste nel trasferire sequenze di BIT (MESSAGGIO) da un computer ad un altro. LIVELLO COLLEGAMENTO  Questo livello gestisce il collegamento dati da un nodo ad un altro adiacente della stessa rete, controlla la correttezza dei dati trasmessi e ne richiede la ritrasmissione per correggere gli errori.  Il messaggio è scomposto in FRAME , ognuno formato da CAMPI (insieme di elementi che contengono una singola informazione). E’ formato da:

  1. LLC (Logical Link Control) 🡪 interfaccia verso livello Rete. È comune a tutte le LAN.
  2. MAC (Medium Access Control) 🡪 caratterizza le modalità per la condivisione del mezzo trasmissivo tra gli utenti. E’ specifico per ogni LAN ed è realizzato nella scheda di rete. Esistono diversi protocolli di accesso alla rete. LIVELLO RETE  Questo livello gestisce l’instradamento (routing) dei messaggi attraverso i nodi intermedi della sottorete.  I messaggi sono suddivisi in PACCHETTI che, arrivati a destinazione, sono riassemblati.  Determina quale strada deve essere percorsa dai pacchetti.  Il protocollo utilizzato in questo livello è il PROTOCOLLO IP. LIVELLO TRASPORTO  Questo livello gestisce il trasferimento dei dati end-to- end garantendo un servizio affidabile.  Deve correggere gli errori e prevenire la congestione della rete LIVELLO SESSIONE Questo livello gestisce la sincronizzazione della corrispondenza dei dati che saranno visualizzati. Instaura una sessione cioè un collegamento diretto e logico tra 2 interlocutori. LIVELLO PRESENTAZIONE Questo livello trasforma le informazioni per renderle visualizzabili agli utenti. LIVELLO APPLICAZIONE Questo livello riguarda i programmi applicativi utilizzati dagli utenti (permettere il trasferimento e la gestione dei file oppure deve gestire le email). TCP IP  TCP - Transmission Control Protocol  IP - Internet Protocol  TCP-IP è il protocollo che costituisce l’insieme di regole di comunicazione in Internet LIVELLO APPLICAZIONE Comprende tutti i protocolli di alto livello e di dialogo con l’utente:  FTP (File Transfer Protocol)  DNS (Domain Name System)  HTTP (Hyper Text Transfer Protocol )  SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) LIVELLO TRASPORTO Deve garantire un servizio affidabile. Utilizza:  TCP (Transmission Control Protocol) 🡪 protocollo per servizi orientati alla connessione  UDP (User Datagram Protocol) 🡪 protocollo per servizi senza connessione LIVELLO INTERNET Deve trovare il migliore percorso in rete per recapitare il messaggio al destinatario (ROUTING). All’interno della rete, i computer sono identificati dall’indirizzo IP: IPv4 – Ipv