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Introduzione alle Reti di Computer: Concetti Fondamentali e Architettura - Prof. Raul Mari, Appunti di Sistemi Informativi

Una panoramica completa delle reti di computer, esplorando i concetti fondamentali, l'architettura di rete e i protocolli chiave. Il documento copre argomenti come la topologia di rete, i livelli di protocollo osi e tcp/ip, i servizi di rete e le minacce alla sicurezza. Offre una solida base per comprendere i principi di base delle reti di computer e le loro applicazioni.

Tipologia: Appunti

2023/2024

Caricato il 04/01/2025

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martina-coniglio-4 🇮🇹

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PARTE C
-Cosa è una Rete di Calcolatori? Una rete di computer è un insieme di dispositivi hardware e
software collegati l'uno con l'altro da appositi canali di comunicazione, che permette il passaggio
da un utente all'altro di risorse, informazioni e dati in grado di essere pubblicati e condivisi.
-Per cosa viene utilizzata?
Applicazioni Domestiche: Accesso ad informazioni remote, Comunicazione da Persona a
Persona − Intrattenimento interattivo, E-commerce,
Applicazioni Mobile: M-commerce, Sistema di navigazione GPS, Messaggistica istantanea,
Applicazioni Aziendali: Resource Sharing, Information sharing, Comunicazione, E-commerce
La maggior parte di queste applicazioni si basano su un modello client–server che è una struttura
applicativa distribuita nella quale genericamente un computer client o terminale si connette ad un
server per la fruizione di un certo servizio. Un server gestisce la maggior parte dei processi e
memorizza tutti i dati. Un client richiede dati o elaborazioni. Il server manda i risultati
dell’elaborazione al client.
Tipi di Network in base alla tecnologia di trasmissione
Point-to-Point: connette individualmente coppie di macchine.
Broadcast: le reti hanno un solo canale di comunicazione che è condiviso tra tutte le
macchine della rete.
Tipi di Network in base alla Topologia:
Indica la forma “geometrica” di una rete, ovvero una rappresentazione del modo in cui i
vari nodi (elaboratori, sottoreti e quant’altro) che la compongono sono collegati sia
fisicamente.
-Esistono 4 tipologie di topologie di rete: Bus, Ring, Mesh, Stella, Tree
Tipi di Network in base alla Scala:
La distanza è la metrica usata per classificare queste reti.
È un fattore rilevante, in quanto cambiano notevolmente le tecnologie e le topologie della
rete in base alla sua dimensione.
Una tipologia di rete maggiore ingloba al suo interno quelle di tipologia con dimensioni
minori.
Tipi di Network in base alla Scala (WAN)
Si estendono a livello nazionale, continentale e mondiale.
Le reti WAN sono formate principalmente da due elementi:
Host: elaboratori su cui girano programmi
Subnet: Insieme di connessioni tra i vari Host
-Le WAN non sono LAN più grandi, infatti:
Gli host e la sottorete sono di proprietà e gestiti da persone/organizzazioni diverse
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PARTE C

-Cosa è una Rete di Calcolatori? Una rete di computer è un insieme di dispositivi hardware e software collegati l'uno con l'altro da appositi canali di comunicazione, che permette il passaggio da un utente all'altro di risorse, informazioni e dati in grado di essere pubblicati e condivisi. -Per cosa viene utilizzata?

  • Applicazioni Domestiche: Accesso ad informazioni remote, Comunicazione da Persona a Persona − Intrattenimento interattivo, E-commerce,
  • Applicazioni Mobile: M-commerce, Sistema di navigazione GPS, Messaggistica istantanea,
  • Applicazioni Aziendali: Resource Sharing, Information sharing, Comunicazione, E-commerce La maggior parte di queste applicazioni si basano su un modello client–server che è una struttura applicativa distribuita nella quale genericamente un computer client o terminale si connette ad un server per la fruizione di un certo servizio. Un server gestisce la maggior parte dei processi e memorizza tutti i dati. Un client richiede dati o elaborazioni. Il server manda i risultati dell’elaborazione al client. Tipi di Network in base alla tecnologia di trasmissione  Point-to-Point: connette individualmente coppie di macchine.  Broadcast: le reti hanno un solo canale di comunicazione che è condiviso tra tutte le macchine della rete. Tipi di Network in base alla Topologia:  Indica la forma “geometrica” di una rete, ovvero una rappresentazione del modo in cui i vari nodi (elaboratori, sottoreti e quant’altro) che la compongono sono collegati sia fisicamente.  -Esistono 4 tipologie di topologie di rete: Bus, Ring, Mesh, Stella, Tree Tipi di Network in base alla Scala:  La distanza è la metrica usata per classificare queste reti.  È un fattore rilevante, in quanto cambiano notevolmente le tecnologie e le topologie della rete in base alla sua dimensione.  Una tipologia di rete maggiore ingloba al suo interno quelle di tipologia con dimensioni minori. Tipi di Network in base alla Scala (WAN)  Si estendono a livello nazionale, continentale e mondiale.  Le reti WAN sono formate principalmente da due elementi:
  • Host: elaboratori su cui girano programmi
  • Subnet: Insieme di connessioni tra i vari Host -Le WAN non sono LAN più grandi, infatti:
  • Gli host e la sottorete sono di proprietà e gestiti da persone/organizzazioni diverse
  • Gli host possono formare una LAN
  • La Subnet è generalmente posseduta e gestita da una compagnia telefonica o da un Intenet service provider.  Internetworks o internet: una collezione di reti diverse collegate tramite un gateway  Immaginate un gruppo di LAN collegate da una WAN.  Quindi ogni rete usa hardware diversi e soprattutto protocolli diversi per gestire la comunicazione al suo interno. -Quando si connettono reti diverse nascono problemi di incompatibilità (di hardware e di protocolli). Gerarchia di Protocolli La comunicazione tra le varie entità all’interno delle reti è gestita da un protocollo. Per protocollo di rete 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. Per ridurre la complessità dei protocolli di rete, generalmente i protocolli sono suddivisi in livelli. Lo scopo di ogni livello è offrire alcuni servizi ai livelli più alti, nascondendo a questi livelli come questi servizi sono realmente svolti. Fra ogni coppia di livelli adiacenti è definita una interfaccia, che caratterizza:
  • le operazioni primitive che possono essere richieste al livello sottostante;
  • i servizi che possono essere offerti dal livello sottostante. il livello n su una macchina porta avanti una comunicazione con il livello n di un’altra macchina. Questa comunicazione è chiamata protocollo di livello n. Le entità che effettuano questa conversazione sono chiamate peer entity. La conversazione tra il livello n di una macchina ed il livello n di un’altra macchina è realizzato attraverso i servizi offerto dal livello inferiore (n-1) Architettura di rete : tutti questi protocolli e tutti questi livelli creano una architettura di rete. Una architettura può essere: Proprietaria, Standard de facto ed Standard de iure. Tipologia di Servizi Ci sono due principali classi di servizi offerti da un livello a quello superiore: servizi connection- oriented e servizi connectionless. Affidabilità del Servizio: Un servizio è generalmente caratterizzato dall'essere o no affidabile (reliable) Un servizio affidabile non perde mai dati, cioé assicura che tutti i dati spediti verranno consegnati al destinatario. Ciò generalmente richiede che il ricevente invii un acknowledgement (conferma) alla sorgente per ogni pacchetto ricevuto. Questo ovviamente aumenta la complessità dei servizi e richiede uno scambio di messaggi maggiore all’interno della rete. Viceversa, un servizio non affidabile non offre la certezza che i dati spediti arrivino effettivamente a destinazione. Modello OSI L'OSI (Open Systems Interconnection) Reference Model Fornisce un modello rispetto a cui confrontare le varie architetture di rete. Esso non include di per se la definizione di protocolli specifici (che sono stati definiti successivamente, in documenti separati).

Differenze di fondo:

  • OSI nasce come modello di riferimento (utilissimo per le discussioni generali), i protocolli vengono solo successivamente;
  • TCP/IP nasce coi protocolli, il modello di riferimento viene a posteriori. -TCP/IP può considerarsi uno standard de facto mentre il modello OSI è uno standard de iuer Livello FISICO : L'informazione può essere trasmessa a distanza variando opportunamente una qualche caratteristica fisica del mezzo scelto per la trasmissione. I mezzi trasmissivi sono sostanzialmente di tre tipi:
  • mezzi elettrici (cavi)
  • mezzi wireless (onde radio)
  • mezzi ottici (LED, laser e fibre ottiche) Livello DATA LINK: Questo livello ha il compito di offrire una comunicazione affidabile ed efficiente a due macchine adiacenti, cioé connesse fisicamente da un canale di comunicazione. Questo livello ha le seguenti incombenze principali:
  • determinare come i bit del livello fisico sono raggruppati in frame (framing);
  • Conteggio dei caratteri
  • Caratteri di inizio e fine
  • Bit pattern di inizio e fine
  • gestire gli errori di trasmissione;
  • checksum
  • regolare il flusso della trasmissione fra sorgente e destinatario Sottolivello MAC (sottolivello del livello DATA LINK): Nelle reti broadcast si deve evitare che molte stazioni trasmettano contemporaneamente, perché i relativi segnali si disturberebbero a vicenda. Questi protocolli sono usati soprattutto nelle LAN, ma anche nelle parti di WAN basate su satelliti. Ci sono due meccanismi fondamentali per decidere a quale utente allocare il canale di comunicazione:  allocazione statica, che viene decisa in anticipo;  allocazione dinamica, che si adatta alle esigenze di ogni momento.  ascolto del canale: carrier sense (tipico delle LAN) e no carrier sense (tipico dei canali via satellite)
  • Protocollo ALOHA
  • Protocollo Slotted ALOHA Il livello Network: è incaricato di muovere i pacchetti dalla sorgente fino alla destinazione finale, attraversando tanti sistemi intermedi (router) della subnet di comunicazione quanti è necessario. Ciò è molto diverso dal compito del livello data link, che è di muovere informazioni solo da un capo all'altro di un singolo canale di comunicazione.  Algoritmi di Routing:

 algoritmi non adattivi (static routing): Shortest path routing e Flooding  algoritmi adattivi (dynamic routing)  approcci al problema della congestione:  -open loop (senza controreazione);  Algoritmo Leaky bucket (secchio che perde)  -closed loop (con controreazione). -Come si fa il Routing in internet: Protocollo IP. I dispositivi collegati alla rete e che usano il protocollo IP vengono identificati univocamente grazie ad un indirizzo particolare chiamato indirizzo IP. Indirizzi IP: è formato da 32 bit e codifica due cose: network number e host number. Sono disponibili cinque classi di indirizzi IP, di cui solo le prime tre possono essere utilizzate per assegnare indirizzi agli host.

  • 126 network di classe A, le quali possono contenere 16 milioni di host ciascuna;
  • 16382 network di classe B, con circa 64.000 host ciascuna;
  • 2 milioni di network di classe C, con 254 host ciascuna Routing IP: il collegamento fra due router non avviene direttamente, ma attraverso una network rete subnet che licollega. Subnet : è una network può essere divisa in varie subnet, ciascuna contenente i suoi host. Il livello Transport:  Il suo compito è di fornire un trasporto affidabile ed efficace dall'host di origine a quello di destinazione, indipendentemente dalla rete utilizzata. Questo è il livello in cui si gestisce per la prima volta (dal basso verso l'alto) una conversazione diretta, cioè senza intermediari, fra sorgente e destinazione.  Riordina i TPDU (Transport Protocol Data Unit)  Attiva la connessione  Rilascio della connessione: Rilascio simmetrico e Rilascio asimettrico  Il livello Transport applicato in internet si basa su due protocolli: TCP e UDP. Visione complessiva dei tre livelli di Data Link, Network e Transport a) Il Data link si preoccupa di gestire lo scambio di dati su una singola linea. b) Il livello Network si preoccupa di gestire lo scambio di dati all’interno della rete. c) Il livello Transport si preoccupa di gestire la comunicazione tra due host a prescindere dalla rete in cui viaggiano i dati. Il livello Application -Nel nostro modello di architettura (e anche nell'architettura TCP/IP) sopra il livello transport c'è il livello application, nel quale viene effettivamente svolto il lavoro utile per l'utente. -DNS (Domain Name System) -HTTP (HyperText Transfer Protocol) : protocollo di trasferimento di un ipertesto:
  • Chiave pubblica e Chiave privata
  • Certificati Bitcoin: Il bitcoin è la prima e più diffusa tra le cosiddette criptovalute. È un "valore" concordato tra le parti sulla base della "legge della domanda e dell'offerta". Non si sa chi abbia inventato i bitcoin: l’inventore viene chiamato Satoshi Nakamoto, ma è un nome di fantasia che finora ha garantito anonimato alla persona o alle persone che li crearono nel 2009. Nakamoto voleva creare un nuovo sistema di valuta elettronico senza nessun tipo di autorità centrale: ci riuscì e nel 2010 sostanzialmente sparì, sfilandosi completamente dal sistema che aveva creato. 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 nuova valuta o l'attribuzione di proprietà. Bitcoin (Funzionamento): Ogni utente ha dei wallet (portafoglio), che rappresentano i loro conti. Ogni transazione in bitcoin è pubblica e memorizzata in un database distribuito, che viene cioè replicato nei computer di tutti coloro che possiedono un wallet. Quando un "utente A" (Amy) trasferisce criptovaluta a un "utente B" (Jerry), attraverso una connessione diretta da computer a computer (il peer-to-peer), aggiunge alle proprie monete la chiave pubblica di B e autorizza la transazione firmandola con la propria chiave privata (la propria "firma"). La transazione viene inviata sulla rete peer-to-peer, dove viene controllata e registrata da tutti i nodi (gli elaboratori) che partecipano alla rete. I bitcoin all'interno di un wallet possono essere spesi solo da chi ne possiede la relativa chiave privata: se questa viene smarrita, i bitcoin associati non potranno più essere spesi e il relativo importo diverrà indisponibile.