INFORMATICA CdL in Scienze e Tecniche Psicologiche

1. INFORMATICACdL in Scienze e Tecniche Psicologiche Parte IV Le reti informatiche (Come colleghiamo i Computer?)

2. Sul libro... • Console, Ribaudo, Avalle: Introduzione all’Informatica. • Capitolo 6 • Saltare 6.3.5, 6.3.7, 6.3.8 • Capitolo 7 • Saltare 7.3.1, 7.3.2, 7.3.3, 7.3.4 • Capitolo 8 • 8.1  tutto • 8.2  parte introduttiva, su TCP e IP solo quanto descritto sui lucidi • 8.3  tutto • 8.4  vedi lucidi e materiale del corso • 8.5, 8.6, 8.7  tutto

3. Reti di computer Condivisione di risorse e comunicazione con gli altri utenti Mainframe Server Switching node

4. Reti di computer • Condivisione risorse: • Per esempio: non è economico comprare 1 stampante laser per ogni personal • Condivisione di programmi e dati da parte di utenti • Base di dati a cui molti utenti (da diversi computer) possono accedere. Es: • Sistema di prenotazioni e assegnamento posti di una compagnia aerea • Sistema informativo di una banca

5. Reti di computer • Comunicazione tra utenti in locazioni fisiche differenti (scambio di messaggi e dati) • Comunicazioni in ambito di ricerca • Lavoro cooperativo • Possibilità di volgere attività di lavoro a casa (tele-lavoro)

6. Il modello centralizzato • Negli anni settanta, si è affermato il modello time-sharing multi-utente (il modello centralizzato) che prevede il collegamento di molti utenti ad un unico elaboratore potente attraverso terminali • Terminale: un dispositivo hardware, usato solo per inserire dati e ricevere dati per la visualizzazione (per esempio, con tastiera, schermo, mouse, ma senza capacità di elaborazione)

7. Il modello centralizzato • Mediante il modello time-sharing multi-utente tutti gli utenti di un ufficio o di un centro di ricerca potevano condividere i programmi, i dati e le periferiche collegate all’elaboratore • All’aumentare del numero di utenti e al crescere delle esigenze di calcolo, questo modello è entrato in crisi, perché era necessario usare elaboratori sempre più potenti • L’informatica distribuita può essere vista come una naturale evoluzione del modello time-sharing multi-utente

8. Informatica distribuita • Gli anni ottanta hanno visto nascere l’era dell’informatica distribuita • Una nuova tendenza che consiste nel collegare in rete gli elaboratori (di varie potenze, e tipi), e quindi gli utenti, che si trovano in uno stesso ufficio o in località diverse

9. Il modello distribuito • Gli elaboratori sono collegati tra di loro e possono condividere le risorse • Ogni utente ha a disposizione una macchina (per esempio, un personal computer, come nel laboratorio) su cui lavorare, ma può anche condividere le informazioni e le risorse con gli altri utenti • L’informatica distribuita offre molteplici vantaggi rispetto al modello centralizzato

10. Il modello distribuito: vantaggi rispetto al modello centralizzato • Flessibilità: • In un sistema centralizzato, in caso di guasto all’elaboratore centrale nessuno può lavorare • Nel caso distribuito invece, la rottura di una macchina blocca un solo utente mentre gli altri possono continuare a lavorare • Economicità: • In termini di costi, è più conveniente acquistare molti elaboratori personali e collegarli in rete

11. Il modello distribuito • Le possibilità di connessione non si limitano agli elaboratori personal • Si può collegare in rete anche un elaboratore potente che gli utenti potranno utilizzare quando ne avranno bisogno • Un altro aspetto fondamentale è dato dalla possibilità di collegarsi ad elaboratori che si trovano in diverse parti del mondo (Internet)

12. Componenti fondamentali di una rete • Nodo: • un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete • Arco: • i nodi sono collegati mediante archi • formano i canali di comunicazione, ad esempio cavi telefonici, fibre ottiche, collegamenti satellitari, … • Il tipo di cavo determina la capacità di trasmissione

13. Componenti fondamentali di una rete • Si parla di banda della rete che viene misurata in bit al secondo • Kilobit (Kb) • Megabit (Mb) • Concentratore (hub): pannello di connessione che semplifica il collegamento fisico tra i nodi e instrada i segnali • Dorsale: cavo ad alta capacità di trasmissione dei dati

14. Componenti fondamentali di una rete: un esempio Nodo 1 Concen-tratore Concen-tratore Nodo 4 Nodo 2 Dorsale Nodo 3

15. Client/server: un esempio Client Server Stampante Client Client

16. L’uso fondamentale di una rete • L’uso fondamentale di una rete è quello di consentire la comunicazione tra i nodi • I nodi si scambiano dei dati sotto forma di messaggi codificati in forma digitale • Ogni messaggio è caratterizzato da un mittente, un destinatario, e un insieme di informazioni che costituiscono il corpo del messaggio

17. Comunicazione nelle reti • Affinché questa comunicazione possa avvenire in modo corretto si deve definire un • protocollo di comunicazione: come nella vita reale si stabiliscono delle convenzioni per il comportamento tra gli individui, nel caso della comunicazione tra gli elaboratori un protocollo definisce quell’insieme di regole che il nodo mittente e il nodo destinatario devono seguire per interagire tra loro

18. Comunicazione nelle reti – protocolli • Un protocollo fornisce delle funzionalità per: • Indirizzamento (addressing) • Instradamento (routing) • Gestione di eventuali errori di trasmissione (error detection, error recovery, sequence control) • Gestione della velocità di comunicazione (flow control)

19. Comunicazione nelle reti – protocolli • Un protocollo “monolitico” che realizzi tutte le funzionalità necessarie per la comunicazione tra elaboratori in rete è difficile da realizzare • Inoltre, se cambia qualche componente della rete, si deve modificare l’intero protocollo

20. Comunicazione multilivello Arabo Cinese Da cinese a arabo

21. Comunicazione multilivello Arabo Cinese

22. Comunicazione nelle reti – protocolli • Per ridurre la complessità di progettazione la maggior parte dei protocolli è organizzata come una serie di livelli • Il numero dei livelli, il loro nome, le funzionalità differiscono da una rete ad un’altra

23. Comunicazione multilivello Arabo Cinese Cinese a inglese Inglese a Arabo Inglese Inglese

24. Modello di riferimento host host comunicazione end-to-end collegamento fisico router router R

25. Modello di riferimento John Mary scheda di rete scheda di rete Host A Host B

26. Modello di riferimento John Mary Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. • Sistema • operativo • di rete • Windows • Sistema • operativo • di rete • Windows scheda di rete scheda di rete Host A Host B

27. Modello di riferimento Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. • Sistema • operativo • di rete • Windows • Sistema • operativo • di rete • Windows scheda di rete scheda di rete Host A Host B

28. Modello di riferimento messaggio messaggio Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. • Sistema • operativo • di rete • Windows • Sistema • operativo • di rete • Windows scheda di rete scheda di rete Host A Host B

29. Modello di riferimento messaggio messaggio Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. Browser Web (es. Explorer), Mail, ecc. Visione Logica Comunicazione End-to-End • Sistema • operativo • di rete • Windows • Sistema • operativo • di rete • Windows scheda di rete scheda di rete Host A Host B

30. Comunicazione multilivello • Qualcosa di simile accade nei protocolli di comunicazione tra calcolatori • Si ipotizzano dei livelli e • Il livello n di un calcolatore comunica (virtualmente) con il livello n di un altro calcolatore • In realtà nessun dato viene trasferito da un livello n ad un altro (n>1) ma passa ad un livello sottostante • Un protocollo di livello n svolge le sue funzioni usando i servizi forniti dal livello n-1 e fornisce i servizi al livello n+1

31. Comunicazione multilivello • Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia • Le convenzioni usate nella conversazione sono il protocollo • Si tratta di un accordo tra i partecipanti su come deve avvenire la comunicazione • Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che serve per il trasferimento dei dati

32. Comunicazione multilivello: ISO - OSI • I livelli più bassi sono quelli più vicini all’hardware e definiscono delle regole di basso livello che consentono di “azzerare” le differenze tra le diverse reti fisiche • Si introduce un livello virtuale uniforme sul quale si basano i livelli successivi che possono essere definiti in modo indipendente dalle reti fisiche sottostanti

33. Reti di computer • Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza • Tecnologia di trasmissione • Scala

34. Tecnologia di trasmissione • I dispositivi che formano una rete possono essere collegati tra loro in vari modi che determinano l’architettura o topologia della rete • La topologia della rete determina la modalità di trasmissione dei dati all’interno della rete

35. Tecnologia di trasmissione • Reti punto a punto (point-to-point) • Consistono di molte connessioni individuali tra coppie di elaboratori

36. Tecnologia di trasmissione • Reti ad anello • I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati

37. Tecnologia di trasmissione • Il segnale emesso da un nodo passa al nodo successivo; se non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente, finché non raggiunge il destinatario

38. Tecnologia di trasmissione • Reti a stella • I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto host Host

39. Tecnologia di trasmissione • Le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso il nodo host che provvede a smistarle verso il nodo destinazione Host

40. Tecnologia di trasmissione • Reti lineari(broadcast) • Hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da tutte le macchine della rete • I messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l’elaboratore destinatario elaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno

41. Scala Un criterio alternativo per classificare le reti è legato alla loro scala, che si determina in base alla dimensione dei processori e alla loro distanza

42. Scala

43. LAN = Local Area Network • Reti private per la condivisione di risorse all’interno di un edifico o in edifici vicini • Risorse come computer, stampanti, dati • Sono generalmente di dimensioni ridotte • Si possono distinguere a seconda della topologia (punto-a-punto, ad anello, a stella, lineare, …)

44. LAN – Client/Server • Server: elaboratore che può essere condiviso dagli altri computer collegati in rete • Server gestore dei dati (file server): gestisce la memorizzazione e la condivisione di dati in una rete locale • Server di stampa (printer server): gestisce le stampanti disponibili in una rete locale • Server di comunicazione: permette l’accesso ad altre reti locali o ad Internet • Client: elaboratore che usa delle risorse condivise, messe a disposizione dal server

45. Hardware 011100010111010101000011110 LAN – Sistema operativo di rete • Il sistema operativo non è in grado di gestire le risorse che non appartengono all’elaboratore • Si introduce un nuovo livello nella “struttura a cipolla”: il sistema operativo di rete Sistema operativo locale Sistema operativo di rete

46. LAN

47. Scala

48. MAN = Metropolitan Area Network • Una rete metropolitana è sostanzialmente una versione ingrandita di una LAN • Può coprire un gruppo di uffici, aziende diverse, una città • Può essere pubblica o privata

49. WAN = Wide Area Network • Una rete WAN copre una grande area geografica • Ad esempio, la rete GARR collega tutte le Università italiane • Nella maggior parte delle reti WAN la sottorete di comunicazione è formata da • Linee di trasmissione (che spostano i dati fra i vari nodi) • Elementi di commutazione (router), calcolatori specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione

50. WAN = Wide Area Network