Reti di computer

1. Reti di computer • Negli anni settanta, si è affermato il modello time-sharing multi-utente che prevede il collegamento di molti utenti ad un unico elaboratore potente attraverso terminali • Gli anni ottanta hanno visto nascere l'era dell'informatica distribuita • Una nuova tendenza che consiste nel collegare in rete gli elaboratori, e quindi gli utenti, che si trovano in uno stesso ufficio o in località diverse

2. Reti di computer • Mediante il modello time-sharing multi-utente tutti gli utenti di un ufficio o di un centro di ricerca potevano condividere i programmi, i dati e le periferiche collegate all'elaboratore • All'aumentare del numero di utenti e al crescere delle esigenze di calcolo, questo modello è entrato in crisi, perché era necessario usare elaboratori sempre più potenti • L'informatica distribuita può essere vista come una naturale evoluzione del modello time-sharing multi-utente

3. Reti di computer • Gli elaboratori sono collegati tra di loro e possono condividere le risorse • Ogni utente ha a disposizione una macchina personale su cui lavorare, ma può anche condividere le informazioni e le risorse con gli altri utenti • L'informatica distribuita offre molteplici vantaggi rispetto al modello centralizzato:

4. Reti di computer • Si ha un sistema più flessibile. In un sistema centralizzato, in caso di guasto all’elaboratore centrale nessuno può lavorare. Nel caso distribuito invece, la rottura di una macchina blocca un solo utente mentre gli altri possono continuare a lavorare (purché la macchina che si rompe non sia una di quelle che gestiscono le risorse condivise) • Un secondo vantaggio riguarda l'economicità: in termini di costi, infatti, è più conveniente acquistare molti elaboratori personal e collegarli in rete, piuttosto che acquistare un elaboratore di grandi dimensioni in grado di supportare molti utenti

5. Reti di computer • Le possibilità di connessione non si limitano agli elaboratori personal: si può collegare in rete anche un elaboratore potente che gli utenti potranno utilizzare quando ne avranno bisogno • Un altro aspetto fondamentale è dato dalla possibilità di collegarsi ad elaboratori che si trovano in diverse parti del mondo, di effettuare scambi di informazioni con altri utenti e di accedere e consultare banche dati situate in luoghi remoti (Internet)

6. Reti di computer: Esempi • Condivisione risorse: Non è economico comprare 1 stampante laser (o uno scanner) per ogni personal • Condivisione di programmi e dati da parte di utenti Base di dati a cui molti utenti (da diversi computer) posso accedere: sistema di prenotazioni e assegnamento posti di una compagnia aerea sistema informativo di una banca

7. Reti di computer: Esempi • Comunicazione tra utenti in locazioni fisiche differenti (scambio di messaggi e dati) • comunicazioni in ambito di ricerca • utilizzo di basi di dati in locazioni remote • lavoro cooperativo • possibilità di svolgere attività di lavoro a casa (tele-lavoro) • accesso a informazioni di varia natura (Internet)

8. Le reti di computer: hardware • Per avere una rete è indispensabile il collegamento fisico tra diversi computer • Meccanismi in grado di trasmettere informazioni (canali di comunicazione) • cavi elettrici • cavi a fibre ottiche • linee telefoniche • trasmissioni via satellite • Meccanismi in grado connettere i computer con i vari canali di comunicazione • interfacce • modem

9. Reti di computer • La distanza fisica tra computer da collegare in una rete e la sua estensione determinano diverse tipologie di rete: • Cluster Area Networks (CAN) • Local Area Networks (LAN) • Metropolitan Area Networks (MAN) • Wide Area Networks (WAN)

10. Cluster Area Networks • Con distanze dell’ordine di qualche metro (in una stessa stanza) • Collegamento di diverse unità di calcolo autonome provviste ognuna di CPU, memoria RAM, dispositivi di ingresso/uscita…..

11. Local Area Networks • Reti che attraverso un unico collegamento permettono il collegamento di calcolatori lontani tra loro • Le distanze sono dell’ordine di qualche centinaio di metri • Il collegamento può essere un cavo coassiale o una fibra ottica • Tipicamente calcolatori in un edificio

12. Metropolitan Area Networks • Esiste una “portante” di comunicazione che consente di collegare calcolatori posti in edifici diversi nell’ambito di una città • Le distanze sono dell’ordine di qualche decina di chilometri

13. Wide Area Networks • Permettono il collegamento fra reti LAN e MAN diverse • Interessano un territorio delle dimensioni di una nazione, continente, mondo. • Ci concentreremo sulle reti WAN e su come collegare un PC a questo tipo di rete

14. Rete telefonica • Originariamente progettata e realizzata per la trasmissione della voce (cioè di suoni) • Può essere sfruttata anche per trasmettere dati da un terminale ad un calcolatore o tra elaboratori.

15. Rete telefonica Centrali di commutazione

16. Come funziona le rete telefonica • L’apparato fonico di un uomo (polmoni, corde vocali, bocca,…) produce nell’aria un’onda di pressione acustica • Il microfono della cornetta converte quel segnale in un segnale elettrico che ha esattamente la stessa forma

17. Come funziona le rete telefonica Segnale Tempo

18. Come funziona le rete telefonica • Il segnale elettrico viaggia sul doppino telefonico (coppia di di fili) ed arriva all’apparecchio del ricevente • L’altoparlante della cornetta del ricevente esegue l’inverso del microfono del trasmettente convertendo il segnale elettrico in un’onda acustica ANALOGA a quella che aveva colpito il microfono.

19. Il modem • La rete telefonica trasmette suoni • Un calcolatore vuole trasmettere informazioni codificate usando un opportuno numero di bit • Ci vuole un dispositivo che esegue la conversione da bit a “fischio” • MOdulatore-DEModulatore

20. 1 0 1 0 Il modem • Se si deve trasmettere un bit che vale 1 allora il modem fischia una certa nota lungo la linea telefonica altrimenti se deve trasmettere uno 0 fischia una nota differente • Chiaramente, il ricevitore deve avere un modem che esegue il lavoro opposto: se sente un fischio con una la nota associata al bit uguale a 0 allora trasmette al computer un bit 0 altrimenti nell’altro caso trasmette un 1 Dal chiamato al chiamante Dal chiamato al chiamante Dal chiamante al chiamato Dal chiamante al chiamato

21. MODEM Internet Service Provider (ISP) Centrali di commutazione MODEM MODEM MODEM PC PC PC Rete telefonica

22. Difetti e pregi della rete telefonica • Trasmette solo nel campo dele frequenze che vanno da 400 a 3.400 Hertz • Il numero di bit al secondo che si riesce a trasmettere è, nei casi migliori, dell’ordine di 30.000 bit/s (3000 caratteri al secondo) • I tempi per stabilire una connessione sono lunghissimi (qualche secondo) se comparati a quelli di un calcolatore • La rete telefonica è molto disturbata per la trasmissione dati quindi spesso si deve ritrasmettere i dati • Diffusa capillarmente su tutta la Terra

23. Circuiti diretti • Circuiti Diretti Analogici (CDA): Costituiti da doppini o cavi coassiali possono trasmettere un segnale analogico continuo • Circuiti Diretti Numerici (CDN): possono trasmettere solo sequenze di bit • Collegamenti punto-a-punto tra un preciso trasmettittore ed un preciso ricevitore (non c’è bisogno di stabilire connessioni commutate) • Velocità fino a qualche milione di bit/s • Molto costosi e gestiti da Telecom

24. Reti private • Investimento tipico di aziende grandi per comunicazioni interne, controllo delle attività,…. • Basate su linee punto-a-punto CDN • Le linee CDN collegano dei commutatori (computer) detti Packet Switching Exchange (PSE) incaricati di convogliare il traffico e cercare strade alternative in caso di caduta di CDN • I PSE sono collegati direttamente ai calcolatori delle aziende dove si esegue il software applicativo

25. Reti private PSE PSE PSE PSE

26. Reti pubbliche per trasmissione dati • Per ovviare agli alti costi di una rete privata • Commutazione di circuito • Si stabilisce una connessione fisica tra il chiamante ed il chiamato (come nella rete telefonica ma con tempi minori e qualità maggiore) grazie a centrali di commutazione • Inconveniente: le risorse impegnate sono sottoutilizzate (linea occupata anche quando non si trasmette)

27. Reti pubbliche per trasmissione dati • Commutazione di pacchetto • Calcolatori connessi tra loro con linee punto-a-punto • In fase di trasmissione I dati (es. File) viene suddiviso in unità più piccole dette pacchetti • Ogni pacchetto viene inviato al calcolatore collegato più vicino e così via fino a raggiungere la destinazione • Pacchetti di file diversi possono seguire strade diverse per sfruttare meglio le risorse • Il software del calcolatore che riceve deve mettere in ordine I pezzi • Se trasmetto solo dati la soluzione è molto efficiente ma se trasmetto file contenenti audio allora ci sono problemi

28. Commutazione di pacchetto 7 router router 1 2 3 4 5 3 router 2 router 1 2 3 4 5