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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 Edifico 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 distinguire a seconda della topologia (punto-a-punto, ad anello, a stella, lineare, …)
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LAN – Interfaccia di rete
• Per collegare un computer ad una rete locale si usa una scheda di interfaccia di rete– Instaurare la connessione fisica– Convertire i dati da trasmettere nel formato
opportuno• Di solito da dati paralleli a dati seriali
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LAN – Ethernet
• Ethernet è il tipo di rete locale più diffuso• Sviluppata dalla Xerox negli anni ’70 (1976)• Qualisiasi computer di qualsiasi tipo prevede la
possibilità di usar una scheda Ethernet per connettersi alla rete locale
• Usa prevalentemente la topologia lineare• Velocità di trasmissione: 10, 100, 1000 Mb/sec.
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LAN – CSMA/CD
• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection• Quando un computer vuole comunicare, verifica
che il canale sia libero e invia il segnale• Se invece si accorge che un altro computer sta
trasmettendo, aspetta• Se si verifica un conflitto
(due o più computer hanno inviato i loro messaggi contemporaneamente)
i computer coinvolti:– si fermano– aspettano per un tempo T casuale– riprovano la trasmissione
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LAN – Client/Sever
• I computer in una LAN possono avere ruoli diversi
• I computer cui è collegata una risorsa (stampante, hard disk, …) sono detti server per quella risorsa
• I computer che la utilizzano sono detti 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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LAN – Sistema operativo di rete
È necessario associare un nome logico ai computer e alle risorse che sia indipendente dalla loro localizzazione fisica nella rete
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
Per fare riferimento alla stampante si userà sempre il suo nome logico (Stamp1) e sarà il sistema operativo di rete a localizzarla
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
Esempio: supponiamo che l’utente sulla macchina D voglia stampare un file di nome file1.doc
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
>print file1.doc stamp1• Il sistema operativo locale di D analizza
il comando e si accorge che la stampante stamp1 non è locale alla macchina
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
• Quindi la richiesta viene passata al sistema operativo di rete di D che si occupa di individuare il server della stampante, sfruttando la funzione di naming
• Viene rilevato che E è il server della stampante
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
• Il software di rete di D invia un messaggio al software di rete di E chiedendo la stampa del file file1.doc sulla stampante Stamp1
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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LAN – Sistema operativo di rete
• Il sistema di rete di E riceve la richiesta e la passa al sistema operativo locale per la sua gestione, senza che gli utenti che stanno lavorando su D e su E se ne accorgano
StampanteServer
Hard disk
Stamp1A B
C D
E
U
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Naming – Localizzazione dei nomi
• Ogni node ha un nome logico• Ogni nodo ha anche un indirizzo fisico• Il nome logico viene usato dagli utenti,
l’indirizzo fisico viene usato dal software di rete
• Esiste una corrispondenza univoca tra i nomi logici e gli indirizzi fisici, la funzione di naming si occupa di trovare questa corrispondenza
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Scala
0.1 m Circuito
1 m Sistema Multicomputer
10 m Stanza Rete locale LAN
100 m Edifico 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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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
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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 host)– Elementi di commutazione (router),
calcolatori specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione
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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
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Trasmissione digitale o analogica• Nelle reti locali, la comunicazione tra due
computer passa di solito su cavi dedicati– Installati esplicitamente per la rete– Adatti per la trasmissione digitale delle
informazioni
• Per le comunicazioni su lunga distanza, si cerca di sfruttare le reti di comunicazione esistenti, come ad esempio la rete telefonica
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Trasmissione digitale o analogica
• Sono necessari dei dispositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer
Il modem
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Il modem
Computer
Computer
Modem
Modem
Segnaledigitale
Segnaledigitale
Segnaleanalogico(linea telefonica)
MOdulazione
DEModulazione
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Internet
• La reti delle reti: collega fra loro reti locali, metropolitane, geographiche e singoli computer di tutto il mondo
• 1990: 3000 reti e 200.000 computer (detti host)• 1992: viene collegato il milionesimo host• Agli esordi il numero di host cresce in modo
esponenziale mentre in questi anni si osserva un rallentamento, con incremento annuo del del 6%
• 2002: hanno accesso ad Internet 457 milioni di persone (di cui 174 milioni negli Stati Uniti)
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Internet
• Una macchina è in Internet se:– utilizza il protocollo TCP/IP– ha un suo indirizzo IP– ed ha la capacità di spedire pacchetti IP a
tutte le altre macchine su Internet
• È possibile essere in Internet anche in modo temporaneo chiamando un fornitore di servizi Internet (mediante un modem)– Si parla di Internet Service Provider (ISP)
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Protocolli
• Abbiamo visto che la comunicazione tra due calcolatori in una rete è governata da un insieme di regole che prendono il nome di protocollo
• 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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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 maggio parte dei protocolli è organizzata come una serie di livelli
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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 participanti 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