Scarica Reti di Calcolatori: Architetture, Topologie e Protocolli e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Fondamenti di informatica solo su Docsity!
PARTE C
Con il tempo siamo passati dal mainframe a sistemi di computer autonomi interconnessi. Si possono indicare almeno tre punti di forza di una rete di calcolatori rispetto al Mainframe tradizionali: Resistenza ai guasti : il guasto di una macchina non blocca tutta la rete Economicità : hardware e software per computer costano meno di quelli per i mainframe Gradualità della crescita e flessibilità: l’aggiunta di nuove potenzialità ad una rete già esistente e la sua espansione sono semplici e poco costose. Una rete di computer è un insieme di dispositivi hardware e software collegati l’uno con l’altro da appositi canali di comunicazione, che permettono il passaggio da un utente all’altro di risorse, informazioni e dati in grado di essere pubblicati e condivisi. Questa rete di calcolatori viene utilizzata in: ● Applicazioni domestiche
- accesso ad informazioni remote: le reti di calcolatori permettono aiutanti di accedere ad informazioni di dati presenti in locazioni distanti rispetto la macchina dell’utente.
- Comunicazione da persona persona: gli utenti possono usare la rete di calcolatori per comunicare con altre persone comodamente dalla loro casa.
- Intrattenimento interattivo: la rete è usata nei videogiochi multiplayer e per accedere ai contenuti dei social network.
- E-commerce: le reti di calcolatori sono usate dagli utenti per effettuare pagamenti e transazioni utilizzando il computer ● Applicazioni aziendali :
- Resource Sharing: Un dispositivo nella rete può essere usato da differenti computer della stessa rete per esempio stampanti, fax eccetera.
- information sharing: Uno scambio di informazioni tra persone, organizzazioni e tecnologie.
- Comunicazione: la rete essenziale per compiere operazioni quali: chat Thing, video chat Thing, e-mail eccetera
- E-commerce: le reti di calcolatori sono usati soprattutto da quelle aziende che offrono servizi di e-commerce, dove gli utenti effettuano pagamenti e transazione utilizzando il computer ● Applicazioni mobile :
- m-commerce: Comprare e vendere i beni servizi attraverso dispositivi mobili wireless come cellulari, laptop tablet.
- Sistema di navigazione GPS: applicazioni che usano la connessione ad Internet per accedere al sistema di navigazione.
- Messaggistica istantanea: usare la rete per fare chiamate vocali, videochiamate, mandare messaggi di testo. Esistono diversi tipi di e-commerce per esempio il G2C (governement-to-consumer) , le attività di commercio elettronico svolte tra il governo i suoi cittadini o consumatori, tra cui il pagamento delle tasse, la registrazione dei veicoli e la fornitura di informazioni servizi.
Oppure un esempio di e-commerce B2C (business-to-business) sono Alì express, booking.com o Amazon. C2C (consumer-to-consumer) ebay o subito.it, acquistare online prodotti usati. Maggior parte di queste applicazioni si basano su modello cliente server ovvero una struttura applicativa distribuita nella quale genericamente un computer, client, si connette ad un server per la fruizione di un certo servizio. Un server gestisce la maggior parte dei processi memorizza tutti i dati. Un cliente richiede dati o elaborazioni. Il server manda i risultati dell’elaborazione al cliente. Le reti si possono classificare in base a diversi fattori: Tecnologia trasmissiva: come vengono inviati i messaggi all’interno della rete. Dimensione: in base all’estensione geografica della rete. Topologia: la configurazione geometrica dei collegamenti tra i vari componenti della rete. Esistono due tipi di network in base alla tecnologia di trasmissione: ● Point-to-point: connette individualmente coppie di macchine. Questa topologia è composta da link da nodi, per passare dall’origine alla destinazione, i messaggi possono attraversare uno o più elaboratori ovvero nodi. Un nodo può essere un Router, uno switch o la macchina di un utente finale. Per esempio il telefono, la linea telefonica passa per diverse cabine prima di arrivare a casa nostra. Considerando una rete composta da cinque utenti finali (enduser) si sceglie un percorso in base alla lunghezza e al traffico per arrivare per esempio all’enduser 5. Se vi sono problemi nella rete sul percorso, allora il messaggio passerà per altri enduser, prima di arrivare al numero cinque. ● Broadcast : le reti hanno un solo canale di comunicazione che è condiviso tra tutte le macchine della rete. In questa topologia abbiamo un’unica connessione a cui tutti gli elaboratori sono connessi. Quando nel laboratorio deve mandare un messaggio, lo mando a tutti i computer sulla rete. Un campo all’interno del messaggio indirizzo indica la destinazione (unicasting). Consideriamo un esempio con cinque enduser, Non esiste un percorso migliore per fare arrivare il messaggio all’enduser numero 3 Semplicemente l’enduser numero 1 manda il messaggio a tutti, ma solo il tre lo leggerà in quanto il suo indirizzo è presente nel messaggio. La topologia della rete indica la forma geometrica di una rete, ovvero una rappresentazione del modo in cui vari nodi, elaboratori, sotto reti e quant’altro, che la compongono solo collegati sia fisicamente. Esistono quattro tipologie di topologia di rete:
- Bus : Ogni computer è collegato con un singolo cavo.
- Ring : All’interno di questa rete solo un calcolatore alla volta può trasmettere, quello in possesso di un particolare i messaggi detto token
- Mesh : Una rete a maglia è una particolare tipo di rete ad anello in cui i nodi sono collegati tra loro più di una volta così da creare i canali di comunicazioni alternative in caso che la rete sia congestionata o che non funzioni bene la linea. Una rete a maglia può essere definita completa se tutti i nodi sono connessi tramite percorsi alternativi in maniera diretta a tutti gli altri o parzialmente.
- Stella : I laboratori che compongono una rete a stella sono connessi tra loro grazie ad un modo piazzato nel mezzo che si occupa di trasmettere i dati inviati dal computer mittente a tutti gli altri.
GSM-UMTS:
Global System for Mobile communication è un sistema di telefonia mobile che definisce gli standard su come funzionano le telecomunicazioni mobili. UMTS È la terza generazione, 3G, della tecnologia delle comunicazioni mobili. Grazie a questa tecnologia, oggi è la 5G, è possibile l’accesso a Internet e videochiamate. Una collezione di diverse reti è chiamata InternetWorks (LANs, MAN, WANs). Gateway: Un collegato speciale tra reti di tipologia diversa, reti incompatibili tra loro. La comunicazione tra le varie entità all’interno delle reti è gestita da un protocollo. Per protocollo si intende una definizione formale a priori delle modalità di interazione che due o più apparecchiature elettroniche collegate tra loro devono rispettare per eseguire una comunicazione. Il protocollo interessa il lato software. Quando si connettono reti diverse nascono problemi di incompatibilità di hardware e di protocolli, per questo si usano i Gateway. Per ridurre la complessità dei protocolli di rete vengono suddivisi in livelli. Reti diverse possono differire per il numero, il nome, il contenuto e la funzionalità dei livelli. Lo scopo di ogni livello è offrire alcuni servizi ai livelli più alti nascondendo a questi livelli come questi servizi sono realmente svolti. Ovvero i livelli più alti vedranno solo i risultati dei livelli più bassi. La conversazione tra il livello N di una macchina ed il livello N di un’altra macchina è realizzata attraverso i servizi offerti dal livello inferiore. L’entità che effettuano questa conversazione sono chiamati Peer Entity. Sebbene si chiami protocollo di comunicazione di livello N in realtà non c’è uno scambio diretto di dati tra il livello N di una macchina di livello N di un’altra macchina, infatti i dati arrivano da livello sottostante insieme a delle informazioni di controllo usate per il monitoraggio del processo di comunicazione. Al di sotto del livello uno c’è il mezzo fisico, attraverso il quale i dati vengono trasferiti da host uno a host due. Quando arrivano a host 2, i dati vengono passati da ogni livello a partire da quello uno a quello superiore. Fra ogni coppia di livelli adiacenti è definita un’interfaccia che caratterizza le operazioni primitive, ehi servizi che possono essere offerti dal livello sottostante. I vantaggi di una buona progettazione delle interfacce sono la minimizzazione delle informazioni da trasferire e la possibilità di modificare l’implementazione del livello.
Le primitive sono le operazioni che livello superiore usa per accedere a dei servizi e delle funzionalità di livello inferiore. Il livello inferiore è il service provider, quello superiore è il service user. Tutti questi protocolli tutti questi livelli creano un’architettura di rete. E la specifica dell’architettura deve essere abbastanza dettagliata da consentire la realizzazione dei software e degli hardware, Che per ogni livello rispettino il relativo protocollo. I dettagli di ogni livello e le interfacce fra livelli non sono spiegati nel dettaglio ognuno li realizza a modo suo. È quindi possibile che sui vari host della rete ci siano implementazioni che differiscono come per esempio le interfacce fra livelli. Ma ogni host deve implementare correttamente i protocolli previsti dall’architettura. In questo caso possono dialogare tra loro anche host con caratteristiche diverse. Quindi tutti gli host devono contenere implementazioni conformi in termini di livelli e di protocolli ma possono contenere implementazioni che differiscono in termini dettagli realizzativi ed interfacce fra livelli. Un’architettura di rete può essere: Proprietaria : è basata su scelte indipendenti e arbitrarie dal costruttore ed è generalmente incompatibile con altre reti diverse. Standard de facto : segue alcune specifiche standard di pubblico dominio. I costruttori seguono queste specifiche proponendo una propria implementazione dell’architettura. Standard de iure : è sempre basata su specifiche di pubblico dominio che devono essere approvate da enti internazionali che si occupano di standardizzazione. I servizi offerti da un livello a quello superiore si dividono in due principali classi:
- servizi connection-oriented: Sono modellati secondo il sistema telefonico, dove parlare con qualcuno si alza il telefono, si chiama, si parla e poi ti riattacca. Quindi si stabilisce una connessione, si scambiano informazioni, e si rilascia la connessione.
- Servizi connectionless: Sono modellati secondo il sistema postale, ogni lettera viaggio indipendentemente dalle altre arriva quando arriva e forse non arriva. Inoltre due lettere con uguale mittente e destinatario possono viaggiare per strade diverse. L’affidabilità del servizio dipende dalla non perdita dei dati quindi assicura che tutti i dati spediti verranno consegnati al destinatario. Ciò generalmente richiede che il ricevente invii una conferma (Acknowledgement) la sorgente per ogni pacchetto ricevuto. Questo aumento ovviamente la complessità dei servizi. Acknowledgement : ogni qualvolta uno dei due interlocutori di una connessione spedisce dei dati, questi attendo una conferma dell’avvenuta ricezione. Se questa arriva entro un tempo stabilito viene spedito il pacchetto successivo, altrimenti l’applicazione rispedisce quello precedente. Questo meccanismo risolve il problema dei pacchetti diversi o danneggiati, ma può crearne un altro ovvero quella della duplicazione dei pacchetti. Questo problema viene risolto facendo numerare sequenzialmente al mittente tutti i pacchetti da spedire e facendo verificare al destinatario la sequenza ricevuta.
OSI
Un modello di riferimento è una cosa diversa da un’architettura di rete. Infatti il modello di riferimento definisce il numero, le relazioni e le caratteristiche funzionali dei livelli, ma non definisce i protocolli effettivi. Mentre l’architettura di rete definisce, livello per livello, i protocolli effettivi.
TCP/IP reference model A livello concettuale i livelli TCP/IP hanno la seguente correlazione con quelli del modello OSI. Infatti entrambi sono basati sul concetto di pila di protocolli indipendenti ed hanno funzionalità simili in entrambi per i vari livelli. Ma le differenze di fondo sono che l’OSI nasce come modello di riferimento e i protocolli vengono solo successivamente, mentre il modello TCP/IP nasce con i protocolli e il modello di riferimento viene a posteriori. I requisiti di progetto stabiliti fin dall’inizio ovvero l’estrema affidabilità e tolleranza ai guasti portarono alla scelta di una rete packet-switched basata su un livello connectionless di internetwork. Packet-switched: In una rete a commutazione di pacchetto informazioni da trasmettere viene suddivisa in pacchetti di dimensioni abbastanza piccola, ad ognuno di essi viene aggiunta un’intestazione che precede il contenuto informativo vere proprio. Quando un nodo intermedio detto commutatore di pacchetto riceve un pacchetto, esso decide qual è il percorso migliore del pacchetto che può prendere per raggiungere la sua destinazione.
- Livello host-to-network : tutto ciò che si assume alla capacità dell’host di inviare pacchetti sulla rete.
- Livello Internet : il suo ruolo è permettere ad un host di inoltrare i pacchetti in una qualunque rete e fare il possibile per farli viaggiare fino alla destinazione. Dunque connection Less. È definito un formato ufficiale dei pacchetti ed un protocollo, IP, Internet protocol.
- Livello transport : è progettato per consentire la conversazione delle peer entity sugli host sorgente e destinazione, end-to-end.
- Livello application : contiene tutti i protocolli di alto livello che vengono usati dall’applicazioni reali. I protocolli OSI Non sono riusciti ad affermarsi sul mercato per una serie di ragioni come la scelta del tempo poiché la definizione dei protocolli è arrivati troppo tardi; le scelte tecnologiche complesse; l’implementazione infatti le prime realizzazioni erano lenti in efficienti. Invece i protocolli dell'architettura TCP/IP sono stati implementati efficacemente fin dall’inizio per cui si sono affermati sempre di più. Neanche l’architettura TCP/IP è priva di problemi, infatti non ha utilità come modello, non c’è una chiara distinzione fra protocolli, servizi e interfacce; alcune scelte di progetto cominciano a pesare infatti non ci sono abbastanza indirizzi IP; infine è difficile rimpiazzare i protocolli se
necessario. Quindi mentre l’OSI è un ottimo modello ma i suoi protocolli hanno avuto poco successo il modello TCP/IP è ottimo come architettura di rete ma inutile come modello. MODELLO OSI MODIFICATO: Per capire nel dettaglio tecnologie protocolli usati realmente nelle reti che ci circondano, analizzeremo un modello osi modificato composto dai seguenti livelli. Mentre il modello di riferimento osi classico non specifica reali protocolli e dettagli implementative di ciascun livello, in questo modello modificato discuteremo più nel dettaglio dei protocolli tipicamente usati per realizzare ciascuno dei suoi livelli. Molti di questi protocolli appartengono al modello TCP/IP.
- FISICO : L’informazione può essere trasmessa a distanza variando fortunatamente una qualche caratteristica fisica del mezzo scelto per la trasmissione. Tale variazione si propaga lungo il mezzo di trasmissione da un certo tempo arriva all’altra estremità del mezzo dove può venir rilevata. I mezzi trasmissivi sono sostanzialmente di tre tipi: mezzi elettrici, cavi, in essi il fenomeno fisico utilizza dell’energia elettrica; mezzi wireless, onde radio, il fenomeno fisico è l’onda elettromagnetica; mezzi ottici, LED, laser e fibre ottiche, in essi il fenomeno utilizzato è la luce. La trasmissione può avvenire con due modalità differenti: trasmissione di segnali analogici e trasmissione di segnale digitale. Il primo può variare gradualmente in un intervallo costituito da un numero infinito di possibili valori mentre il secondo può variare solamente passando bruscamente da uno all’altro di un insieme molto piccolo di valori.
- DATA LINK : Questo livello al compito di offrire una comunicazione affidabile ed efficiente due macchine adiacenti cioè connesse fisicamente da un canale di comunicazione esempio Un cavo. Questo livello anche un sottolivello chiamato MAC, serve per evitare che molti nodi trasmettono contemporaneamente nelle reti broadcast e ciò si fa attraverso l'allocazione statica, che viene decisa in anticipo, e allocazione dinamica, che si adatta alle varie esigenze del momento.
- LIVELLO NETWORK : È incaricato di muovere i pacchetti dalla sorgente fino alla destinazione finale attraversando tanti sistemi intermedi, Rutter, della subnet di comunicazione quanti è necessario. La funzione principale di questo livello è di instradare i pacchetti sulla subnet facendo fare loro molti OP ovvero salti da un rudere ad un altro. Un algoritmo di Routing è quella parte del software e di livello network che decide su quale linea di uscita instradare un pacchetto che arrivato.
HTML
È un linguaggio di markup. In generale è un insieme di regole che descrivono i meccanismi di rappresentazione di un testo. È stato sviluppato nei primissimi anni 90 del XX secolo. È nato per la formattazione impaginazione di documenti ipertestuali disponibili nel web uno. Zero e attualmente usato per definire la rappresentazione di una pagina web. È un linguaggio di pubblico dominio. Una pagina HTML è un documento che contiene tutti questi tag che indicano come gli elementi dovranno apparire su di uno schermo. È rappresentata da un file di testo che generalmente ha un nome che finisce con l’estensione .html. Tutti i browser danno la possibilità di mostrare il codice HTML delle pagine, quasi tutti permettono di farlo con la combinazione di tasti Ctrl+U. Molti elementi in HTML servono per descrivere porzioni di pagina, aree o contenuti. Ad esempio descrive il contenuto di tutta la pagina, racchiude un titolo e
denota un paragrafo nel testo. La struttura che mezzo emerge è quella di un albero, in cui i rami sono tutti contenitori e l’estremità è composta da testi, immagini o altri elementi. HTML permettono di aggiungere al Markup una serie di annotazioni che non incidono sulla pagina. Il tag rappresenta il principale elemento per inserire un’immagine in una pagina HTML. Anche il tag audio e Video servono per inserire i filmati multimediali nella nostra pagina web. Una delle caratteristiche che ha fatto la fortuna del web è l’ essere costituito non da testi ma da ipertesti. I link sono il ponte che consente di passare da un testo all’altro. In quanto tali, i link sono formati da due componenti: il contenuto che è la parte visibile del link e proprio per questo l’utente deve essere sempre in grado di capire quali sono i collegamenti da cliccare all’interno della pagina, e la risorsa ovvero un’altra pagina sullo stesso server o su uno diverso, oppure è un collegamento interno ad un punto della pagina stessa. Il contenuto nasconde il collegamento, infatti non importa se si tratta di testo di immagine; mentre la risorsa indica la direzione in cui. Il collegamento. Sicurezza della network Abbiamo bisogno di sicurezza per proteggere le informazioni vitali pur consentendo l’accesso a chi ne ha bisogno, fornendo l’autenticazione il controllo di accessi per le risorse e garantendo la disponibilità delle risorse. Dalla sicurezza di un network ci si può aspettare integrità, la modifica dei dati non è permesso ad utenti non autorizzati; Riservatezza assicura la segretezza non venga violata e le informazioni siano lette solo da utenti autorizzati; disponibilità: prevenzione della perdita di accesso a risorse informazioni. L’informazioni richieste devono essere disponibili per gli utenti autorizzati in qualsiasi momento quando è necessario. Quando ci riferiamo alle network in termini di sicurezza possiamo avere due possibili modelli da dover gestire: Il modello di network aperta che riguarda network che partecipano all’Internetworking o che possiedono collegamenti esterni verso altri network. Il modello di network chiusa che invece possiede una comunicazione Limitata alle sue risorse e elaboratori interni. I network aperti hanno come vantaggi gli accessi esterni, i vantaggi per il business, è flessibile per gli utenti, un accesso ad Internet. Ma i suoi svantaggi sono che è difficile fare supporto monitorare e riparare, ci sono più operazioni da gestire, richiede policy ancora più rigorosi ed elaborate. Le network chiuse hanno come vantaggio una sicurezza maggiore delle policy di sicurezza più precise, sono facilmente supportate monitorate, ma hanno di svantaggio una poca
flessibilità, niente accessi per partner commerciali esterni e nessuna connessione con reti pubbliche. La vulnerabilità è una debolezza inerente a ogni rete a the dispositivo. Le minacce sono le persone indesiderate in grado di sfruttare ogni debolezza della sicurezza. Gli attacchi possono essere passivi se hanno lo scopo di rubare e carpire informazioni interessanti, o attacchi attivi con lo scopo di alterare o danneggiare le informazioni. Il **firewall** è un componente per la sicurezza informatica avente lo scopo di controllare gli accessi alle risorse di un sistema filtrando tutto il traffico che tale sistema scambia con l’esterno. Il sistema che si suppone sicura e attendibile, può essere un singolo computer o una rete di computer mentre l’ambiente esterno con cui interagisce è tipicamente una rete che si suppone sconosciute insicure non attendibile. **TCP ATTACK** Gli utenti finali creano dei pacchetti IP e i Rutter e li elaborano esclusivamente in base all’indirizzo di destinazione.Lost può indurre la destinazione a credere che il pacchetto provenga da una fonte attendibile ma se un utente malintenzionato impara questi valori può usarli a suo piacimento. In questo modo i dati contraffatti possono causare errori e possono essere chiuse le connessioni. Con sniffing in informatica e nelle telecomunicazioni si definisce l’attività di intercettazione passiva di dati che transitano in una rete telematica. L’ingegneria sociale e lo studio del comportamento individuale di una persona al fine di capire informazioni utili. Si chiede la partecipazione inconsapevole dell’utente all’azione di attacco. Si sfruttano utenti ingenui ma si attaccano anche utenti esperti. **CRITTOGRAFIA** : la necessità di nascondere i messaggi strategici da occhi nemici. È la branca della crittologia che tratta delle scritture nascoste, ovvero dei metodi per rendere un messaggio offuscato in modo da non essere comprensibile a persone non autorizzate a leggerlo. Un tale messaggio si chiama comunemente crittogramma e i metodi usati sono detti tecniche di cifratura. L’antagonista della crittografia è la cripto analisi. Ovvero lo studio dei metodi per ottenere il significato di informazioni cifrate senza avere accesso all’informazione segreta che di solito richiesta per effettuare l’operazione. **BITCOIN:** È la prima e più diffusa tra le cosiddette crypto valute. È un “ **valore** “ concordato tra le parti sulla base della legge della domanda e dell’offerta. A differenza dalle valute convenzionali, il cui valore è associato alle variabili macroeconomiche dello Stato che le mette, il valore del Bitcoin dipende esclusivamente dalle aspettative di chi li scambia. I loro valori e cioè determinato esclusivamente dalla legge della domanda e dell’offerta, un po’ come per il prezzo dell’oro, dei diamanti e delle materie prime. È proprio una vera forma di denaro, ossia soldi che possono essere usati per fare acquisti, ma non è una moneta Infatti non esiste un oggetto di metallo, di plastica o di carta su cui siano impressi stampa di un simbolo è un numero. Il Bitcoin non è emesso né garantito da una banca centrale ma è frutto di un **software** appositamente programmato. Il protocollo Bitcoin, comunemente indicato con l’iniziale maiuscola per distinguerlo dalla moneta, utilizza un complesso sistema di crittografia per gestire gli aspetti funzionali del Bitcoin come la generazione di una nuova valuta o l’attribuzione di proprietà. Il Bitcoin si basa sulla tecnologia **peer-to-peer P2P,** la stessa utilizzata per lo scambio che si fa in rete di file musicali, film e software. Ogni utente ha dei wallet che rappresentano i loro conti il cardine di tutto il protocollo è il trasferimento di valuta tra i vari wallet.ogni transazione in Bitcoin e pubblica e memorizzata in un database
