Reti di calcolatori

1. Reti di calcolatori Prof. Roberto Pirrone Corso di Fondamenti di Informatica COM1-COM5 e S.E.C.I. a.a. 2004/2005

2. Sommario • Introduzione ad internet • Reti di calcolatori, struttura degli indirizzi, protocolli di comunicazione, applicazioni • Generalità sul web • Concetto di URL e funzionamento del servizio • Il web come interfaccia di applicazioni • Progettazione di un sito web • Il modello “Core Process” • Usabilità ed accessibilità dei siti web • Definizioni, standard, normative da seguire nel progetto e realizzazione di un sito

3. Internet • Internet è ormai più un fenomeno sociale che tecnologico ed il recepimento di certe prassi di comunicazione da parte della normativa di legge non fa che avvalorare questa affermazione. • Tuttavia, quando si tratta di capire un po’ meglio come questo mezzo di comunicazione funzioni si incorre in una serie di equivoci: ad esempio si tende ad identificare Internet con il World Wide Web (WWW).

4. Internet • Internet è comunemente definita come la “rete delle reti di calcolatori”. Infatti essa è sostanzialmente l’interconnessione, a livello globale, delle reti che collegano calcolatori in tutto il mondo. • Tutto ciò che l’utente percepisce di Internet non è altro che una serie di applicazioni che forniscono “servizi” di comunicazione sulla strutura di interconnessione.

5. Storia di Internet • Una interessante storia di Internet si trova all’indirizzo della Internet Society: http://www.isoc.org/internet/history/brief.shtml#Introduction. • 1968: • Nasce ARPANET dagli studi di diversi scienziati del MIT e della DARPA iniziati già dal 1961; i primi due nodi furono il Network Measurement Center della UCLA e lo Stanford Resarch Institute. • 1973: • Robert Kahn e Vint Cerf mettono a punto il protocollo TCP/IP sulla base del convincimento che la tecnologia delle reti dovesse essere “aperta”: molte reti, internamente strutturate in maniera eterogenea, avrebbero potuto comunicare attraverso un unico paradigma senza modificarsi al proprio interno.

6. Storia di Internet • Anni 80: • Nascono le LAN (Local Area Network) ARPANET è solo una delle tante reti esistenti in Internet; si sente la necessità di attribuire degli indirizzi identificativi ai molti calcolatori connessi secondo una struttura rigorosa. • 1983: • ARPANET adotta il protocollo TCP/IP e viene suddivisa in MILNET e ARPANET (esclusivamente dedicata a scopi di ricerca) • 1985-1990: • Sono presenti diverse reti per scopi scientifici (BITNET, USENET, NSFNET) e si sviluppano diverse soluzioni di connettività commerciali (Digital DECNet, Xerox XNS, IBM SNA, Netware.

7. Storia di Internet • 1995: • Tim Berners-Lee inventa, al CERN di Ginevra, il sistema WWW che diventa ben presto uno standard di comunicazione sopra il livello TCP/IP. Nasce il W3C, il consorzio di gestione della tecnologia web. • Oggi: • La complessità di Internet è governata dalla Internet Society che si articola in sotto gruppi dedicati all’amministrazione della risorsa di comunicazione ed alla pianificazione del suo sviluppo tecnologico, sotto forma di raccomandazioni.

8. La rete delle reti

9. Tecnologie di collegamento • Dal punto di vista dei collegamenti fisici delle reti bisogna distinguere tra: • Tecnologie di interconnessione delle reti e tra reti • Tecnologie di collegamento per l’accesso di un utente remoto ad una rete • Nel primo caso si utilizzano collegamenti dedicati basati su cavi multipolari (insiemi di doppini telefonici), cavi coassiali, fibre ottiche ovvero collegamenti radio e satellitari. • Nel secondo caso le tecnologie sono mutuate dal collegamento telefonico sia fisso che mobile.

10. Confronto di prestazioni

11. Trasmissione dati digitale su canale analogico • L’informazione elaborata e trasmessa da una rete di calcolatori è di tipo digitale, cioè codificata come un flusso di unità elementari ciascuna delle quali può assumere solo due stati: • Vero / Falso • Sì / No • 1 / 0 • Utilizzando l’ultima rappresentazione (comoda anche perché interpretabile in termini numerici) si parla di bit (binary digit) per indicare tale unità di informazione. • I canali di trasmissione già visti sono, invece, di tipo analogico: trasmettono grandezze elettriche variabili in maniera non predicibile a priori.

12. Modulazione

13. Insieme di risorse (calcolo, stampa, file, etc) connesse in un’area fisicamente limitata. Diverse topologie di rete: stella, anello, bus. Le differenti topologie corrispondono approssimativamente ad una evoluzione della tecnologia di interconnessione a livello hardware e software. Reti locali (LAN – Local Area Network)

14. Reti a stella • Una macchina centrale veniva connessa in modalità punto a punto con una serie di terminali privi di capacità elaborative locali. • Le connessioni erano, in genere, dei canali seriali.

15. Reti ad anello • Consente la circolazione dei messaggi su un anello chiuso mediante un meccanismo di “passaggio del testimone”: solo chi possiede il testimone può comunicare. • In molti casi l’anello è doppio per sopperire ai guasti su una tratta.

16. Reti a bus • Tutti i calcolatori condividono una stessa linea di comunicazione e stanno in ascolto dei messaggi: solo colui che è il destinatario raccoglie il messaggio. • Si possono verificare collisioni tra messaggi che viaggiano sulla linea: il protocollo di comunicazione Ethernet regolamenta questo problema.

17. Ethernet è un protocollo di comunicazione Si pensi allo scambio di messaggi all’inizio di una telefonata Perché si dice Pronto? I messaggi sono inviati in broadcast, ovvero a tutti i nodi nella rete. Tutti i nodi leggono l’indirizzo Solo il destinatario legge il messaggio Il protocollo Ethernet è basato sul concetto di contesa Se due massaggi collidono i nodi trasmittenti si fermano per un tempo casuale Il primo a ricominciare la trasmissione controlla il canale. Trasmissione di messaggi su rete Ethernet

18. Reti geografiche (WAN – Wide Area Network) • Connettono dispositivi geograficamente distanti, tipicamente mediante connessioni punto-a-punto

19. I messaggi sono suddivisi in pacchetti di lunghezza fissa che vengono trasmessi separatamente Questa tecnica presuppone un meccanismo di memoria e inoltro dei pacchetti stessi Alla destinazione, i pacchetti sono riassemblati nell’ordine corretto Commutazione di pacchetto AD3 AD2 AD1 EC1 EC2 EC3

20. Tecniche di instradamento • Le tecniche di instradamento (routing) sono messe in atto da appositi calcolatori (router)che si trovano agli estremi di ogni linea di collegamento della WAN. • Su questi calcolatori eseguono programmi che inoltrano i pacchetti sulla base dell’analisi locale del traffico di rete al fine di effettuare: • La ricerca del percorso più breve • La ricerca di un percorso che passi o non passi da un dato nodo • Tali dispositivi servono a gestire problemi del tipo: • Caduta di rete • Modifica topologia

21. Configurazione LAN/WAN • LAN diverse sono connesse tra loro attraverso le WAN • Una LAN si interfaccia alla WAN a mezzo di un router • L’insieme di tutte le interconnessioni WAN è ciò che chiamiamo Internet

22. Gestione della rete Internet • Storicamente, i costruttori di hardware e software hanno proposto diverse architetture per la gestione delle reti, ma con l’avvento di Internet si è affermato quello che viene chiamato protocollo TCP/IP. • Come tutti gli altri modelli si tratta, in realtà, di un’architettura su più livelli (cinque) di astrazione a partire dalla rete fisica, fino ad arrivare ad una “macchina virtuale di rete” (la struttura di interconnessione più i servizi da essa offerti).

23. Livelli di astrazione software della rete • Livello di applicazione (applicazioni e servizi che usano la rete: e-mail, web, connessione a DB remoti, etc.) • Livello di trasporto (TCP: Transfer Control Protocol) che gestisce l’intera comunicazione tra un mittente ed un destinatario e definisce le tipologie di servizi che possono essere richiesti sulla rete. • Livello di rete (IP: Internet Protocol) gestisce l’indirizzamento dei calcolatori sulla rete e si occupa di instradare i pacchetti. • Livello data-link (per es. Ethernet) si occupa della comunicazione tra calcolatori adiacenti cioè connessi direttamente sullo stesso mezzo trasmissivo. • Livello fisico: descrizione del supporto fisico di comunicazione e delle sue caratteristiche elettriche.

24. Indirizzamento sulla rete Internet • Indipendentemente dalla tipologia di rete i calcolatori possono essere raggiunti perché dotati di un indirizzo. • Il protocollo utilizzato per indirizzare i calcolatori sulla rete Internet è il protocollo IP (Internet Protocol). • Un indirizzo IP è costituito da 4 byte e si rappresenta in forma testuale come una sequenza di 4 numeri separati dal carattere “.” . • Esempio: 147.163.1.22 (www.unipa.it)

25. Protocollo IP • In un indirizzo di rete IP distinguiamo una parte che identifica la rete (LAN o gruppo di LAN) ed una che identifica il calcolatore: • <rete>.<calcolatore> • Indirizzi di classe: • A: 1-126.C.C.C • B: 128-191.R.C.C • C: 192-223.R.R.C • D: 224-239.X.X.X • E: 240-254.X.X.X • 0.X.X.X, 127.X.X.X e 255.X.X.X non si usano

26. DNS • Un indirizzo IP non è facile da ricordare: si usano, invece deli indirizzi mnemonici. • Nasce la necessità di tradurli in formato numerico perché solo così si può ottenere la comunicazione sulla rete. • Il DNS (Domain Name System) è il sistema di traduzione degli indirizzi. • Un indirizzo mnemonico ha la forma <calcolatore>.<dominio> • Esempio: www.csai.unipa.it

27. Struttura del DNS www.csai.unipa.it Dominio Nazionale (non corrisponde a nessun numero in particolare)

28. Struttura del DNS www.csai.unipa.it Dominio di I livello (147.163.C.C) Assegnato da una authority italiana per gli indirizzi di rete

29. Struttura del DNS www.csai.unipa.it Dominio di II livello (147.163.26.C) Assegnato localmente dal gestore di unipa.it

30. Struttura del DNS www.csai.unipa.it Nome del calcolatore (147.163.26.91) Convenzionalmente identificato con il servizio fornito

31. Struttura del DNS Si chiama anche: rossini.csai.unipa.it www.csai.unipa.it Un calcolatore può avere più nomi, anche con domini diversi: NON HA IMPORTANZA

32. Struttura del DNS Dominio di I livello (147.163.C.C) Assegnato da una authority italiana per gli indirizzi di rete www.unipa.it Quattro numeri e tre nomi: NON HA IMPORTANZA Nome del calcolatore (147.163.1.22) Convenzionalmente identificato con il servizio fornito Si chiama anche: sunipa.cuc.unipa.it

33. Comunicazione client-server • La comunicazione sulla rete Internet si basa generalmente sul paradigma client-server. • Il server (software) risponde alle richieste di servizio del client (software). • Il termine server riferito ad una macchina hardware è relativo al fatto che quella macchina ospita uno o più server software relativi a diversi servizi di rete.

34. Protocollo TCP • I servizi di rete sono gestiti attraverso il protocollo TCP • All’interno della stessa macchina, server diversi rispondono attraverso canali di comunicazione distinti che sono gestiti da TCP usando degli identificativi numerici detti porte. • Ogni servizio gestisce le proprie comunicazioni per mezzo di un apposito protocollo applicativo.

35. Servizio DNS • Il DNS è il primo servizio consultato in una qualunque sessione di lavoro su Internet. • Qualunque comunicazione di rete, in genere, inizia con una richiesta di traduzione dell’indirizzo che abbiamo specificato ad un calcolatore vicino a noi sulla rete (server DNS) il quale fornisce tale servizio. • Il server DNS agisce su base dominio: esso consulta un file in cui sono riportate le coppie nome-numero dei calcolatori dello stesso dominio. • Inoltre, il server possiede gli indirizzi di riferimento di altri server DNS, responsabili di domini più grandi, a cui girare la richiesta ne caso in cui la coppia cercata non sia nella sua tabella locale.

36. Funzionamento del DNS

37. Servizi di rete • E-mail • Server SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) porta 25 • Server POP3 (Post Office Protocol ver. 3) porta 110 • Web • Server HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol) porta 80 • Trasferimento file • Server FTP (File Transfer Protocol) porta 20 upload / 21 download • Terminale remoto • Server Telnet porta 23 • Newsgroups • Server NNTP (Network News Transfer Protocol) porta 119

38. Comunicazione peer-to-peer • I calcolatori o le applicazioni comunicanti in modalità peer-to-peer sono contemporaneamente client e server del servizio utilizzato. • La comunicazione si basa ancora sull’utilizzo dei protocolli TCP/IP. IP gestisce sempre l’indirizzamento; Una applicazione peer-to-peer riceve richieste di servizio su una data porta TCP e ne usa una seconda per inoltrare le proprie richieste, eventualmente, in parallelo ad altre applicazioni simili sulla rete. • Paradigma flessibile • Non ci sono strutture di servizio centralizzate • Favorisce la distribuzione dell’elaborazione • Usato per messaggistica (MSN Messenger, ICQ, etc.) e condivisione informazioni sulla rete (EMule, WinMX e simili)