Sistemi Distribuiti e Reti di Calcolatori

1. Sistemi Distribuiti e Reti di Calcolatori

2. I Sistemi centralizzati Prima degli anni ’80 i sistemi informatici avevano una organizzazione centralizzata, cioè si basavano sulla presenza di un unico grande centro di elaborazione dati. Vantaggio: • Centralizzazione delle funzioni informatiche in un unico posto Svantaggio: • Scarsa capacità di adattarsi con rapidità alle esigenze applicative

3. I Sistemi Distribuiti I sistemi distribuiti • sono caratterizzati dalla presenza di molti calcolatori che interagiscono fra di loro. • si adattano in maniera abbastanza naturale alla struttura, tipicamente distribuita, delle imprese e delle organizzazioni in cui essi operano. Le reti di calcolatori possono essere intra- o inter-organizzazioni L’esempio più noto di rete di calcolatori che attraversa più organizzazioni è INTERNET

4. Cosa è una rete Una Rete è un Sistema la cui funzione è quella di collegare tra loro due o più entità. • Computer • Stampanti • Sistemi di Back-up • Strumenti di misura • Ecc. Una premessa essenziale alla realizzazione dei sistemi distribuiti è la capacità di trasmettere dati lungo diversi canali di trasmissione. La caratteristica più significativa di un mezzo di trasmissione dati è la velocità di trasmissione misurata in bit per secondo bps

5. Reti di computer Una Rete di Computer è un’ insieme di computer autonomi (ognuno composto da processore, memoria, sistema operativo) equipaggiati ognuno da un sottosistema software (protocolli) per il dialogo tra i soggetti attivi della comunicazione Una rete di calcolatori è un sistema composto da due parti: • Gli host o terminali sono i generatori/ricevitori fisici di flussi di bit o di traffico applicativo. • Una Rete di Telecomunicazione per porre in corrispondenza Utenti dovunque dislocati.

6. Mezzi di trasmissione • Doppino telefonico: coppia di fili di rame usati nelle comunicazioni telefoniche. • Cavo coassiale: utilizzato sia nelle comunicazioni telefoniche che per il trasporto di segnali televisivi. Velocità tipiche di 10Mbps su brevi distanze • Fibra ottica: il segnale viene trasmesso attraverso diodi fotoelettrici che emettono luce • Onde elettromagnetiche: utilizzate sia per trasmissioni su brevi distanze (onde radio) si su grandi distanze con collegamenti via satellite

7. Il Modem Per la trasmissione di dati vengono spesso usate le linee telefoniche le quali sono predisposti al trasporto di segnali vocali e quindi di segnali analogici, mentre la trasmissione di sequenze di dati codificati in binario richiede l’uso di segnali digitali segnali digitali. Occorre una conversione prima della trasmissione su linea telefonica: • Digitale-analogico  modulazione • Analogico-digitale  demodulazione Lo strumento che realizza questa modulazione-demodulazione è il Modem Calcolatore Modulatore Demodulatore Calcolatore

8. Caratterizzazione di una rete Esistono due livelli di collegamento, uno Fisico ed uno Semantico: La parte Fisica si preoccupa di assicurare : • un percorso tra le varie entità che desiderano essere poste in contatto; • un mezzo per il trasporto dell’informazione che si vuole trasmettere; La parte Semantica ha a che fare con la comprensione tra le entità

9. Modalità di collegamento Gli host possono trovarsi tra loro fisicamente collegati in 2 modalità: • Punto a punto (Canale Dedicato ad una coppia di host) • Broadcast (Canale Condiviso tra più host)

10. Linee di trasmissione Le linee di trasmissione possono essere • Dedicate: quando collegano in maniera permanente 2 punti • Commutate: cioè create digitando normalmente un numero telefonico, come accade nel caso di una chiamata telefonica in cui lungo la linea ci sono dei commutatori che sono aperti o chiusi al fine di creare il canale di comunicazione

11. Flusso di dati I dati possono fluire lungo una linea di trasmissione in diverse modalità: • Collegamento simplex: i dati fluiscono sempre da una direzione all’altra • Collegamento half-duplex: i dati alternativamente (non contemporaneamente) fluiscono in entrambe le direzioni • Collegamento full-duplex: i dati contemporaneamente fluiscono entrambe le direzioni

12. Topologie di reti • Rete a stella: ha un nodo centrale collegato a un insieme di nodi periferici. • Vantaggio: Molte funzioni sono semplificate perché non si pone l’invio di un messaggio tra due nodi periferici avviene inoltrando il messaggio al centro della rete che lo instrada al nodo di destinazione • Svantaggio: L’elaboratore centrale deve essere efficiente perché l’intero sistema dipende in modo significativo proprio dal suo centro.

13. Topologie di reti • Rete ad anello: gli elaboratori sono disposti lungo un circuito chiuso  tutti i nodi hanno la stessa importanza. • Un treno di messaggi circola lungo l’anello: • Ogni nodo riceve dal nodo precedente il treno di messaggi • Ogni nodo preleva dal treno di messaggi quelli a lui indirizzati e ne aggiunge i propri • Il treno di messaggi viene inviato al nodo successivo La caduta di un nodo può essere tollerata invertendo la direzione del treno di messaggi

14. Topologie di reti • Rete a bus: gli elaboratori sono disposti lungo un bus. • Il bus viene impegnato per il tempo necessario a scambiare informazione tra due nodi Occorrono protocolli per la rilevazione di eventuali collisioni di messaggi sul bus

15. Topologie di reti • Rete a tipologia irregolare : sono predominanti su reti che si estendono su larga scala geografica WAN (Wide Area Network)

16. Struttura dei messaggi L’informazione viene scambiata tra due nodi dopo essere stata strutturata in messaggi i quali vengono poi individualmente trasmessi. I messaggi sono in genere una sequenza di byte di uguale lunghezza in cui alcuni byte indicano • L’inizio del messaggio • Il destinatario • Il mittente • Controllo di errore (es: controllo di parità) • Parte utile del messaggio • Fine messaggio

17. Instradamento In una Rete a tipologia irregolare prima che un messaggio emesso da un nodo mittente possa raggiungere un nodo destinatario, dovrà attraversare diversi nodi intermedi Ogni nodo intermedio identifica il destinatario e ritrasmette il messaggio • direttamente al destinatario nel caso sia direttamente collegato • Al nodo che risulta più vicino al nodo destinatario

18. Instradamento Esistono due tipi di instradamento: • Statico : si conosce a priori la sequenza di nodi che devono essere attraversati • Dinamico : I nodi della rete decidono dinamicamente e autonomamente il percorso che dovrà seguire il messaggio • Vantaggi: • La scelta può essere presa in base alle condizioni di carico della rete • È tollerante al guasto di nodi intermedi

19. Protocolli di comunicazione Un protocollo stabilisce le regole di comunicazione che debbono essere eseguite da due interlocutori. Es:Conversazione telefonica • L’utente chiamante solleva la cornetta e verifica la disponibilità della linea • Compone il numero del destinatario • L’utente destinatario solleva la cornetta (nel caso in cui la linea si libera) e chiede il nome del destinatario “Pronto chi parla?” • Ecc..

20. ISO/OSI Dato che i protocolli devono essere utilizzati da tutti i calcolatori, essi vengono definiti nell’ambito di standard internazionali. Il più famoso è lo standard OSI (Open System Interconnection) dell’ ISO (International Standard Organization) Il modello ISO/OSI ha un’architettura organizzata in 7 livelli e si fonda sui seguenti principi • Ogni livello deve avere una funzione ben definita; • La scelta dei livelli deve: minimizzare il passaggio delle informazioni tra livelli; • Evitare troppe funzioni in un livello o troppi livelli.

21. Architettura ISO/OSI 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.

22. I compiti dei 7 livelli • livello applicativo: è responsabile di offrire servizi telematici generali come ad es. posta elettronica e trasferimento file • livello presentazione: è responsabile della conversione di codici e formati tra il mittente e il destinatario. • livello sessione: si occupa di aprire e chiudere il dialogo fra elaboratori e rilevare eventuali chiusure di collegamento e malfunzionamenti. • livello trasporto: segmenta le unità di trasmissione in messaggi fisici. • livello di rete: decide il percorso effettivo dei dati nella rete e ne controlla il flusso. • protocollo di linea: il messaggio viene strutturato nel formato previsto per il trasferimento dei dati. • livello fisico: il messaggio viene passato all'adattatore di linea, il quale invia i singoli bit a seconda del mezzo fisico utilizzato.

23. Reti geografiche e locali • Una rete geografica WAN collega calcolatori situati a grandi distanze. Tali elaboratori possono svolgere diversi compiti: • Gestire grandi basi di dati • Eseguire programmi di calcolo scientifico • Ecc. Una rete locale LAN sono nate per sfruttare al massimo la potenza dei personal computer e workstation di grande potenza: • Condivisione di stampanti o plotter • Collegamento a grandi supporti di memoria di massa

24. Architettura client-server Rappresentano un approccio di realizzazione delle applicazioni informatiche. L’architettura client-server si basa su una suddivisione funzionale delle applicazioni informatiche in due sotto-sistemi: • Il client di solito contiene quella parte di codice che concerne l’interazione con l’utente. • Il server fornisce dei servizi quali la stampa di un documento, elaborazioni di immagini o la gestione dei dati. Sia il client che il server sono processi autonomi che operano solitamente su macchine differenti.

25. Protocollo di iterazione I protocolli di iterazione client-server sono abbastanza semplici: • Il client richiede un servizio e se quest’ultimo comporta una risposta rimane in stato di attesa • Il server gestisce una coda di richieste e le elabora una per volta. Se il servizio comporta una risposta, al termine dell’elaborazione il server comunica il risultato al client • Il client riceve la risposta e continua l’iterazione con l’utente I vantaggi di questa architettura sono: • Soluzione economica nell’uso di mainframe • Aumento delle prestazioni dei singoli calcolatori

26. Client-Server

27. I Servizi Internet

28. Cosa è internet Internet è il nome attribuito a un sistema costituito da un grandissimo numero di risorse interconnesse: • Calcolatori • Reti • Utenti • Specifiche risorse (es: strumentazione di misura) Internet nasce negli anni ’70 grazie al lavoro di ARPA un’agenzia statunitense (Advanced Research Projects Agency) che predispose ARPANET una rete informatica nazionale dedicata a progetti di ricerca. In questo ambito furono sviluppati i protocolli TCP/IP.

29. Il protocollo TCP/IP TCP/IP è il nome di un protocollo usato per connettere calcolatori e reti: Il TCP ( Transmission Control Protocol ) ha il compito di controllare la trasmissione dei dati: ogni comunicazione tra 2 calcolatori viene suddivisa in pacchetti di uguale lunghezza che vengono inviati separatamente attraverso la rete L’ IP ( Internet Protocol) si occupa di trasmettere ciascun singolo pacchetto da un elaboratore all’altro Coincide circa al livello di trasporto nell’ISO/OSI Coincide circa al livello di rete nell’ISO/OSI

30. Instradamento in Internet Ogni pacchetto trasmesso da un elaboratore a un altro può seguire un percorso (routing) diverso L’instradamento è deciso in base al traffico di rete. Si ha una maggiore affidabilità misurata in termini di messaggi che arrivano a destinazione del 99%.

31. Indirizzi Internet Ogni nodo della rete Internet ha un proprio indirizzo IP, ossia un codice identificativo. L’indirizzo IP è lungo 4 byte e sono costituiti da 4 parti separate da un punto Es: 193.204.44.2 Ogni numero è compreso nell’intervallo [0; 255]

32. Indirizzi Internet Gli indirizzi IP sono assegnati in base alle convenzioni stabilite nello standard RCF 1366. Questa convenzione tiene conto della distribuzione geografica dei nodi: • Le prime due parti dell’indirizzo identificano una particolare rete • La terza specifica una sottorete • L’ultima individua un Host specifico di tale sottorete.

33. I nomi simbolici Poiché è difficile ricordare l’indirizzo numerico si utilizzano dei nomi simbolici. Il nome simbolico è formato da: • Nome dell’utente • Nome del dominio dell’utente Rossi@dee.poliba.it Il dominio può essere costituito da più parti

34. DNS Il DNS (domain name server) si occupa della trasformazione dei domini simbolici in indirizzi numerici e viceversa. Il DNS è un compito attribuito al TCP/IP In genere gli indirizzi simbolici sono equivalenti a quelli numerici e di questa corrispondenza viene tenuta in speciali tabelle di domino

35. Altri protocolli… Esistono diversi protocolli basati su TCP/IP che sono universalmente supportatidai nodi internet: • Telnet: serve alla connessione di un nodo generico alla rete. Con questo comando si può di fatto divenire utente di generico sistema specificato dal suo indirizzo Internet. • Se il nodo richiesto è raggiungibile, l’utente può iniziare una sessione sul sistema remoto. Apparirà un prompt di sistema e l’utente avrà l’impressione di essere connesso in locale sul sistema remoto • Se il nodo richiesto è irraggiungibile compare un messaggio di errore

36. Altri protocolli… • Finger: è un protocollo per l’acquisizione di informazione su un generico utente. • Digitando finger seguito dal nome dell’utente, il sistema risponde fornendo diversi tipi di informazione: • Ad es. nome, cognome, località, numero di telefono ecc. • E’ possibile visualizzare informazioni se un utente è eventualmente connesso al sistema.

37. Altri protocolli… • FTP: (file transfer protocol) è un protocollo per il trasferimento di file fra 2 nodi internet. Il protocollo FTP utilizza l’approccio client-server • Digitando il comando ftp seguito dall’indirizzo del sistema remoto: • Viene attivato sul nodo locale un processo client che predisponeuna connessione a un server ftp remoto • Il server ftp resta in ascolto di eventuali richieste da parte dell’utente che ha a disposizione diversi comandi: • Login: per entrare nel sistema remoto • Cd: per spostarsi nell’albero delle directory • Put: per trasmettere un file • Get: per ricevere un file

38. La Posta Elettronica • La posta elettronica è forse il servizio internet più importante • E’ economico e veloce inviare un messaggio di posta (e-mail) anche nei posti più lontani al solo costo della connessione a internet • La ricezione della posta non richiede la presenza del destinatario, né che quest’ultimo lo legga immediatamente.

39. La Posta Elettronica Il messaggio è una stringa di caratteri di lunghezza e contenuto arbitrari. Ogni messaggio • viene trasmesso da un mittente (indicato dalla parola from) • Viene inviato a dei destinatari (indicati con to) • Può essere inviato in copia a un altro gruppo di indirizzi (indicati con cc carbon copy) • Può avere un titolo (subject o oggetto) che descrive in breve il contenuto del messaggio • Può contenere in allegato dei file

40. Outlook File allegato

41. World Wide Web Il World Wide Web (WWW) è un sistema per la gestione dei documenti su internet. Il WWW è un’evoluzione degli ipertesti. Gli ipertesti sono dei documenti composti da testi e immagini che contengono alcune parole o frasi (solitamente evidenziate o sottolineate) che vengono usate come rimando ad altre parti di testo. La differenza con il WWW è che ogni collegamento ipertestuale può essere un riferimento (Link) a un documento che si trova su un altro nodo internet

42. Client-Server Quando si entra nel sistema WWW avvengono le seguenti operazioni: • Il programma client WWW installato sul nodo utente visualizza il corrispondente ipertesto • Qualora l’utente clicchi su un link, il programma client chiede al server WWW del nodo remoto di inviare l’ipertesto corrispondente a tale rimando • Appena arriva l’ipertesto viene visualizzato da programma client

43. URL, HTTP e HTML Il World Wide Web (WWW) è basato su diversi standard: • Un sistema di indirizzi, chiamato URL (Uniform Resource Locator), che identifica dove è conservato il documento sulla rete internet. • Il protocollo di comunicazione tra client e server avviene attraverso l’ HTTP (HyperText Transfer Protocol) • Il linguaggio standard per realizzare ipertesti è l’HTML (HyperText Markup Language)

44. Il Browser I client WWW richiedo l’impiego di programmi browser per la navigazione negli ipertesti. • Netscape, Internet Explorer, Mozzilla I browser permettono: • Di ripercorrere indietro o in avanti le pagine precedentemente visitate • Di tornare direttamente alla Home Page • Di digitare nuovi indirizzi URL • Stampare o salvare la pagina visualizzata • Cercare una determinata stringa all’interno del documento • Di identificare un URL con un segnalibro • Di visualizzare la cronologia delle pagine visitate • Di interrompere la ricezione di una pagina o di aggiornarne il contenuto.

45. Internet Explorer

46. Siti Web In generale ogni documento ipertestuale ha una struttura gerarchica: • La pagina iniziale (Home Page) presenta un sommario del documento con una serie di link alle altre pagine • L’insieme delle pagine che sono direttamente o indirettamente collegate alla Home Page costituiscono un raggruppamento che è detto sito WEB