Informatica

1. Informatica Lezione 9 Psicologia dello sviluppo e dell'educazione (laureamagistrale) Anno accademico: 2006-2007

2. I protocolli Internet: TCP/IP • La famiglia di protocolli TCP/IP - cinque livelli:

3. I protocolli Internet: TCP/IP Livello di applicazione … HTTP FTP SMTP TELNET … DNS Livello di trasporto TCP UDP IP Livello di rete Livello di collegamento Livello fisico

4. 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.)

5. 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)

6. 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

7. 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 punto-a-punto)

8. 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)

9. 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.

10. Indirizzi IP e DNS • Ogni computer collegato in Internet ha un indirizzo unico: il suo indirizzo IP • Un indirizzo IP contiene 32 bit, che sono suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascuno • Per esempio: 10000000000101000011111010101011 • Suddivisi in: 10000000000101000011111010101011 • Di solito si usa una rappresentazione formata da 4 numeri decimali (tra 0 e 255) separati da un punto • Per esempio: 128.20.62.171

11. Indirizzi IP e DNS • Gli indirizzi IP devono essere univoci • Per questo motivo è stata istituita una organizzazione, Internet Assigned Number Authority, preposta ad assegnare gli indirizzi IP garantendone l’univocità • Quando vi collegate ad Internet da casa è il provider (ISP) che vi assegna un indirizzo IP scegliendolo tra quelli che ha acquistato • I futuri indirizzi IP consisteranno di sedici numeri per aumentare i numeri degli indirizzi IP disponibili

12. Indirizzi IP e DNS • Gli indirizzi IP numerici sono difficili da ricordare • Si usano quindi degli indirizzi simbolici che sono più significativi per l’essere umano • di.unito.it, cs.bham.ac.uk, developer.netscape.com • Questi nome vengono tradotti in indirizzi IP numerici mediante il Domain Name System(DNS) • Gli indirizzi simbolici hanno un formato come quello seguente … nome5.nome4.nome3.nome2.nome1

13. Indirizzi IP e DNS • Sono costruiti a partire da uno schema gerarchico di nomi basato sul concetto di dominio root … … com edu gov mil net org au it zw Livello 1 unito unige gnu Livello 2 www.gnu.org di psych disi Livello 3 www www.di.unito.it www www elios Livello 4

14. Indirizzi IP e DNS • Domini di primo livello (top level): alcuni esempi • Non vi è alcuna corrispondenza diretta tra i domini e le reti che costituiscono Internet • Cioè, computer nella stessa rete fisica possono essere in domini logici diversi • Computer in reti fisiche diverse possono trovarsi nello stesso dominio logico

15. Indirizzi IP e DNS • Anche gli indirizzi di posta elettronica hanno una struttura: • La parta a destra della @ ha una struttura basato sui domini (interpretato dal computer che spedisce il messaggio) • La parta a sinistra della @ è l’identificativo dell’utente (interpretato dal computer che riceve il messaggio) • Ogni dominio deve essere in grado di “risolvere i nomi” dei calcolatori di sua competenza • Si usano i name server (anche chiamati i server DNS) che gestiscono la corrispondenza tra nomi simbolici e indirizzi IP numerici • I name server sono organizzati in modo gerarchico

16. Indirizzi IP e DNS Server dei nomi di root • Quando un’applicazione deve collegarsi ad una risorsa di cui conosce il nome logico (ad es. www.unito.it), invia una richiesta al suo name server locale • Il name server locale, se conosce la risposta, la invia direttamente al richiedente • Altrimenti interroga il name server di top level (root) • Questo può conoscere l’indirizzo oppure inoltrare l’interrogazione ai suoi figli nella gerarchia Server dei nomi locale: dns.di.unito.it Server del dominio dns.unito.it Client che fa richiesta: shakespeare.di.unito.it

17. Indirizzi IP e DNS Server dei nomi di root • Si continua con le interrogazioni fino a quando non si ottiene l’indirizzo IP numerico della risorsa • Quando l’applicazione riceve la risposta crea una connessione TCP con la destinazione, usando l’indirizzo IP appena ricevuto Server dei nomi locale: dns.di.unito.it Server del dominio dns.psych.unito.it Client che fa richiesta: shakespeare.di.unito.it

18. Pacchetti IP • Abbiamo visto che … • Un ruolo del protocollo TCP è di suddividere il messaggio in frammenti più brevi (pacchetti) • Il protocollo IP definisce l’informazione che deve essere aggiunto al pacchetto per realizzare il trasferimento nella rete • Come funziona il trasferimento dei pacchetti in Internet?

19. Pacchetti IP • Trasferimento dei pacchetti: • Usiamo un’analogia (da Vincent Cerf, uno dei inventori di Internet): mandare un romanzo da Tahiti alla casa editrice a New York usando solo cartoline postali

20. Pacchetti IP • Bisogna spezzare il romanzo in frammenti (ognuno di poche riga) • … numerare ogni cartolina (in modo tale che la sequenza corretta può essere ricostruita) • … scriverel’indirizzo della casa editrice (il destinatario) su ogni cartolina • … mettere le cartoline nella casella di lettere • Poi il servizio postale di Tahiti le invierà alla casa editrice

21. Pacchetti IP • Non è detto che tutte le cartoline seguano lo stesso itinerario • Alcuni arrivano a New York via Hong Kong … • … alcuni arrivano a New York via Los Angeles, ecc. • Alla casa editrice, la numerazione delle cartoline permette la ricostruzione del romanzo

22. Pacchetti IP • Pacchetto IP: contiene lo spazio per scrivere: • Informazione (una quantità limitata) • Un numero progressivo (identificatore) • L’indirizzo IP del destinatario • I pacchetti IP sono inviati attraverso Internet uno alla volta • Possono seguire percorsi diversi dallo stesso mittente e lo stesso destinatario • Giunti la destinazione sono reordinati secondo al numero identificatore

23. Pacchetti IP • Un vantaggio della possibilità di seguire diversi percorso in rete: • Nel caso di congestioni in rete (potrebbe essere più efficiente seguire un percorso invece di un altro) • Nel caso di un guasto di un dispositivo di un percorso (in questa situazione, il percorso non è più disponibile) • Per visualizzare un percorso tra nostro computer e quello di un sito web: www.traceroute.org

24. Collegare un computer a Internet • Un computer è collegato ad Internet tramite un ISP (Internet Service Provider) • Tre modi principali per collegare un computer a Internet: • Accesso residenziale • Accesso aziendale o universitarie • Accesso senza fili

25. Collegare un computer a Internet • Accesso residenziale: • Sono necessari dei dispositivi per poter usare la rete telefonica come mezzo di comunicazione tra computer: i modem Segnale digitale MOdulazione Modem Computer Segnale analogico (linea telefonica) DEModulazione Segnale digitale Modem Computer

26. Accesso residenziale • ISP - per esempio: tiscali.it, aruba.it • Il classico collegamento via modem: • Il modem del computer dell'utente deve essere connesso alla rete telefonica (usando un spinotto identico a quello usato per i normali apparecchi vocali) • Per accedere ad Internet, il modem deve comporre il numero del provider • Il provider anche ha un computer (permanentemente) connesso ad Internet tramite un modem • Una connessione tra il computer del utente e il computer del provider è creato

27. Accesso residenziale • Il computer del provider abilita l'invio e la recenzione di informazione in Internet al computer dell'utente • Per esempio, quando l'utente clicca su un link in una pagina web: • La richiesta per accedere alla nuova pagina passa dal computer dell'utente a quello del provider • ... poi dal computer del provider al web server remoto che gestisce la pagina richiesta • ... poi il web server manda la pagina al computer del provider • ... poi il computer del provider manda la pagina al computer dell'utente

28. Accesso residenziale • Modem dial-up: • Usa la stessa linea utilizzata per le normali chiamate telefoniche • Frequenza può raggiungere 56 Kbps (Kilobit per secondo) • Sempre meno diffuso: • Negli Stati Uniti, in 2000, 74% del accesso residenziale ad Internet era realizzato tramite modem dial-up • In 2006, il percentuale è diventato 36%

29. Accesso residenziale • Negli ultimi anni sono diffuse tecnologie come ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) • Un esempio di accesso residenziali a banda larga • Velocità (asimmetrico): • Verso l'utente: tipicamente circa 10 Mbps (Megabit per secondo) • Verso l'ISP: tipicamente circa 1 Mbps • Progettato per brevi distanze tra i modem residenziali e quelli dell'ISP • Permette una frequenza di trasmissione più alta rispetto a quella dei modem dial-up tradizionali

30. Accesso residenziale • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) • Usa tre bande di frequenza non sovrapposte: un canale verso l'utente, un canale verso l'ISP, un canale telefonico ordinaria a due vie

31. Collegare un computer a Internet • Accesso aziendali o universitarie (LAN): • I computer sono collegati sotto forma di rete locale (LAN, Local Area Network) • Ethernet è comunemente usato nelle LAN: versione Ethernet di 2006 ha una velocità di 10 Gbps • Intranet: un nome per la rete locale di un'organizzazione • Tramite un computer chiamato gateway, una rete locale (e quindi tutti i computer che contiene) può essere connesse ad Internet

32. Collegare un computer a Internet • Accesso senza fili: • Rete senza fili (wireless): una variante di un LAN • Un computer chiamato hub è fisicamente collegato a Internet (forse tramite altri computer e dispositivi nella LAN) • Il hub è capace di ricevere e trasmettere (in broadcast) segnali, solitamente in radiofrequenza • I computer mobili (portali, PDA, ecc.) anche sono in grado di ricevere e trasmettere sulla stessa frequenza • Il protocollo usato dalle reti senza fili funzione come Ethernet (che è anche un protocollo di "broadcast") • Per esempio, IEEE 802.11 (velocità della versione di 2003: 54 Mbps)

33. Il WWW • WWW (World Wide Web): tutti i web server (che hanno il ruolo di inviare file ai browser) e i loro file • I file normalmente sono le pagine web, ma anche possono essere file di audio, filmati ecc. • Distinzione tra Internet e il WWW: • Internet: cavi e router che collegano i computer che hanno un indirizzo IP • WWW: un servizio di Internet fornito dal sottoinsieme di quei computer (i web server)

34. Il WWW • Una richiesta per visualizzare una pagina web: tramite uno Universal Resource Locator (URL) • Per esempio: • Tre parti principali: • Protocollo: http:// indica al computer come gestire i file • Nome del server: www.di.unito.it, che è il nome simbolico dell'indirizzo IP del web server della pagina richiesta • Percorso della pagina: /~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html identifica il file e la sua posizione nel file system del web server http://www.di.unito.it/~sproston/Psicologia/0607/magistrale0607.html

35. Il WWW • Le pagine sono rappresentate (memorizzate, spedite) sotto forma di sorgente • Sorgente: una descrizione di come la pagina deve apparire all'utente • Non è il caso che le pagine sono rappresentate come un grafico • I file di descrizione in generale richiedono meno spazio (rispetto alla rappresentazione grafico di una pagina) • Il browser può adattare la visualizzazione di una pagina • Per leggere il sorgente di una pagina: scegliere Visualizza dalla barra dei menu del browser, poi Sorgente o HTML • Sorgente tipicamente scritto nel linguaggio HTML (Hypertext Markup Language)