Corso di Informatica: Reti di Calcolatori

Corso di Informatica e Rappresentazione Digitale

• Il corso è tenuto da Noemi Scarpato, presso l'Università Telematica San Raffaele a Roma.
• Il corso copre 24 pagine.
• Il corso si concentra su informatica e rappresentazione digitale.

Cosa Vedremo nelle Lezioni

• Il corso includerà i seguenti argomenti:
  • Fondamenti di Informatica
  • Architetture e Sistemi Operativi
  • Introduzione alle Reti di Calcolatori (INTERNET, il World Wide Web e i loro servizi)
  • Elaborazione di documenti elettronici
  • Fondamenti di elaborazione multimediale
  • Creazione di pagine Web.

Introduzione alle Reti di Calcolatori

• Argomenti chiave:
  • Introduzione alle reti di calcolatori
  • Infrastrutture di rete
  • Protocolli di comunicazione
  • Indirizzamento in rete
  • Struttura di Internet
  • Servizi di Internet: posta elettronica, trasferimento file, streaming dati
  • World Wide Web
  • Introduzione all'utilizzo dei motori di ricerca
  • Profili giuridici

Protocolli di Rete Organizzati a Livelli

• Definizione: I protocolli definiscono le regole semantiche e sintattiche per la sequenza e il formato dei messaggi scambiati durante la comunicazione.
• Finalità: I protocolli di rete devono supportare diverse finalità di comunicazione e non devono essere rigidi, ma organizzati in classi di protocolli.
• Classi di protocolli: Le diverse classi di protocolli possono svolgere e gestire determinate funzioni della comunicazione.
• Relazioni tra classi: Le relazioni tra le diverse classi di protocolli devono essere definite in modo chiaro e non ambiguo.

Architettura dei Protocolli di Rete Organizzati a Livelli

• Definizione: L'architettura prevede la separazione dei protocolli di rete in livelli. Ogni livello gestisce un problema specifico della comunicazione.
• Livelli superiori: I livelli superiori richiedono servizi ai livelli inferiori.
• Livelli inferiori: I livelli inferiori forniscono servizi ai livelli superiori.
• Interfaccia: Il protocollo interagisce con gli altri livelli attraverso un'interfaccia chiara.

Architettura Standard di Protocolli di Rete

• Standard ISO/OSI RM: uno schema completo e rigoroso per la comunicazione in rete, organizzato in 7 livelli.
• Funzioni dei livelli: Ogni livello si occupa di specifiche problematiche della comunicazione.
• Dialogo tra livelli: Il dialogo tra livelli paritari avviene astraendo l'architettura sottostante.
• Dialogo tra livelli sovrapposti: i livelli sovrapposti interagiscono tramite un'interfaccia comune.

Architettura Standard di Protocolli

• Insieme dei livelli: un insieme completo e rigoroso di 7 livelli per una comunicazione in rete.
• Descrizione dei livelli: -Livello applicazione (7): primitive dati applicazione; -Livello presentazione (6): traduzione formati dati utente; -Livello sessione (5): stato del collegamento; -Livello trasporto (4): connessione affidabile, controllo congestione, frammentazione; -Livello rete (3): instradamento, frammentazione; -Livello MAC/LLC (2): controllo accesso al mezzo; -Livello fisico (1): codifica, trasmissione, ricezione.

Architettura dei Protocolli di Internet

• Livelli utilizzati: IPv4 utilizza prevalentemente 5 dei 7 livelli ISO/OSI.
• Trasmissione dati: Ogni livello nel mittente raccoglie dati dai livelli superiori e li impacchetta.
• Ricezione dati: Ogni livello nel ricevente controlla i dati e li passa ai livelli superiori.

Integrazione delle Reti

• Livello fisico: un segmento di mezzo di trasmissione condiviso tra dispositivi.
• Regole operative: definisce regole per codificare e trasmettere i dati.
• Livello MAC/LLC: una rete locale che integra segmenti con diverse tecnologie.
• Definizione di regole: definisce regole per gli indirizzi dei dispositivi, i tempi di accesso al mezzo e la gestione degli errori di trasmissione.
• Livello rete: una collezione di reti con struttura gerarchica.
• Regole per indirizzi: definisce regole per gli indirizzi di rete che nascondono i dettagli locali.
• Livello trasporto: una collezione di reti organizzate gerarchicamente.
• Trasporto affidabile: definizione di regole per spedire i pacchetti affidabilmente e controllare la congestione della rete.
• Livello applicazione: la rete è vista come un servizio che permette di trasmettere dati a qualsiasi dispositivo.

Livello di Rete e Livello di Trasporto

• Funzioni del livello rete: frammentazione dati, instradamento e gestione delle lunghe sequenze di pacchetti.
• Funzioni del livello trasporto: garantisce la comunicazione affidabile.
• Problemi in rete: i router potrebbero rompersi, i collegamenti interrompersi o congestionarsi.
• Gestione dei pacchetti: protocolli gestiscono la consegna, l'ordinamento e la ridondanza dei pacchetti.

Internet Protocol (IP)

• Inquadramento: il protocollo IP è il protocollo principale al livello rete.
• Rete globale: si estende alla rete di reti globale (Internet).
• Indirizzamento: un nuovo tipo di indirizzamento globale e gerarchico (indirizzamento IP).
• Nuova identità: fornisce nuovi indirizzi logici alla rete locale e ai suoi nodi.

Indirizzamento IPv4

• Definizione: specifica una nuova tipologia di indirizzi reti.
• Formato: formato da 32 bit suddivisi in parti che identificano la rete e l'host.
• Struttura dell'indirizzo: comprende un numero di rete (network number) e un numero di host (host number).
• Unicità: ogni dispositivo nella rete deve avere un indirizzo IP univoco.

IPv4 e IPv6

• Motivazioni per IPv6: Gli indirizzi disponibili per IPv4 sono limitati, finendo nel periodo 2008-2018.
• Caratteristiche IPv6: IPv6 adotta un formato a 128 bit, fornendo un numero maggiore di indirizzi disponibili.
• Busta dei pacchetti: Struttura diversa del livello rete (IP).
• I campi dei parametri per differenti flussi di dati e priorità diverse.
• Integrazione IPv4 e IPv6: La transizione a IPv6 sta avvenendo in modo graduale, con l'utilizzo di nuove reti separate e router.

Protocolli di Livello Trasporto

• Protocolli: due protocollo di TCP e UDP.
• Livello Trasporto TCP: protocollo orientato alla connessione, fornisce un servizio affidabile per garantire la trasmissione e la ricezione di dati in ordine.
• Livello Trasporto UDP: protocollo non-orientato alla connessione, usato quando la perdita di alcuni pacchetti non è un problema.