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La comunicazione attraverso la rete e i protocolli della rete

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 PRINCIPI DI COMUNICAZIONE TRA DISPOSITIVI
I componenti della comunicazione sono:
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LA COMUNICAZIONE ATTRAVERSO LA RETE
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PRINCIPI DI COMUNICAZIONE TRA DISPOSITIVI I componenti della comunicazione sono: ● LA COMUNICAZIONE ATTRAVERSO LA RETE ● Mittente rappresenta l'entità che invia i dati Destinatario rappresenta l'entità che riceve i dati Messaggio rappresenta l'oggetto della comunicazione Segnale è la grandezza fisica variabile nel tempo che trasporta il messaggio codificato sul canale di comunicazione Codificatore trasforma il messaggio memorizzato nel dispositivo mittente in un formato compatibile con il canale di comunicazione Trasmettitore rappresenta l'apparato che invia fisicamente il messaggio sul canale di comunicazione ● Canale di trasmissione⇒rappresenta la connessione tra trasmettitore e ricevitore che permette il trasporto dei dati. Da un punto di vista fisico la connessione può essere realizzata con collegamenti sui quali vengono inviati segnali di tipo elettrico utilizzando cavi di rame o di tipo ottico, usando cavi di fibra ottica, oppure utilizzando le onde radio; nel caso di collegamenti su grande distanza, spesso di usano tecnologie differenti sulle diverse tratte Ricevitore rappresenta l'apparato che riceve fisicamente il messaggio dal canale di comunicazione Decodificare trasforma il segnale ricevuto dal canale di comunicazione in un messaggio comprensibile al destinatario Le modalità di comunicazione vengono definite a seconda di come variano nel tempo i ruoli di trasmettitore e ricevitore: SIMPLEX→ i ruoli di trasmettitore e ricevitore rimangono rigidamente assegnati per tutta la durata del collegamento. Es. trasmissione televisiva HALF DUPLEX→ le entità che comunicano possono scambiarsi i...

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ruoli di trasmettitore e ricevente, ma i due ruoli non possono essere assunti contemporaneamente. Es. walkie-talkie ● FULL DUBLEX→gli interlocutori possono assumere contemporaneamente i ruoli di trasmettitore e ricevente. Es. comunicazione telefonica Infine la comunicazione si distingue in base la numero di destinatari UNICAST → quando il destinatario è unico. Il segnale in realtà potrebbe raggiungere molti dispositivi, ma l'effettiva ricezione del messaggio codificato dal segnale avviene solo da parte di uno di essi; si parla anche di trasmissione Point-to-Point MULTICAST →quando il messaggio viene ricevuto da un gruppo di destinatari BROADCAST → quando il messaggio è ricevuto da tutti i destinatari raggiunti dal segnale IL SEGNALE ANALOGICO E DIGITALE Segnale analogico⇒ varia nel tempo con continuità e assume infiniti valori Segnale digitale⇒ varia in modo discreto nel tempo dunque assume meno valori L'EFFICIENZA DI UN CANALE TRASMISSIVO Gli apparati hardware che rendono possibile la trasmissione presentano alcune caratteristiche che determinano, a seconda dalla tecnologia e dei componenti utilizzati, una maggiore o minore efficienza della comunicazione: Larghezza di banda questo parametro indica la frequenza più elevata con la quale si può passare da un livello di segnale a un altro e si misura in Hertz, in ogni caso è impossibile ottenere una larghezza di banda illimitata Velocità di trasmissione→questo parametro indica quanti bit vengono trasmessi sul canale trasmissivo nell'unità di tempo Velocità di trasmissione nominale➜ indica il traffico massimo (portata) che il canale può sopportare Velocità di trasmissione reale→indica il traffico misurato in un intervallo di tempo (sempre minore di quella nominale) La velocità di trasmissione determina il tempo di bit, ovvero il tempo necessario per la trasmissione sulla linea di un singolo bit. Tempo di bit= 1/ velocità di trasmissione (si misura in sottomultipli di secondi) La velocità di trasmissione non è l'unico paramento che determina l'efficienza di un canale di comunicazione; è importante che il canale sia il più possibile esente da errori, e quindi che presenti un basso tasso di errore (error rate) error rate= bit ricevuti errati/ bit trasmessi ● O In un canale di trasmissione ideale l'error rate =0. Gli errori di trasmissione, cioè la ricezione di farti non conformi ai dati inviati, possono essere determinati si da fattori interni al sistema, come la perdita di sincronizzazione tra trasmettitore e ricevitore, si da fattori esterni, come l'interferenza di un campo magnetico sul mezzo trasmissivo Esistono tecniche di controllo dell'errore: Controllo di parità orizzontale➜ consiste nell'aggiungere a ogni byte trasmesso un bit di controllo al fine di rendere il numero totale di bit a 1 trasmessi o sempre pari (parità pari) o sempre dispari (parità dispari). Un errore su un bit va quindi ad alterare la parità e pertanto il ricevitore può rilevare il verificarsi di un errore, anche se non può correggerlo. Questa tecnica è semplice da realizzare ma non è completamente affidabile in quanto un numero pari di errori non può essere rilevato Codice di ridondanza ciclico (CRC)⇒ si basa su un calcolo polinomiale e per il quale la probabilità che si verifichino sequenze di errori che si compensano è molto bassa. Il CRC viene calcolato direttamente dall'Hardware, risultando in questo modo un metodo efficace e molto veloce. Tecniche di recupero dell'errore Richiesta di ritrasmissione➜ quando il ricevitore si accorge di un errore sulla ricezione di un dato, invia un messaggio di non conferma al trasmettitore che richiede esplicitamente la ritrasmissione del dato errato ● Codici autocorrettivi → permettono di correggere l'errore senza ritrasmissione del dato, ma non sono molto utilizzati a causa dell'elevata ridondanza, cioè del notevole volume di traffico che è necessario generare in aggiunta alle informazioni che vengono trasmesse I COMPONENTI HARDWARE DELLA RETE: DISPOSITIVI I dispositivi possono essere suddivisi in: Dispositivi terminali (end devices)⇒tutti i dispositivi dotati di scheda di rete in grado di inviare e ricevere informazioni (tablet, computer) Dispositivi intermedi (intermedary devices) → garantiscono la connettività tra gli end devices (switch, wireless access point, router, firewall) I COMPONENTI HARDWARE DELLA RETE: MEZZI FISICI I mezzi fisici di trasmissione sono i supporti attraverso i quali il segnale che trasporta i dati si propaga dal mittente verso i destinatari. Nella classificazione dei mezzi fisici si distinguono principalmente: ● ● Conduttori in rame trasportano un segnale di natura elettrica e comprendono il cavo coassiale, ormai poco utilizzato, e il doppino. Il doppino è costituito da 4 coppie di fili di rame isolati, ogni coppia è intrecciata con un numero di avvolgimenti definito da uno standard per evitare interferenze di tipo elettromagnetico e in particolare il fenomeno della diafonia (cross talk) che viene indotto dai campi magnetici che i segnali stessi generano nello spazio immediatamente circostante. Il doppino esiste in tre versioni UTP→non schermato STP schermato O FTP→ compromesso tra UTP E STP Fibra ottica trasporta un segnale di tipo luminoso generato da un LED oppure da un laser a semiconduttore, questo segnale viene ricevuto da un fotodiodo che genera un impulso elettrico quando viene colpito dalla luce. Al centro del cavo si trova il core (nucleo) di fibra di vetro attraverso il quale di propaga il segnale luminoso; il nucleo è ricoperto da uno strato esterno d materiale di fibra di vetro di caratteristiche diverse detto Cladding (mantello), a sua volta avvolto da una guaina protettiva in materiale plastico DOPPINO Il costo per metro di cavo è relativamente contenuto Il cablaggio dei cavi è relativamente semplice e non richiede particolari attrezzature Il segnale elettrico è sensibile alle interferenze elettromagnetiche La propagazione del segnale senza ripetitori non superiore a 100 metri FIBRA OTTICA I costi di installazione sono abbastanza elevati Il cablaggio è abbastanza complesso O Il segnale luminoso è immune alle interferenze magnetiche La lunghezza di un cavo di fibra può essere pari ad alcune decine di kilometri Wireless (senza cavo) →esistono diverse tipologie O Bluetooth →utilizzato per far comunicare dispostivi molto vicini O Wi-fi definito dallo standard 802.11 che permette di collegare un dispositivo a un wireless access point UMTS→ utilizzata nella telefonia mobile LA TRASMISSIONE DELLE INFORMAZIONI DIGITALI All'interno di un dispositivo elettronico i dati sono memorizzati in forma digitale, mentre attraverso i canali di comunicazione possono essere trasmessi sia in forma analogica sia in forma digitale. Nel caso della trasmissione dati si un canale analogico è necessario che nella fase di trasmissione il dispositivo mittente sia dotato di un apparato denominato modem che trasformi il segnale da digitale ad analogico e analogamente per il dispositivo destinatario sia dotato anch'esso di un modem in grado di trasformare il segnale da analogico a digitale. Modulazione consiste nel combinare un segnale analogico, detto portante, con un segnale digitale detto modulante che codifica il dato da trasmettere. La trasmissione dei dati digitali può avvenire secondo due modalità: Banda base utilizza l'intera banda trasmissiva del mezzo fisico Banda passante consente di inviare più segnali contemporaneamente sullo stesso cavo utilizzando le tecniche di multiplexing: Multiplexing a divisione di frequenza➜ si separano le frequenze utilizzate dalle trasmissioni distinte Multiplexing a divisione di tempo → ogni trasmissione utilizza periodicamente tutta la banda trasmissiva per un intervallo di tempo O Multiplexing di codicetrasmissioni diverse condividono la medesima banda di frequenza O LA COMMUTAZIONE La commutazione l'insieme delle operazioni che avvengono nei dispositivi interni della rete e che consentono la comunicazione tra i dispostivi finali. Esistono principalmente due tipi di commutazione: ● Commutazione di circuito O Prima della trasmissione dei dati richiede l'instaurazione di un circuito fisico temporaneo tra gli interlocutori È maggiormente sicura Sfrutta l'intera capacità trasmissiva del canale Permette la comunicazione tra solo due nodi Non tollera i guasti dei dispositivi Commutazione di pacchetto O Informazione suddivisa in unità dati inviati autonomamente Guasti agli apparati intermedi non pregiudicano la comunicazione I dati possono essere trasmessi senza instaurare una connessione O Vengono trasmessi dati aggiuntivi per instradare correttamente i pacchetti O Si possono verificare ritardi nella trasmissione IL SISTEMA TELEFONICO MOBILE Gli standard del sistema telefonico mobile sono: 1G introdotto a metà degli anni settanta del secolo scordo, definisce trasmissione della voce analogica sulla rete mobile 2G→negli anni novanta del secolo scorso la seconda generazione del sistema telefonico mobile ha sostituito la precedente con l'avvento del sistema GSM che permette la trasmissione della voce in modalità digitale. Rispetto alla prima generazione è anche possibile inviare brevi messaggi testuali noti come SMS e cifrare la comunicazione in moda da evitare possibili intercettazioni ● 3G➜ a partire dalla terza generazione è possibile inviare e ricevere email, effettuare download da internet e utilizzare i servizi di chat. Lo standard maggiormente utilizzato è l'UMTS che definisce una velocità di trasferimento di 21 Mb/s 4G→la successiva evoluzione della rete di terza generazione ha reso possibile per gli utenti di telefonia mobile l'uso di servizi che richiedono un'elevata capacità di trasmissione, come le applicazione multimediali avanzate Il sistema telefonico mobile è anche noto come rete cellulare, perché il territorio sul quale la rete si sviluppa è suddiviso in aree di dimensioni relativamente ridotte chiamate celle, solitamente di forma esagonale, ognuna delle quali fa riferimento a una stazione di comunicazione inserita al suo interno. I PROTOCOLLI DELLA RETE I PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE Una comunicazione realmente efficace richiede la definizione di regole che permettano al destinatario di interpretare correttamente il messaggio inviato al mittente; in sostanza, una comunicazione ha successo quando un messaggio viene ricevuto correttamente e il mittente ottiene conferma dell'avvenuta ricezione. Nel caso di comunicazione tra dispostivi queste regole, che prendono il nome di protocollo di comunicazione, devono essere definite in modo estremamente rigoroso. PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE →definisce la struttura del messaggio che viene inviato e le procedure che occorre seguire per ottenere una comunicazione corretta. Quando negli anni settanta del secolo scorso, si compre l'importanza della condivisione dei dati e delle risorse attraverso le reti di computer, l’ISO (international standard organization)creò alcuni gruppi di lavoro per definire uno standard riferito alla comunicazione di dati tra macchine collegate da un mezzo fisico e comunicanti tra loro. Il lavoro svolto in seno all'ISO portò alla definizione del modello OSI (open system interconnection), che costituisce il modello di riferimento per la definizione di un'architettura di rete, cioè di un insieme di protocolli che rendono possibile la comunicazione in un sistema di computer interconnessi. SISTEMA APERTO⇒ un sistema è un insieme di uno o più computer, programmi, periferiche, terminali, operatori umani, processi fisici, mezzi di trasferimento dell'informazioni, che formano un “tutto" autonomo in grado di eseguire l'elaborazione e/o il trasferimento dell'informazione; un sistema si dice aperto se è disponibile a cooperare con altri sistemi, scambiando con essi informazioni nel rispetto delle norme OSI IL MODELLO OSI La caratteristica peculiare del modello OSI è quella di essere un modello a strati o livelli. Ogni livello svolge una funzionalità ben definita all'interno del modello e comunica sia con il livello immediatamente superiore sia con quello immediatamente inferiore Vantaggi della struttura a livelli del modello OSI ● Una maggiore facilità di progettazione, in quando ogni modulo al suo interno può essere progettato separatamente Il frazionamento degli aspetti relativi alla comunicazioni in parti distinte e limitate, favorendo in tal modo la gestione complessiva dell'architettura Una maggiore comprensione delle funzione di ogni strato L'estrema libertà di scelta delle specifiche hardware e software per la realizzazione di ogni livello e la semplicità di modifica dei singoli strati, a condizione di mantenere inalterate la fasce

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Il segnale in realtà potrebbe raggiungere molti dispositivi, ma l'effettiva ricezione del messaggio codificato dal segnale avviene solo da parte di uno di essi; si parla anche di trasmissione Point-to-Point MULTICAST →quando il messaggio viene ricevuto da un gruppo di destinatari BROADCAST → quando il messaggio è ricevuto da tutti i destinatari raggiunti dal segnale IL SEGNALE ANALOGICO E DIGITALE Segnale analogico⇒ varia nel tempo con continuità e assume infiniti valori Segnale digitale⇒ varia in modo discreto nel tempo dunque assume meno valori L'EFFICIENZA DI UN CANALE TRASMISSIVO Gli apparati hardware che rendono possibile la trasmissione presentano alcune caratteristiche che determinano, a seconda dalla tecnologia e dei componenti utilizzati, una maggiore o minore efficienza della comunicazione: Larghezza di banda questo parametro indica la frequenza più elevata con la quale si può passare da un livello di segnale a un altro e si misura in Hertz, in ogni caso è impossibile ottenere una larghezza di banda illimitata Velocità di trasmissione→questo parametro indica quanti bit vengono trasmessi sul canale trasmissivo nell'unità di tempo Velocità di trasmissione nominale➜ indica il traffico massimo (portata) che il canale può sopportare Velocità di trasmissione reale→indica il traffico misurato in un intervallo di tempo (sempre minore di quella nominale) La velocità di trasmissione determina il tempo di bit, ovvero il tempo necessario per la trasmissione sulla linea di un singolo bit. Tempo di bit= 1/ velocità di trasmissione (si misura in sottomultipli di secondi) La velocità di trasmissione non è l'unico paramento che determina l'efficienza di un canale di comunicazione; è importante che il canale sia il più possibile esente da errori, e quindi che presenti un basso tasso di errore (error rate) error rate= bit ricevuti errati/ bit trasmessi ● O In un canale di trasmissione ideale l'error rate =0. Gli errori di trasmissione, cioè la ricezione di farti non conformi ai dati inviati, possono essere determinati si da fattori interni al sistema, come la perdita di sincronizzazione tra trasmettitore e ricevitore, si da fattori esterni, come l'interferenza di un campo magnetico sul mezzo trasmissivo Esistono tecniche di controllo dell'errore: Controllo di parità orizzontale➜ consiste nell'aggiungere a ogni byte trasmesso un bit di controllo al fine di rendere il numero totale di bit a 1 trasmessi o sempre pari (parità pari) o sempre dispari (parità dispari). Un errore su un bit va quindi ad alterare la parità e pertanto il ricevitore può rilevare il verificarsi di un errore, anche se non può correggerlo. Questa tecnica è semplice da realizzare ma non è completamente affidabile in quanto un numero pari di errori non può essere rilevato Codice di ridondanza ciclico (CRC)⇒ si basa su un calcolo polinomiale e per il quale la probabilità che si verifichino sequenze di errori che si compensano è molto bassa. Il CRC viene calcolato direttamente dall'Hardware, risultando in questo modo un metodo efficace e molto veloce. 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Esistono principalmente due tipi di commutazione: ● Commutazione di circuito O Prima della trasmissione dei dati richiede l'instaurazione di un circuito fisico temporaneo tra gli interlocutori È maggiormente sicura Sfrutta l'intera capacità trasmissiva del canale Permette la comunicazione tra solo due nodi Non tollera i guasti dei dispositivi Commutazione di pacchetto O Informazione suddivisa in unità dati inviati autonomamente Guasti agli apparati intermedi non pregiudicano la comunicazione I dati possono essere trasmessi senza instaurare una connessione O Vengono trasmessi dati aggiuntivi per instradare correttamente i pacchetti O Si possono verificare ritardi nella trasmissione IL SISTEMA TELEFONICO MOBILE Gli standard del sistema telefonico mobile sono: 1G introdotto a metà degli anni settanta del secolo scordo, definisce trasmissione della voce analogica sulla rete mobile 2G→negli anni novanta del secolo scorso la seconda generazione del sistema telefonico mobile ha sostituito la precedente con l'avvento del sistema GSM che permette la trasmissione della voce in modalità digitale. 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I PROTOCOLLI DELLA RETE I PROTOCOLLI DI COMUNICAZIONE Una comunicazione realmente efficace richiede la definizione di regole che permettano al destinatario di interpretare correttamente il messaggio inviato al mittente; in sostanza, una comunicazione ha successo quando un messaggio viene ricevuto correttamente e il mittente ottiene conferma dell'avvenuta ricezione. Nel caso di comunicazione tra dispostivi queste regole, che prendono il nome di protocollo di comunicazione, devono essere definite in modo estremamente rigoroso. PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE →definisce la struttura del messaggio che viene inviato e le procedure che occorre seguire per ottenere una comunicazione corretta. Quando negli anni settanta del secolo scorso, si compre l'importanza della condivisione dei dati e delle risorse attraverso le reti di computer, l’ISO (international standard organization)creò alcuni gruppi di lavoro per definire uno standard riferito alla comunicazione di dati tra macchine collegate da un mezzo fisico e comunicanti tra loro. Il lavoro svolto in seno all'ISO portò alla definizione del modello OSI (open system interconnection), che costituisce il modello di riferimento per la definizione di un'architettura di rete, cioè di un insieme di protocolli che rendono possibile la comunicazione in un sistema di computer interconnessi. 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Ogni livello svolge una funzionalità ben definita all'interno del modello e comunica sia con il livello immediatamente superiore sia con quello immediatamente inferiore Vantaggi della struttura a livelli del modello OSI ● Una maggiore facilità di progettazione, in quando ogni modulo al suo interno può essere progettato separatamente Il frazionamento degli aspetti relativi alla comunicazioni in parti distinte e limitate, favorendo in tal modo la gestione complessiva dell'architettura Una maggiore comprensione delle funzione di ogni strato L'estrema libertà di scelta delle specifiche hardware e software per la realizzazione di ogni livello e la semplicità di modifica dei singoli strati, a condizione di mantenere inalterate la fasce