Doppino telefonico 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 (twisted pair) e isolati da una guaina Poco costoso e più utilizzato per segnali sia analogici che digitali Cavo coassiale Costituito 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 Calza Isolante Conduttore di segnale Guaina protettiva Tipi: Thin: larghezza di banda da 10 Mbps, ~3 mm di diametro Thick: larghezza di banda fino a 200 Mbps, ~15 mm di diametro Utilizzati nella distribuzione televisiva (TV via cavo), nelle reti telefoniche per trasmissioni a lunga distanza e nelle reti di calcolatori (in disuso) Fibre ottiche 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 Utilizzate nelle telecomunicazioni, sulle lunghe distanze, nei collegamenti metropolitani e nelle reti locali Vantaggi: -larghezza di banda molto elevata Fonte di emissione luminosa (laser) -ridotta attenuazione del segnale -immunità alle interferenze elettromagnetiche Cladding Core Svantaggi: -raggio di curvatura limitato -non ammette derivazioni o giunzioni intermedie di tratta -necessità di conversione ottica/elettrica nei punti di collegamento Guaina protettiva opaca …continua… multimodale monomodale 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) Fasce dello spettro di frequenze utilizzate: -[30 MHz, 1 GHz]: trasmissioni non direzionali le trasmissioni cellulari utilizzano 900 Mhz e 1800 Mhz -[2 GHz, 40 GHz] (microonde) trasmissioni direzionali, punto-a-punto utilizzato anche per le comunicazioni via satellite (multipunto) -[300 GHz, 200 THz] (infrarossi) trasmettitore e ricevitore devono essere visibili l’uno all’altro applicazioni locali punto-a-punto e multipunto in aree limitate Trasmissione nelle Rete geografiche Rete degli utenti Rete di calcolatori IMP IMP Rete di trasmissione IMP IMP IMP IMP Rete commutata e instradamento A 2 E B 1 D 4 6 3 rete di trasmissione C 5 Commutazione di circuito Tra sorgente e destinatario viene creato un canale logico temporaneo dedicato costituito da una successione di connessioni tra nodi della rete in modo che ogni nodo della rete instrada i dati lungo il canale predisposto in uscita, senza alcun ritardo Fasi della comunicazione: -attivazione per stabilire il cammino tra sorgente e destinatario il trasmettitore invia una richiesta di collegamento al nodo cui è direttamente connesso, il nodo successivo crea un collegamento a un nodo a lui direttamente connesso e che sia su un percorso che porti al destinatario se è stato identificato un cammino libero e se il destinatario è disponibile a ricevere la comunicazione, viene inviato un segnale alla sorgente -trasferimento dati effettivo trasferimento dei dati, che possono essere in formato digitale o analogico i dati seguono il cammino prestabilito a loro riservato -chiusura della comunicazione vengono rilasciate le risorse dedicate alla trasmissione …continua… A 2 E B 1 D 4 6 3 rete di trasmissione C 5 Commutazione di pacchetto Si basa sull’invio di pacchetti di dati di dimensioni ridotte (qualche KB) che contengono -dati da trasmettere -informazioni di controllo (l’indirizzo del destinatario, il numero progressivo, …). I pacchetti vengono spediti uno per volta attraverso la rete e possono essere smistati su percorsi diversi. I pacchetti giunti al destinatario vengono ricombinati per ricomporre il messaggio originale Ogni nodo che riceve un pacchetto: -lo memorizza (store), -lo esamina per capire chi è il destinatario -lo invia a un nodo successivo (forward) Commutazione di circuito Vs. Commutazione di pacchetto •Commutazione di circuito: -gestione di pochi utenti -allocazione statica delle risorse -velocità di trasferimento pari a quella più lenta •Commutazione di pacchetto: -maggior quantità di dati trasmessi -gestione dinamica delle risorse: utilizzo efficiente delle linee -ritardi nella trasmissione dei dati (attese in coda): i pacchetti che arrivano a un nodo vengono memorizzati e accodati per essere trasmessi al più presto sulla linea di uscita prescelta -possibilità di perdita dei pacchetti -ricostruzione dell’ordine dei pacchetti -collegamento efficiente anche tra calcolatori con diverse velocità di trasmissione -in caso di traffico elevato, il trasmettitore può comunque inviare i pacchetti al nodo direttamente connesso, benché naturalmente il tempo di consegna aumenti -possibilità di gestire comunicazioni a priorità diverse Commutazione di pacchetto: Datagrammi Datagrammi -i pacchetti vengono trattati in modo indipendente l’uno dall’altro (ogni pacchetto può seguire un cammino differente) non è garantito l’ordine di arrivo (il nodo di destinazione ricomporrà il messaggio in base al numero progressivo contenuto all’interno del pacchetto) -se un pacchetto si perde nella rete il destinatario deve gestirne la richiesta dell’eventuale ritrasmissione …continua… A 1 2 2 E B 1 D 4 6 3 rete di trasmissione C 5 Commutazione di pacchetto: circuiti virtuali Circuito virtuale -prima della spedizione dei pacchetti si stabilisce un percorso tra sorgente e destinazione (circuito virtuale) -ogni pacchetto contiene, oltre ai dati, un identificatore del circuito virtuale associato -i nodi intermedi non devono prendere alcuna decisione di instradamento sui singoli pacchetti, poiché tale decisione viene presa una volta per tutte definendo il circuito virtuale. …continua… A 2 E B 1 D 4 6 3 rete di trasmissione C 5 DSL: Digital Subscribe Line La tecnologia DSL sfrutta le frequenze superiori ai 25 kHz per trasmettere i dati digitali senza interferire con la normale operatività telefonica della linea Si basa sul frazionamento di ogni singola linea di trasmissione in canali distinti, a ciascuno dei quali è assegnato un insieme di frequenze: i dati, suddivisi in pacchetti, possono viaggiare parallelamente su vari canali ADSL: uso del canale Voce/Fax Upload dati Download dati ADSL2+ POTS ADSL e ADSL2 4 26 140 1100 2200 Frequenza [kHz] Internet Service Provider Per ottenere un accesso ad Internet occorre rivolgersi agli Internet Service Provider (ISP) che dispongono di connessione dedicata ad alta velocità con altri nodi di Internet Gli utenti sono connessi agli ISP. Le richieste di informazioni da parte degli utenti vengono inoltrate attraverso le linee degli ISP verso gli opportuni siti e le risposte inviate da quest'ultimi rispedite indietro fino agli utenti Fornitori del servizio Internet: -contatti con gli organismi nazionali di registrazione dei nomi dei nodi e di assegnazione degli indirizzi, -accordi con i gestori di altri nodi della rete per il collegamento dei canali trasmissivi dei quali bisogna pagare il costo al network provider TCP/IP: caratteristiche •indipendenza dal modo in cui la rete è fisicamente realizzata •sfruttamento al meglio delle risorse di comunicazione disponibili •indirizzamento efficiente e sicuro di un gran numero di dispositivi collegati •buona affidabilità nelle comunicazioni •sviluppo di applicazioni e servizi di rete facilmente utilizzabili dall’utente •standard aperto -le specifiche sono liberamente utilizzabili da chiunque -rapida diffusione su piattaforme hardware e sistemi operativi diversi TCP/IP: scopo –IP instradamento dei dati nella rete mediante un indirizzamento univoco per ogni dispositivo connesso sistema –TCP gestione e organizzazione della trasmissione e della sua affidabilità di TCP/IP: indirizzamento indirizzamento su due livelli –Indirizzo IP indirizzo globale unico associato a ogni calcolatore collegato a una sottorete utilizzato da IP per l’instradamento e la consegna dei pacchetti –Porta TCP indirizzo unico all’interno dell’host che individua un processo attivo sull’host, utilizzato da TCP per consegnare i dati al processo giusto Livello Applicazione HOST A HOST B Livello Applicazione App. Y App. Y App. X App. X porta 1 porta 2 Punti di accesso al servizio (porte) Connessione logica (TCP) Indirizzi TCP/IP Livello TCP Livello TCP Livello IP Livello IP Indirizzo di rete (globale) Protocollo di accesso alla rete 1 Livello Fisico (collegato a rete 1) Indirizzo del punto di collegamento alla sottorete Protocollo di accesso alla rete 2 ROUTER Livello Fisico (collegato a rete 2) Livello IP Protocollo di accesso alla rete Rete 1 Livello Fisico Rete 2 Da un livello all’altro: imbustamento Dati Flusso dati proveniente utente dall’applicazione MAC address destinazione, MAC address mittente, … porta TCP, Intestazione checksum, TCP numero d’ordine, indirizzo … host destinazione, Intestazione IP indirizzo host mittente, … Intestazione di rete Unità dati a livello TCP Unità dati a livello IP (datagramma) Unità dati a livello rete (frame) Indirizzi IPv4 insieme di 4 numeri separati da punti rappresentati in 4 byte Esempio: 193.181.31.43 = lucilla.dsi.unifi.it = computer.sottorete.rete.zona strutturato in due parti: -la prima individua la rete fisica a cui la stazione è collegata (assegnata globalmente) -la seconda identifica la singola stazione nell’ambito della rete fisica (assegnata localmente) …continua… IANA (Internet Assigned Number Authority) -assegna gli indirizzi IP garantendone l’univocità salvo eccezioni in quanto indirizzi relativi (192.168.x.y sono indirizzi relativi alla rete locale) -delega a enti nazionali la gestione degli indirizzi di rete nei vari Paesi Classi di indirizzi IP A 0 B 1 0 C 1 1 0 D 1 1 1 0 E 1 1 1 network host network host network 1 host multicast address reserved Domini e sottodomini -i nomi sono raggruppati gerarchicamente per domini it unifi dsi lucilla unipi ds luzzy -un dominio identifica una struttura per cui esiste un unico ente delegato all’assegnazione dei nomi -sotto ogni dominio si trova una gerarchia di sottodomini per i quali enti locali sono delegati alla gestione della registrazione dei nodi nel DNS …continua… A ogni dominio è associato a un calcolatore responsabile del dominio c’è un computer responsabile per il dominio it; un computer responsabile per il dominio unifi.it; un computer responsabile per il dominio dsi.unifi.it; un computer per lucilla.dsi.unifi.it. Il calcolatore responsabile di un dominio mantiene un elenco dei calcolatori responsabili dei suoi sottodomini (e ne conosce i relativi indirizzi IP) -il calcolatore responsabile del dominio it deve sapere chi sono (qual è il loro indirizzo IP) i calcolatori responsabili di tutti i suoi sottodomini: unifi.it, unipi.it, miur.it, … -il calcolatore responsabile del dominio unifi.it, deve sapere chi sono i calcolatori responsabili di tutti i suoi sottodomini: dsi.unif.it , psico.unifi.it, … e gli IP degli host direttamente collegati Indirizzi numerici vs. indirizzi simbolici Gli indirizzi IP sono machine-oriented Esempio: 193.181.31.43 I nomi simbolici sono human-oriented Esempio: lucilla.dsi.unifi.it La stringa più a destra rappresenta il dominio di primo livello -identifica la nazione di appartenenza (it, uk, fr, …) -identifica la categoria cui appartiene la società proprietaria del calcolatore (com, edu, org, mil …) la seconda stringa indica il dominio di secondo livello -sottodominio del dominio di primo livello -usualmente individua una singola organizzazione le stringhe successive indicano i domini di terzo livello (sottodomini dei domini di secondo livello), quelli di quarto livello, e così via finché non si arriva a individuare un dominio che comprende il singolo host Indirizzi numerici vs. indirizzi simbolici 193.181.31.43 DNS lucilla.dsi.unifi.it Domain Name System (DNS) -associa a ogni indirizzo IP uno o più indirizzi simbolici -gestisce la conversione tra indirizzi simbolici e indirizzi IP Per tradurre l’indirizzo simbolico di un calcolatore nel suo indirizzo IP si deve interrogare il responsabile di ciascuno dei domini (di I, II, … livello) cui quel calcolatore appartiene: -il responsabile del dominio di I livello sa qual è il responsabile del dominio di II livello -il responsabile del dominio di II livello sa qual è il responsabile del dominio di III livello … DNS Server ogni dominio è associato ad un calcolatore (server DNS) che è responsabile del dominio e che mantiene un elenco completo delle tabelle di conversione (nome/numero) dei calcolatori compresi nel domino, oppure dei calcolatori responsabili dei relativi sottodomini se un Server DNS non riesce a tradurre un particolare indirizzo, allora invia la richiesta di traduzione ad un secondo DNS server e così via fino a quando il compito è portato a termine Esempio 1. 2. 3. 4. 5. 6. L’utente utilizza un browser per richiedere la pagina www.google.it Il browser richiede al DNS l’indirizzo IP del server Il server DNS restituisce l’apposito indirizzo Il browser richiede la pagina al server Il server risponde con la pagina HTML Il browser legge l’HTML e crea la grafica della pagina che viene visualizzata …continua… 2 Quale indirizzo ha il server? 1 www.google.it Servizio DNS 3 Utente Browser 173.194.35.184 4 richiesta pagina 6 Creazione grafica pagina Server google 173.194.35.184 HTTP/TCP/IP DNS/UDP/IP 5 Invio pagina IPv6 Difetti dell’IP attuale -spazio di indirizzamento limitato -difficoltà nel garantire livelli elevati di qualità del servizio -difficoltà nello streaming real-time Soluzoione: IPv6 -spazio di indirizzamento più ampio (128 bit) -rimane connectionless (ogni datagramma include un indirizzo di destinazione e viene instradato indipendentemente dagli altri) -supporto per trasmissioni audio e video real-time -… … Indirizzi TCP (Porta) numero di 16 bit che specifica a quale delle 65536 porte l’applicazione è collegata well known ports (fino alla 1023) sono riservate a servizi diffusi e di utilizzo generale porta 80 è riservata al protocollo HTTP porta 25 è riservata al protocollo SMTP Porte dalla 1024 alla 49151 possono essere registrate ma non riservate (viene reso pubblico il nome dell’applicazione che, di norma, le utilizza) Porte dalla 49152 alla 65535 sono libere (gestione di collegamenti dinamici e/o privati) Protocollo IP Protocollo connectionless (non orientato alla connessione) si occupa di identificare i percorsi e gli indirizzi dei nodi nella rete oltre a gestire la trasmissione fra il computer che invia i dati e quello che li riceve -frammenta il messaggio in datagrammi -ogni datagramma viene inviato a destinazione lungo percorsi indipendenti -il controllo (checksum) consente soltanto la verifica dell’integrità dell’intestazione, ma non dei dati Protocollo TCP Protocollo connection oriented (orientato alla connessione): prima di inviare dati tra due macchine è necessario effettuare uno scambio di informazioni per accordarsi sui dati della connessione (handshaking) -garantisce la consegna di un messaggio completo di tutte le sue parti e ordinato correttamente -il controllo consente la valutazione della correttezza sia dell’intestazione TCP che dei dati Protocollo TCP/IP La combinazione delle due modalità permette di ottenere sia una buona efficienza di trasmissione che una elevata affidabilità OK per applicazioni client-server KO laddove l’affidabilità non è un requisito essenziale In questi casi TCP può essere sostituito con altri protocolli (e.g. UDP - User Datagram Protocol) Instradamento nella rete Instradamento (o routing) dei pacchetti: trovare un percorso nella rete che porti il pacchetto dal calcolatore sorgente al calcolatore destinatario Operazioni di instradamento: - esaminare l’indirizzo IP del destinatario per individuare a quale rete appartiene - se il destinatario appartiene alla stessa rete del mittente, il messaggio gli viene inviato direttamente (routing diretto) - se il destinatario appartiene a una rete diversa, si cerca (in una tabella) il router cui instradare il messaggio (routing indiretto) Un router ha poi: -la necessità di mantenere dati sulla topologia della rete (tabella di routing) -la capacità di dialogare con altri router per scambiarsi dati sulla topologia della rete e sulle relative modifiche -la possibilità di adottare algoritmi di instradamento per selezionare la strada migliore -meccanismi di controllo: timeout, numero massimo di salti Modello architetturale client/server forma di elaborazione distribuita. Le applicazioni sono divise in tre parti fondamentali: presentazione logico-funzionale (cosa fa l’applicazione) gestione dati Queste parti possono risiedere su due distinti moduli: front-end (client): eseguito su un elaboratore dotato di interfaccia grafica e in uso all’utente back-end (server): fornisce servizi a più moduli front-end elaborando le richieste di servizio Per l’utente la distribuzione dell’elaborazione su una o più macchine è assolutamente trasparente. …continua… client: interfaccia logica gestione -interfaccia utente applicativa dati -parti applicative che integrano quelle del server -applicativi personali server: -nucleo degli applicativi integrati nel client -gestione dei dati condivisi server client interfaccia utente infrastruttura di rete logica applicativa gestione dati Comunicazione tra client e server 1.il componente server viene messo in esecuzione sul calcolatore server dal gestore del servizio, e si pone in attesa, in ascolto sulla rete 2.il componente client viene eseguito dall’utente, 3.l’utente interagisce con il client per elaborare la richiesta da inviare al server 4.il client invia la richiesta al server 5.ricevendo la richiesta, il server si attiva per elaborare i dati ricevuti e produrre una risposta 6.il server manda la risposta al client attraverso la rete 7.ricevendo la risposta, il client ne presenta il contenuto all’utente Internet 7 1 6 2 5 4 3 Utente Client Server Architetture a più livelli Combinazione di sottosistemi client-server Internet 8 5 1 6 7 2 4 3 Utente Client Server 5 Dedicato per applicazioni particolari …continua… •Architettura basata su un principio di deleghe successive: -un client non è in grado di svolgere un compito applicativo e quindi si rivolge a un server -se tale server non è in grado di soddisfare la richiesta può a sua volta trasformarsi in un client per rivolgersi a un secondo server •Svantaggio -complessità architetturale •Vantaggio -specializzazione: ogni sottosistema è realizzato per svolgere un compito particolare e deve rispettare il protocollo applicativo con i sottosistemi delegati …continua… Utente Client Internet Server Dedicato per applicazioni particolari DBMS DB File System URL Uniform Rsource Locator accesso ai servizi applicativi messi a disposizione dai server identificazione applicativa univoca da parte dei client consente di assegnare un metodo di accesso e un indirizzo a ogni risorsa presente sulla rete protocollo://host:portaTCP/risorsa Ex.: http://pippo.dsi.unifi.it/dida/ http://pippo.dsi.unifi.it:80/dida/calendario.htm protocollo applicativo adottato indirizzo del server web cui è inviata la richiesta porta TCP su cui è in esecuzione il server web nome completo del file richiesto World Wide Web Ultimo servizio nato: ideato nel 1990 al CERN di Ginevra, esplode nel 1993 quando viene sviluppata un'interfaccia grafica per l'accesso ai documenti presenti sul WWW (Mosaic) WWW è un ipertesto distribuito -portata mondiale -organizzazione delle informazioni in modo ipertestuale -i link possono portare a pagine sullo stesso server o su un altro in modo totalmente trasparente …continua… Ipertesto: documento testuale in formato elettronico “non sequenziale” Sito: insieme delle informazioni, organizzate come un ipertesto e residenti su un computer Come funziona 1.il componente server (server web) viene messo in esecuzione sul calcolatore server dal gestore del servizio (www.curioso.it), e si pone in attesa, in ascolto sulla rete 2.il componente client (browser) viene eseguito dall’utente 3.l’utente interagisce con il client per elaborare la richiesta scrivendo nell’indirizzo http://www.curioso.it/CoseInteressanti/BelloQuesto.txt 4.il client invia la richiesta al server nella seguente forma GET /CoseInteressanti/BelloQuesto.txt HTTP/1.1 Host: www.curioso.it User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) Firefox/1.5 Accept: */* 1.ricevendo la richiesta il server cerca il file richiesto Transfer Protocoldel tipo: (/CoseInteressanti/BelloQuesto.txt) e, trovatolo, HyperText produce un messaggio HTTP/1.1 200 OK Server: Apache-Coyote/1.1 content-type: text/plain content-length: 14 Saluti a tutti 2.il server manda la risposta al client attraverso la rete 7.ricevendo la risposta, il browser visualizza il contenuto del file (interprete HTML) ….continua 3. à Connessione il client invia un richiesta di connessione al server: àConnessione 4. à Richiesta se l connessione viene stabilita il client specifica al server il protocollo da applicare e l’oggetto richiesto 5., 6. àRisposta se il server riesce a soddisfare la richiesta la transazione viene eseguita: à status line 7. à Termine la connessione è chiusa e il browser mostra quanto ha recuperato: à Completo …..continua la pagina inviata dal server è in formato HyperText Markup Language –file ASCII con informazioni di controllo per l’impaginazione del testo, per la definizione dei link, etc. Ex.: link è formato dall’indirizzo di rete del server e l’identificativo del file contenente la pagina associata al link (nascosto) <a href=“http://www.dsi.unifi.it/~elisa/informaticaABC> Collegamento sito corso</a> Collegamento sito corso
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