Capitolo 15 Reti di calcolatori e sistemi...

Informatica: arte e mestiere 3/edDino Mandrioli, Stefano Ceri, Licia Sbattella, Paolo Cremonesi, Gianpaolo Cugola Copyright © 2008 - The McGraw-Hill Companies, srl

Capitolo 15

Reti di calcolatori

e sistemi distribuiti


Indice• Mezzi e tecniche di trasmissione dati

– Cavi in rame

– Fibre ottiche

– Onde radio e sistemi wireless

– Modulazione e demodulazione

• Reti di calcolatori– Reti geografiche e locali

– Topologia delle reti

– Struttura dei messaggi e dei pacchetti

– Protocolli di comunicazione

– I livelli ISO-OSI

– Apparati di rete

• Sistemi distribuiti– Architetture client/server

– Architetture peer-to-peer


Mezzi e tecniche

di trasmissione dati


Trasmissione dei dati

• Consente di collegare

calcolatori e periferiche

• Principali mezzi per la

trasmissione dei dati

– cavi in rame

– fibre ottiche

– onde elettromagnetiche

• Parametri più significativi

– velocità di trasmissione

(bit per second, o bps)

• Kbps (1000 bps)

• Mbps (1000 Kbps)

• Gbps (1000 Mbps)

• Tbps (1000 Gbps).

– distanza di trasmissione, da

• poche decine di metri

• a migliaia di chilometri


Cavi in rame: due categorie

• Coassiale

– simile a quello utilizzato per

la televisione

– primo cavo transatlantico

nel 1956 (36 telefonate)

☺ resiste alle interferenze

elettromagnetiche

(fulmini, ...)

�poco flessibile

�si usura facilmente

�difficile da installare

• Doppino

– simile a quello utilizzato per

il telefono

☺meno costoso

☺più flessibile e più facile da

installare

�più soggetto ad interferenze

esterne


Cavi in rame: due categorie

Doppino telefonico non schermato(UTP)

Cavo coassiale in rame

animamaglia

rivestimento

Esempio di doppino telefonico e di cavo coassiale.


Fibre ottiche

• Filamenti vetrosi☺ immuni ai disturbi

atmosferici

☺ flessibili

– primo cavo transatlantico nel 1988(40000 telefonate contemp.)

• Due strati– core: mezzo trasparente che

trasporta il segnale

– cladding: strato esterno, costringe l’onda a seguire il percorso della fibra

– diametro < 0.5 mm corecladding

guaina protettiva


Sistemi wireless

• fasci direzionali senza dispersione

• sensibile agli eventi atmosferici

428 THz – 749 THzLuce visibile

(laser)

• collegano dispositivi “visibili”

• lenti e ormai in disuso

300 GHz – 428 THzInfrarossi

• fasci direzionali senza dispersione

• collegano di edifici vicini

3 GHz – 300 GHzMicroonde

• tecnologia più diffusa

• può coprire ambienti eterogenei

< 3 GHzOnde radio

NoteFrequenza Tecnologia


Tecnologie radio nei sistemi wireless

• WiFi

– raggio di azione di circa 100 metri

– velocità fino a 54 Mbps

• WiMAX

– raggio di azione di 50 km

– velocità fino a 70 Mbps

• Rete satellitare

– velocità di parecchi Gbps

– banda “venduta” in tagli da 640 Kbps

• GSM

– velocità basse: 14.4 kbps

• GPRS

– 57.6 kbps in download

– 28.8 kbps in upload

• UMTS

– velocità massima di 384 kbps

– UMTS2: 1.8 Mbps

– UMTS2+: 3 Mbps


Confronto tra tecnologie wireless

Velocità

Mobilità

WiFi

WiMax

GSMUMTS


Modulazione e demodulazione

• Modem

– trasforma bit (segnale digitale)

– in suoni (segnale analogico)


Modulazione in frequenza

0 1 0 1 1

• Il segnale ha in assenza di dati una singola frequenza

– linea telefonica tradizionale: 1700 Hz

• Modulazione in frequenza: trasforma la forma d’onda in

– una frequenza più alta (2100 Hz) sinusoide più stretta

– o più bassa (1300 Hz), sinusoide più larga


Tecnologie DSL

52 Mbps download

12 Mbps upload

300 m – 1.5 km1Very High-bit-rate

DSL

VDSL

2 Mbps4 km1 Symmetric High-bit-

rate DSL

SHDSL

2 Mbps4 km2 High-bit-rate DSLHDSL

24 Mbps download

3.5 Mbps upload

1 Estensione

dell’ADSL

ADSL2+

8 Mbps download

1 Mbps upload

3 – 6 km1 Asymmetric DSLADSL

Velocità

massima

Distanza

massima

Coppie

di fili

DescrizioneTecnologia


Confronto tra tecnologie DSL


Reti di calcolatori


Reti geografiche e locali

• LAN (Local Area Network) o reti locali

– collega computer nella stessa stanza o edificio

– velocità di trasferimento dei dati molto elevata.

• MAN (Metropolitan Area Network)

– copre un’area corrispondente ad un’intera città

– elevata velocità di trasferimento.

• WAN (Wide Area Network) o reti geografiche

– collega città diverse e nazioni diverse

– Internet è la più estesa tra le reti geografiche


Struttura gerarchica delle reti


Reti di accesso e dorsali

LAN

MILANO

LAN

BOLOGNA

LAN

ROMA

POP

POP

POP

CoreNetwork

AccessNetwork


Reti di accesso e dorsali

Lunghe distanze (> 50 km)Brevi distanze (< 50 km)

Alta velocità (∼ Gbit/s)Bassa velocità (∼ Mbit/s)

Pochi collegamentiMolti collegamenti

(anche milioni)

Rete di dorsaleRete di accesso


Topologia delle reti


Struttura di messaggi e pacchetti


Routing dei pacchetti

Nodo A

Nodo CNodo D

Nodo E

Host destinazione

Host sorgente

Nodo B


Protocolli di comunicazione


Organizzazione su livelli

Application7 Application 7

Presentation6 Presentation 6

Session5 Session 5

Transport4 Transport 4

Network3 Network 3

Data Link2 Data Link 2

Physical media1 Physical media 1


Livelli ISO-OSI

Livello fisicoaspetti hardware-software legati ai dispositivi di comunicazione

Livello collegamento daticontrollo correttezza pacchetti

Protocolli di accesso alla

rete

Livello reterouting

Livello trasportosegmentazione file in pacchetti

Livello sessioneapertura e chiusura dialogo

Livello presentazioneconversione dei formati Protocolli

end-to-end

Livello applicazionevari servizi telematici


Incapsulamento dei dati

Session

Application

Physical media

Data Link

Network

Transport

2

1

3

4

5

7

6

Dati

Dati

Dati

Dati

Dati

Dati

Presentation

DatiTrasmissione sucavo o wireless


Trasferimento file con ISO-OSI


Apparati di rete

• Hub (livello1): ripetitore di segnale

– replica i bit in ingresso su tutte le interfacce di uscita

• Bridge/Switch (livello2): ripete i bit verso una interfaccia

– bridge connette due reti

– switch collega un numero maggiore di reti.

• Router (livello 3): connette reti con tecnologie diverse

• Proxy (livello 4): può analizzare i dati in transito

– esempio: antivirus, sistemi di autenticazione, caching

• Gateway (livello 7): interfaccia tra protocolli diversi

– esempio: web mail


Sistemi distribuiti


Architeture client/server

client

server


Architetture peer-to-peer


Architettura a 2 livelli


Architettura a 3 livelli

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