Reti di calcolatori PDF

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Prof. M. Zaninelli Reti di calcolatori La condivisione di risorse e la comunicazione con altri utenti Reti di calcolatori 1 di 24  Prof. M. Zaninelli L‟evoluzione Anni ’70: esistono calcolatori di grandi dimensioni, presenti in centri di calcolo, che lavorano secondo il modello di time-sharing, ossia, più applicazioni si alternano condividendo la stessa risorsa per brevi periodi di tempo. Anni ’80: si cominciano a diffondere reti di calcolatori indipendenti ed interconnessi. Si presenta per la prima volta la fusione tra calcolo e comunicazione. Reti di calcolatori 2 di 24  Prof. M. Zaninelli I servizi Anni ’90: si intensifica la componente della comunicazione. Le reti cominciano a fornire agli utenti dei veri e propri servizi, come ad esempio, – l„accesso a informazioni remote: internet, l‟e-commerce, le biblioteche digitali, ecc; – la comunicazione elettronica: l‟e-mail; – l‟intrattenimento interattivo: i video on demand, i giochi in rete, ecc. Reti di calcolatori 3 di 24  Prof. M. Zaninelli Reti di comunicazione Il singolo calcolatore, assieme al suo sistema operativo, non è più sufficiente per realizzare tutti questi servizi condivisi. Occorre introdurre una vera e propria rete di comunicazione. Rete di comunicazione Reti di calcolatori 4 di 24  Prof. M. Zaninelli Componenti di una rete Nodo: un generico dispositivo hardware in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete costituisce un nodo. Arco: i nodi sono collegati mediante archi. Essi rappresentano i canali di comunicazione e sono in genere costituiti da: cavi telefonici, fibre ottiche, collegamenti satellitari, ecc. Il tipo di supporto utilizzato, oltre a realizzare fisicamente l‟arco, determina anche le prestazioni specifiche con cui avviene la comunicazione tra i nodi collegati. Reti di calcolatori 5 di 24  Prof. M. Zaninelli Classificazione Non esiste una classificazione univoca delle reti di calcolatori. Tuttavia, due aspetti hanno una grande importanza e consento di caratterizzare delle tipologie ricorrenti. Gli aspetti sono:  la tecnologia con cui avviene la comunicazione tra i nodi della rete,  la scala o l‟estensione geografica della rete. Reti di calcolatori 6 di 24  Prof. M. Zaninelli Tecnologia di comunicazione La tecnologia con cui avviene la comunicazione tra i nodi è fortemente influenzata dal modo con cui i nodi sono collegati tra loro. I dispositivi che formano una rete possono essere collegati tra loro in vari modi. I “modi” con cui i nodi sono collegati tra loro determinano l‟architettura o topologia della rete. Reti di calcolatori 7 di 24  Prof. M. Zaninelli Punto a punto Architettura punto a punto (point-to-point): – è costituita da molte connessioni individuali tra coppie di nodi, – ogni nodo, essendo direttamente collegato a ciascun altro nodo della rete, comunica direttamente con il nodo destinatario. Reti di calcolatori 8 di 24  Prof. M. Zaninelli Anello Architettura ad anello – i nodi sono collegati in modo tale da creare un anello chiuso, – quando un nodo deve inviare una comunicazione ad un nodo della rete, la compone e la inoltra al nodo a cui è direttamente collegato, – Il nodo che la riceve, se non è il destinatario, la inoltra al nodo successivo, – tutto ciò accade finché la comunicazione non raggiunge il nodo a cui è indirizzata. Reti di calcolatori 9 di 24  Prof. M. Zaninelli Stella Architettura a stella – i nodi sono tutti collegati a un nodo centrale, – le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso il nodo centrale che provvede ad instradarle verso il nodo destinazione Reti di calcolatori 10 di 24  Prof. M. Zaninelli Lineare Architettura lineare (broadcast) – questa architettura ha un unico canale di comunicazione (detto dorsale) condiviso da tutti i nodi della rete, – le comunicazioni inviate da un nodo vengono ricevute da tutti ma solo il destinatario le elabora, gli altri le ignorano. Reti di calcolatori 11 di 24  Prof. M. Zaninelli Commutate Reti commutate: – quando la rete è molto grande e/o estesa, poiché è impossibile collegare fisicamente tutti i nodi (e/o mantenere) all‟interno della rete un‟unica tipologia di architettura, si preferisce utilizzare un‟infrastruttura condivisa e distribuita. Rete Router Reti di calcolatori 12 di 24  Prof. M. Zaninelli Il packet switching Nelle reti commutate, quando un nodo deve inviare una comunicazione, segue la tecnica del packet switching. La tecnica è la seguente:  il nodo scompone la comunicazione che deve inviare in pacchetti composti da una parte di dati e da una di controllo (l’header),  invia singolarmente ciascun pacchetto in rete attraverso il primo nodo a cui è collegato,  ciascun nodo interno della rete (router) quando riceve un pacchetto, lo instrada verso il nodo a lui collegato più coerente con le informazioni sul nodo destinatario contenute nell’header del pacchetto,  il nodo destinatario, quando riceve tutti i pacchetti inviati dal mittente, provvede a ricostruire la comunicazione iniziale. Reti di calcolatori 13 di 24  Prof. M. Zaninelli Scala Un criterio alternativo per classificare le reti è legato alla loro scala. 1m sistema Essa si determina in multicomputer base alla distanza 10 m stanza Rete locale LAN massima tra i nodi 100 m edificio LAN della rete. 1 km università LAN Rete metropolitana 10 km città MAN Rete geografica 100 km nazione WAN 1000 km continente Internet 10000 km pianeta Internet Reti di calcolatori 14 di 24  Prof. M. Zaninelli LAN – Local Area Network Sono reti private per la condivisione di risorse (stampanti, scanner, dischi, ecc.) o servizi (internet, e-mail) all‟interno di un edificio o in edifici vicini. Sono generalmente di dimensioni ridotte Talvolta si possono ulteriormente classificare a seconda della topologia che assumono (punto-a-punto, ad anello, a stella, lineare) o delle regole (protocollo) con cui i nodi comunicano. Reti di calcolatori 15 di 24  Prof. M. Zaninelli Ethernet Ethernet è il tipo di rete locale più diffuso. Il protocollo è stato sviluppato dalla Xerox negli anni ‟70 (1976) Qualsiasi computer prevede sempre la possibilità di connettersi ad una rete locale Ethernet (attraverso una specifica scheda hardware) Le velocità di trasmissione di una comunicazione tra due nodi possono essere: 10, 100 o 1000 Mb/sec. Reti di calcolatori 16 di 24  Prof. M. Zaninelli Client / Server Spesso, all‟interno di una LAN, vi sono dei nodi che assumono dei ruoli specifici, I nodi a cui per esempio è collegata una risorsa hardware condivisa (stampante, hard disk, …) sono detti server per quella risorsa, I nodi invece che la utilizzano sono detti client. Reti di calcolatori 17 di 24  Prof. M. Zaninelli Scala Volendo proseguire con la classificazione di reti ancor più estese … 1m sistema multicomputer Rete locale 10 m stanza LAN 100 m edificio LAN 1 km università LAN Rete metropolitana 10 km città MAN Rete geografica 100 km nazione WAN 1000 km continente Internet 10000 km pianeta Internet Reti di calcolatori 18 di 24  Prof. M. Zaninelli MAN – Metropolitan Area Network Una rete metropolitana è sostanzialmente una versione ingrandita di una LAN, Può coprire un gruppo di uffici, aziende diverse o un‟intera una città, Può essere pubblica o privata. Reti di calcolatori 19 di 24  Prof. M. Zaninelli WAN – Wide Area Network Una rete WAN copre una grande area geografica. un esempio di rete WAN è la rete GARR che collega tutte le Università italiane. Nella maggior parte delle reti WAN le sottoreti di comunicazione sono formate da: – linee di trasmissione, – elementi di commutazione (router), ossia, nodi specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione. Reti di calcolatori 20 di 24  Prof. M. Zaninelli Reti senza filo (wireless) Sono in genere delle piccole sottoreti in cui i nodi comunicano tra loro senza essere collegati da dei veri e propri cavi. L‟architettura più ricorrente consiste in un insieme di nodi periferici (client) che si collegano “wireless” ad un nodo centrale (server o access point). Attraverso tale connessione, i client accedono alla vera e propria rete aziendale o domestica, avendo quindi a disposizione tutti gli eventuali servizi di rete (internet, la posta elettronica, le stampanti di rete, ecc.). Gli standard più usati per la comunicazione “wireless” sono: Reti di calcolatori 21 di 24  Prof. M. Zaninelli Trasmissione digitale o analogica Nelle reti locali, la comunicazione tra due nodi passa di solito su cavi dedicati, installati esplicitamente per la rete e adatti per la trasmissione delle comunicazioni attraverso un segnale elettrico digitale (bit 0 o 1). Reti di calcolatori 22 di 24  Prof. M. Zaninelli Trasmissione digitale o analogica Per le comunicazioni su lunga distanza, si cerca invece di sfruttare le reti di comunicazione esistenti, come ad esempio la rete telefonica. La rete telefonica è stata studiata per comunicare utilizzando la voce, cioè un oggetto fisico che si trasduce più facilmente attraverso un segnale elettrico analogico. Sono pertanto necessari dei dispositivi hardware (modem) per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra nodi. N.B: in realtà oggi la rete telefonica è prevalentemente utilizzata per collegare gli utenti solo nelle porzioni finali della stessa rete. Tra le grosse centrali di commutazione telefonica, invece, vi sono collegamenti in “banda larga” (fibre ottiche, ecc.) Reti di calcolatori 23 di 24  Prof. M. Zaninelli Il modem I modem attuali hanno velocità di trasmissione di 56 Kbit/sec. Il modem è usato soprattutto per le comunicazioni private (ad esempio un utente che si collega ad Internet tramite il suo “internet provider”). Oggi esistono anche modem più specializzati che sfruttando tutte le potenzialità offerte dalla banda del cavo telefonico consentono di realizzare connessioni ancor più performanti. Per esempio, esistono modem ISDN con una velocità di 128 kbit/s e modem ADSL con velocità che variano dai 640 kbit/s a diverse decine di Mbit/s in download. Reti di calcolatori 24 di 24