Lezione 9 - Dipartimento di Informatica

Informatica
Lezione 9
Scienze e tecniche psicologiche dello sviluppo e
dell'educazione (laurea triennale)
Anno accademico: 2007-2008
Tipi di comunicazione
• Comunicazione sincrona: il
mittente e il destinatario
sono attivi nello stesso
momento
– Per esempio, una
conversazione telefonica
• Comunicazione asincrona:
l’invio e la ricezione hanno
luogo in istanti diversi
– Per esempio, una cartolina
• Comunicazione broadcast:
un singolo mittente e molti
destinatari
– Per esempio, la radio, la TV
• Comunicazione multicast: un
singolo mittente e un numeri
limitato di destinatari:
– Per esempio, le riviste
• Comunicazione point-topoint: un singolo mittente e
un singolo destinatario
– Per esempio, il telefono
Tipi di comunicazione
• Internet può essere considerato come un
mezzo di comunicazione universale
– Asincrona point-to-point: per esempio, la posta
elettronica
– Sincrona point-to-point: per esempio, Instant
Messaging, Voice over IP
– Multicast: per esempio, gruppi di piccola o media
dimensione possono comunicare nelle chat
– Broadcast: per esempio, le pagine web
Componenti di Internet
Modem
Host (o sistema terminale)
Commutatore di pacchetto
Stazione base
Collegamento satellitare
Componenti di Internet
ISP distrettuale
ISP locale
Rete aziendale
Componenti di Internet
• Host (o sistema terminale):
– Tradizionalmente, un PC, un workstation, o un computer più
potente
– Sempre più connessi i sistema terminali come portatili, PDA,
televisori, telefoni cellulari, automobili, elettrodomestici, ecc.
• Collegamenti (communication link):
– Di vari tipi: cavi (di rami, fibre ottiche ecc.), onde
elettromagnetiche (collegamenti senza fili, satellitari ecc.)
• Commutatori di pacchetto:
– I computer vengono connessi in un modo indiretto tramite
dispositivi di instradamento
– Prendono informazioni da uno dei collegamenti e
ritrasmettono su un altro collegamento (verso la
destinazione finale)
Componenti di Internet
• ISP (Internet Service Provider):
– Potrebbe essere istituzionale (per esempio, le compagnie
telefoniche), aziendale, universitari ecc.
– Contiene un insieme di collegamenti e commutatori di
pacchetto
– Fornisce ai sistemi terminali vari tipi d’accesso ad Internet
• Per esempio, dial-up a 56 Kbps via modem, a banda larga,
senza fili ecc.
– Fornisce anche ai fornitori di contenuti l’accesso a Internet
• Per esempio, per connettere un sito web a Internet
Client/server
• I host possono essere identificati come client
e/o server
• Client: il computer che richiede servizi da un
altro computer
– Normalmente: i PC, PDA, ecc.
• Server: il computer che fornisce un servizio a
un client
– Normalmente: computer potenti
Client/server
• Esempi di server (in una rete locale):
– Server gestore dei dati (file server): gestisce la
memorizzazione e la condivisione di dati
– Server di stampa (printer server): gestisce le stampanti
disponibili nella rete
– Server di comunicazione: permette l’accesso ad altre reti
locali o ad Internet
• Esempio di server (in Internet):
– Web server: risponde alle richieste per accedere a una
pagina web
– Server di posta elettronica: riceve e memorizza email,
permette la lettura della casella di posta elettronica
Client/server
•
Tipicamente, in un certo (lungo) intervallo di tempo:
– un host può essere client di molti server
– un host può essere server di molti client
•
Per esempio: un client può richiedere tanti siti web, un web server può
fornire una pagina web a tanti client
Client
Client
Server
Server
Client
Server
Client
Client
Server
Client
Server
Client
Server
Client
Client/server
• Nel contesto di software per le reti:
– Programma client: un programma eseguito da un host che
richiede e riceve un servizio da un programma server in
esecuzione su un altro host
– Programmi Peer-to-peer (P2P): un programma P2P sul host
funziona sia come client che come server
• Un host in questo caso viene chiamato peer
• Un host agisce come client quando richiede un documento da
un altro peer
• … agisce invece come server quando invia un file a un altro
peer
• Esempio: la telefonia Internet (Voice over IP), condivisione dei
file (file sharing)
I protocolli
• I protocolli controllano l’invio e la ricezione di informazione in
Internet, e nelle reti in generale
– Usati dai sistemi terminali, i commutatori di pacchetto e altre parte
di Internet
• Dal testo “Internet e Reti di Calcolatori” di Kurose e Ross:
– “Un protocollo definisce il formato e l’ordine dei messaggi scambiati
tra due o più entità in comunicazione, così come le azioni
intraprese in fase di trasmissione e/o di ricezione di un messaggio
o di un altro evento”
• I principali protocolli in Internet: nome collettivo di TCP/IP
– TCP: Transmission Control Protocol
– IP: Internet Protocol
I protocolli
• Un analogia:
Ciao
Ciao
Sai l’ora?
2:00
Tempo
Tempo
I protocolli
Richiesta di
connessione TCP
Risposta di
connessione
TCP
Get
http://www.di.unito.it/sproston
<file>
Tempo
Tempo
I protocolli
• Il protocollo usato quando si invia una
richiesta per una pagina web:
– Nostro computer invia la richiesta per una
connessione al server web (il computer che
fornisce la pagina web)
– Il server web risponde con un messaggio di
risposta di connessione
– Nostro computer invia il nome della pagina che
vuole prelevare tramite il messaggio “Get”
– Il server web restituisce la pagina (<file>) a nostro
computer
I 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
I protocolli
Francese
Tedesco
Francese
a inglese
Inglese
a tedesco
Inglese
Inglese
I protocolli
• Nei protocolli di
comunicazione nelle reti si
ipotizzano dei livelli e
– Il livello n di un dispositivo in
rete comunica
(virtualmente) con il livello n
di un altro dispositivo
• 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
I protocolli
• Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una
interfaccia
• Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che
serve per il trasferimento dei dati
• Un livello di protocollo può essere implementato via
software, hardware, o in modo combinato
• Possibili svantaggi del uso dei livelli:
– La possibilità che un livello duplichi le funzionalità di quello
inferiore
– Un livello può richiedere informazioni presenti solo in un
altro livello
I protocolli Internet: TCP/IP
• La famiglia di protocolli TCP/IP - cinque livelli:
Applicazione
Applicazione
Trasporto
Trasporto
Rete
Rete
Collegamento
Collegamento
Fisico
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
Livello di applicazione
HTTP FTP SMTP TELNET
TCP
…
UDP
IP
DNS
…
Livello di trasporto
Livello di rete
Livello di collegamento
Livello fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• I protocolli del livello di applicazione:
– Ruolo: vari funzioni, relativi ai programmi
applicativi di Internet usati dagli utenti
– Per esempio:
• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
• FTP: File Transfer Protocol
• TELNET
• HTTP: HyperText Transfer Protocol
• DNS: Domain Name System
– Creano messaggi di vari tipi (per esempio,
messaggi di richiesta per la visualizzazione di una
pagina web, un messaggio che contiene
un’email/una pagina web, ecc.)
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• I protocolli del livello di trasporto:
– Ruolo: trasferimento dei messaggio dal livello di
applicazione dall’origine alla destinazione (da un
host a un altro)
– In Internet, due protocolli di trasporto:
• TCP (Transmission Control Protocol):
– Garantisce il trasferimento dei messaggi
– Controlla il flusso in rete (fa il confronto della velocità
tra il mittente e il destinatario)
– Frazione il messaggio in frammenti più brevi
(pacchetti)
• UDP: non fornisce nessuna garanzia di consegna di
un messaggio (tipicamente usati per la telefonia
Internet e la videoconferenza)
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• I protocolli del livello di rete:
– Ruolo: trasferimento dei pacchetti dall’origine alla
destinazione (da un host a un altro)
– Due principali componenti:
• Protocollo IP: definisce l’informazione che deve
essere aggiunto al pacchetto per realizzare il
trasferimento nella rete
• Protocolli per instradamento: determinano i percorsi
che i pacchetti devono seguire nella rete
– Internet è una rete di reti: ognuna può scegliere il
proprio protocollo di instradamento
– Livello spesso chiamato livello IP
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• I protocolli del livello di collegamento:
– Ruolo: trasferimento dei pacchetti da un
nodo della rete al successivo
– Alcuni protocolli del livello di collegamento
garantiscono la consegna affidabile
– Un pacchetto potrebbe essere gestito da
differenti protocolli lungo il suo percorso
dall’origine alla destinazione
– Esempi: Ethernet, PPP (protocollo puntoa-punto)
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• Ethernet: diffuso per le reti locale, in cui un numero di
computer condividono un mezzo di comunicazione
– Quando un computer vuole comunicare, verifica che il
mezzo di comunicazione 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
• Lo stesso tipo di gestione di conflitti: anche in reti
senza fili (IEEE 802.11)
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico
I protocolli Internet: TCP/IP
• I protocolli del livello fisico:
– Ruolo: trasferire i singoli bit da un nodo
(host, commutatore ecc.) nella rete a un
altro
– Sono dipendenti dall’effettivo mezzo
trasmissivo del collegamento
• Per esempio, possiamo avere protocolli
diversi per tipi di cavi diversi, per
collegamenti satellitari diversi, ecc.
Applicazione
Trasporto
Rete
Collegamento
Fisico