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Informatica
Lezione 9
Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e dell'educazione (laurea triennale)
Anno accademico: 2006-2007
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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
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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
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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)
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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
• 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
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Comunicazione multilivello
Francese
Francesea inglese
Inglese Inglese
Inglese a tedesco
Tedesco
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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
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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
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
• Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello
• OSI: Open Standard InterconnectionApplication
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
• Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello
• OSI: Open Standard Interconnection
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Servizi per utilizzo delle rete
Comunicazione end-to-end
Indirizzamento, routing tra reti
Per esempio:
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
• 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 adun altro ma passa ad un livello sottostante
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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 sottostante
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Reti di computer
• Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza– Tecnologia di trasmissione– Scala
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Reti di computer
• Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza– Tecnologia di trasmissione– Scala
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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
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Tecnologia di trasmissione
• Reti punto a punto (point-to-point)– Consistono di molte connessioni individuali tra
coppie di elaboratori
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Tecnologia di trasmissione
• Reti ad anello– I nodi sono organizzati secondo una
configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati
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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
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Tecnologia di trasmissione
• Reti a stella– I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto
host
Host
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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
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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
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Tecnologia di trasmissione
• Reti commutate– Poiché è impossibile collegare fisicamente tutte le
macchine, si utilizza una infrastruttura condivisa
Mainframe ServerPersonalcomputer
Switching node
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Tecnologia di trasmissione
• Reti packet switching– I dati sono suddivisi in pacchetti composti da una
parte di dati ed una di controllo (header) che viaggiano in modo indipendente nella rete
– Il nodo destinatario si occupa di ricostruire il messaggio
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Tecnologia di trasmissione
Dati
Packet
MittenteDestinatario
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Tecnologia di trasmissione
Controllo Parte di dati
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Tecnologia di trasmissione
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Tecnologia di trasmissione
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Reti di computer
• Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza– Tecnologia di trasmissione– Scala
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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
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Scala
0.1 m Circuito
1 m Sistema Multicomputer
10 m Stanza Rete locale LAN
100 m Edificio LAN
1 km Università LAN
10 km Città Rete metropolitana MAN
100 km Nazione Rete geografica WAN
1000 km Continente Internet
10000 km Pianeta Internet
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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, …)
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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
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Client/server: un esempio
Server Stampante
Client
Client
Client
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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
011100010111010101000011110
HardwareSistema operativo locale
Sistema operativo di rete
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Reti senza filo (wireless)
• Sono utili per esempio:– Per gruppo di autocarri, taxi, autobus, …– Soccorsi in caso di eventi disastrosi
• Servono per i telefoni cellulari