La telematica e le reti di computer

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La telematica e le reti di computer

1. Cos'è la telematica
2. Definizione e componenti di una rete
3. I diversi tipi di reti
4. Internet, Intranet, Extranet
5. Internet: la rete delle reti
5.1 La storia
5.2 Arpanet: una rete militare
5.3 NFS: la prima backbone di Internet
5.4 L’esplosione della rete
5.5 Verso Internet II

1. Cos'è la telematica
La parola telematica è un neologismo derivato dalla fusione di due parole: telecomunicazione e informatica. La telematica si occupa dell'uso delle tecnologie informatiche nell'ambito delle telecomunicazioni; applicazioni telematiche sono ad esempio gli sportelli Bancomat, i fax e i terminali per la lettura delle carte di credito e, l’ormai diffusissima, Internet. Le reti telematiche connettono fra loro più computer, attraverso cavi telefonici, fibre ottiche, ponti radio e satelliti. Su reti di questo tipo possono transitare velocemente grandi quantità di dati. I vantaggi del collegamento di un computer attraverso le reti sono molteplici, infatti, esso può accedere alle risorse informative residenti su altri computer, può trasmettere e ricevere file di qualsiasi tipo (file di testo, sonori, di immagini, ecc.), può usare la posta elettronica (e-mail), e così via.
2. Definizione e componenti di una rete
Una rete (in inglese network) è un insieme di sistemi per l’elaborazione delle informazioni in qualche modo messi in comunicazione fra loro.
In una rete di elaboratori troviamo principalmente:
• Sistemi per l’elaborazione di dati aventi potenza differente,
• Una rete di comunicazione.
I sistemi di elaborazione dei dati possono essere classificati secondo la funzione che sono chiamati ad espletare:
• Si definisce host o server di rete (ospitante) un calcolatore o un complesso sistema di elaborazione dei dati destinato ad essere centro di distribuzione di informazioni per gli utenti della rete;
• Si definisce client (cliente), invece, un sistema connesso in rete finalizzato ad usufruire dei servizi di rete in genere messi a disposizione dagli host.

3. I diversi tipi di reti
Esistono vari tipi di rete, dalle più piccole, che possono essere composte anche solo da due personal computer, a reti enormi, con migliaia di computer, distribuiti su vaste aree geografiche.
Le reti di primo tipo, dette LAN (Local Area Network), realizzate cioè in sede locale – tipicamente all'interno di uno stesso edificio – nascono nella maggioranza dei casi per un uso d'ufficio (condivisione di periferiche, scambio di messaggi tra un piano e l'altro, ecc.) e spesso non permettono alcun tipo di accesso dall'esterno.
Le reti HSLN (High Speed Local area Network) sono reti ad estensione locale ad alta velocità ed hanno le dimensioni di una rete LAN. In questo tipo di reti è richiesto l’insieme di caratteristiche proprie di una LAN, ma una velocità di funzionamento superiore. Questa tecnologia è più costosa, e quindi non è consigliata quando la dimensione della rete arriva ai limiti superiori della LAN.
Le reti più vaste, dette 'geografiche' o WAN (Wide Area Network), connettono computer spesso assai distanti l'uno dall'altro, ad esempio le varie sedi di una multinazionale. Queste reti sono hanno già predisposte tutta una serie di procedure per accogliere nuovi elaboratori remoti: da quelli di un’eventuale nuova sede, fino al computer portatile di un dipendente munito di modem e (ovviamente) linea telefonica.
L'estensione sul territorio è la caratteristica specifica delle reti WAN (Wide Area Network), e questo sia a livello nazionale (in Italia per esempio il CINECA, Itapac, le reti bancarie), sia a livello continentale (per l'Europa si possono citare: EuropaNet, Ebone, Eunet) o mondiale. Alcune di queste grandi reti, ad esempio quelle bancarie, per motivi di sicurezza non hanno di norma alcun vantaggio nel cercare collegamenti con strutture esterne; ma la maggior parte delle WAN hanno, invece, molti vantaggi ad avere collegamenti con strutture esterne.
Le reti MAN (Metropolitan Area Network) sono le reti ad estensione metropolitana, hanno dimensioni geograficamente abbastanza estese (alcune decine di chilometri quadrati). Dato che la tecnologia attuale spinge verso lo sviluppo delle reti WAN le reti metropolitane non vengono distinte da quest’ultima.

4. Internet, Intranet, Extranet
Internet si basa su una struttura portante di linee dedicate (attive 24 ore su 24) ad alta velocità. Ma il mondo Internet non è riservato solo alle aziende che si possono permettere costose linee dedicate: anzi, moltissimi utenti della rete accedono al patrimonio informativo comune tramite le normali reti telefoniche. Internet oggi ha una diffusione globale, ed è il medium che si è diffuso più velocemente nella storia delle comunicazioni di massa.
Uno dei fattori che ha fatto la fortuna di Internet è la capacità di connettere computer, e sistemi telematici, diversi. I computer della rete possono essere messi in contatto grazie al protocollo di trasferimento dati TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Gli sviluppatori del protocollo – Bob Khan e Vinton Cerf – non solo crearono un prodotto valido ed estremamente versatile, ma decisero di regalarlo all'umanità, non vincolando il software a nessuna forma di copyright. TCP/IP permette di far parlare fra loro milioni di computer in tutto il mondo, ma anche di connettere efficientemente le poche macchine di una rete locale. Grazie alle sue caratteristiche di economicità e versatilità, infatti, molte aziende iniziano ad utilizzare TCP/IP per le proprie reti interne. Queste reti, per lo più aziendali, vengono ormai comunemente indicate con il nome di Intranet.
Una rete Intranet, vista la necessità di sicurezza di una rete aziendale, è normalmente inaccessibile al comune utente Internet. Al contrario, da una Intranet si ha in genere la possibilità di navigare sulla rete delle reti.
Se una rete Intranet è dunque paragonabile ad un ambiente con delle porte capaci di aprirsi solo dall'interno, le Extranet sono delle reti con tecnologia TCP/IP il cui scopo è connettere fra di loro le reti locali di diverse aziende. Anche le reti Extranet non sono di solito liberamente raggiungibili da tutti gli utenti Internet: la tecnologia usata è la stessa, ma lo scambio di informazioni riguarda i soli utenti autorizzati.

5. Internet: la rete delle reti

Internet è una meta-rete costituita da molte reti telematiche connesse tra loro. Non ha importanza quale sia la tecnologia che le unisce: cavi, fibre ottiche, ponti radio, satelliti, o altro. Non è neanche rilevante di che tipo siano i computer connessi: dal piccolo personal computer al grosso elaboratore, o mainframe. Punto di forza di Internet, e motivo del suo velocissimo espandersi, è la sua capacità di 'parlare' un linguaggio universale, adatto alla quasi totalità degli elaboratori esistenti.
Secondo le stime più recenti, si calcola che Internet colleghi più di 150.000 sottoreti, e decine di milioni di computer. Alcune delle linee di comunicazione più importanti fra quelle che compongono la rete, essendo le principali arterie attraverso le quali transita il flusso di dati, prendono il nome di 'backbone' (dorsali). Backbone sono, per esempio, le linee portanti delle imponenti reti accademiche americane NSFnet (National Science Foundation Network) e CSnet (Computer Science Network).
Il numero degli utenti Internet è difficile da valutare, ma probabilmente si aggira intorno ai 100.000.000. Ciò che va evidenziato è che questo numero è in continuo e rapidissimo aumento in tutto il mondo (l'incremento è stato nell'ultimo periodo superiore al 10% mensile, pari a un nuovo sistema connesso ogni 10 minuti).

5.1 La storia

Durante la seconda guerra mondiale il Ministero della Difesa americano avviò un progetto di ricerca che aveva il fine di preservare le telecomunicazioni in caso di guerra nucleare. Per la realizzazione di questo progetto nacque l'agenzia governativa ARPA, che coordinava e finanziava la ricerca nel campo delle telecomunicazioni militari, la quale però si dovette ben presto rendere conto che non esisteva alcun mezzo per garantire la funzionalità di un centro di telecomunicazioni sottoposto a un attacco nucleare. L'idea partorita dalla RAND Corporation nel 1964 si basava proprio su questo presupposto: se non è possibile mantenere intatta una rete di telecomunicazioni, è necessario allora creare un'infinità di strade alternative per la circolazione dei dati, di modo che anche l'eventuale distruzione di molti dei nodi funzionanti non interrompa il flusso delle informazioni all'interno della rete.

5.2 Arpanet: una rete militare

La trovata, semplice e geniale al tempo stesso, aveva il suo punto forte nel concepire una rete decentralizzata, in modo che ciascun nodo potesse continuare a lavorare, ricevendo, elaborando e trasmettendo informazioni, anche nel caso in cui alcuni fra i nodi vicini fossero stati danneggiati da una esplosione nucleare. Il fatto che non vi fosse un nodo centrale era necessario: esso sarebbe stato, a priori, un obiettivo strategico, la cui distruzione avrebbe compromesso il funzionamento dell'intera rete.
Per installare un sistema che, in caso di interruzione delle comunicazioni tra due nodi, potesse individuare immediatamente un collegamento alternativo, era necessario utilizzare uno strumento più intelligente di una semplice centrale telefonica. Perciò si pensò agli elaboratori elettronici.
Il primo nodo di questa rete, che verrà di lì a poco battezzata con il nome di Arpanet, fu attivato nell'autunno del 1969 mettendo in connessione quattro elaboratori Honeywell 516 dotati di 12 KB di memoria. Nel 1972 Arpanet contava già trentasette nodi. Negli anni seguenti la rete crebbe in maniera esponenziale, grazie alla sua struttura volutamente decentrata, che rendeva tecnicamente semplice aggiungere nuovi collegamenti, e grazie anche all'uso di protocolli standard di trasmissione dati. Il primo, rudimentale, protocollo si chiamava NCP (Network Control Protocol), ben presto sostituito dal TCP/IP, utilizzato ancora oggi. I protocolli avevano (e continuano ad avere) il compito di rendere possibile la comunicazione e lo scambio dei dati fra i vari sistemi collegati, spesso diversi fra loro per potenza di calcolo, per sistema operativo, per marca.
5.3 NFS: la prima backbone di Internet
Negli anni '80 all'interno di Arpanet si formarono tre network distinti: NSFnet (National Science Foundation Network), BitNet (Because It's Time Network), CSnet (Computer Science Network). NSFnet, grazie ad una linea a 58 Kbps, divenne la colonna portante di Internet, la sua prima 'backbone' ('spina dorsale'). Nel 1989 NSFnet venne potenziata attraverso una rete 'T1' a 1,544 Mbps.
5.4 L'esplosione della rete
Nel 1983 Arpanet morì e nacque Internet. La rete era ormai usata da moltissime università in tutto il mondo, soprattutto per lo scambio di posta elettronica. Il fatto che non esistessero strutture direttive centrali, e che ogni nuovo sistema connesso fosse, dal punto di vista finanziario-amministrativo, responsabile solo delle proprie macchine e del proprio tratto di rete, aiutò Internet a crescere liberamente (e velocemente!). Grazie alla posta elettronica si svilupparono delle vere e proprie 'tavole rotonde' collettive (evolutesi poi nelle mail-list e nei newsgroup Usenet). Internet non era più un semplice strumento di trasmissione dati tra elaboratori, era diventato anche un punto di incontro e di scambi culturali.
Tuttavia ciò che maggiormente ha contribuito alla diffusione di Internet, la tecnologia che ha reso popolare la rete, è stata un'invenzione del CERN di Ginevra: World Wide Web (WWW). Programmi in grado di 'navigare' su World Wide Web (come Netscape, Internet Explorer, Mosaic, ecc.) possono visualizzare, oltre al testo, immagini e filmati, possono riprodurre suoni digitalizzati e possono gestire documenti ipertestuali.
L'utilizzo di strumenti più efficienti e più facili da usare, ma più dispendiosi in termini di consumo di banda passante, ha comportato un'impennata nella richiesta di connettività tale da dover potenziare la capacità delle reti.

5.5 Verso Internet II

Il futuro di Internet sembrerebbe, ancora una volta, venire principalmente dagli USA. Il nome Internet II designa infatti un ambizioso progetto che coinvolge istituzioni governative e federali americane, decine di università, e grandi aziende del settore informatico e delle telecomunicazioni. Il programma Internet II si propone come primo scopo quello di aumentare in maniera sensibile la portata delle linee della rete e realizzare una conseguente ristrutturazione delle sue architetture software ed hardware. Come già avvenuto nel primo periodo di attività di Internet, le università serviranno da 'testa di ponte' sperimentale per una serie di nuove applicazioni telematiche che dovranno in seguito essere diffuse su scala globale.
Una delle prime forme di sperimentazione in questa direzione è stata attuata con il VBNS (Very High Bandwidth Network Service) della NSF (National Science Foundation), una rete sperimentale operativa dall'aprile del 1995 e da altri gruppi di ricerca.
Il lavoro di questi gruppi di ricerca ha sottolineato come sia necessario reagire all'incremento dell'utenza di Internet non solo con il potenziamento delle linee e delle strutture hardware della rete, ma anche con cambiamenti nell'architettura dei protocolli. Uno dei punti nodali della ricerca è la messa a punto di IP (Internet Protocol) versione 6. Un altro interessante obiettivo degli esperti che lavorano per il rinnovamento della rete è, in sigla, il QoS (Quality of Service), che si ripropone di gettare le basi per uno standard sul controllo della qualità delle trasmissioni in rete, tale da garantire diversi livelli di servizio. In base a questi standard l'utente pagante potrà contestare la qualità del servizio offerto dal rivenditore di connettività che si dovrà impegnare a rispettare la velocità di trasmissione e ricezione dati prescritta.
L'idea di fondo di potenziare al massimo grado l'interattività e la multimedialità della rete, anche attraverso traffico vocale (in alternativa alle normali linee telefoniche), videoconferenze, 'video on demand', ha portato allo studio di nuove tecniche di trasmissione (Multicasting) che attualmente sono l'ennesimo fronte di battaglia per gli studiosi che stanno realizzando una nuova generazione per la rete.
Le potenzialità commerciali di Internet II sono enormi: basti solo pensare che il 'video on demand' via Internet (una televisione interattiva, attraverso la quale l'utente ha la capacità di costruirsi un personale palinsesto televisivo) potrebbe sostituire almeno una parte dell'attuale programmazione televisiva. Tutto ciò, a detta degli esperti, dovrebbe iniziare a concretizzarsi, almeno fra le istituzioni accademiche americane, nel giro di 3-5 anni.
Ovviamente non si può considerare un progetto in progress quale è quello di Internet II come un dato acquisito. Le incognite economiche, tecniche, politiche, che si legano a progetti di questa portata non sono, allo stato attuale delle cose, valutabili. Per ora in America la volontà politica di potenziare le risorse telematiche è chiaramente avvertibile, anche da parte delle stesse istituzioni militari che hanno contribuito alla sua nascita. I militari ricercano attraverso le nuove tecnologie telematiche una soluzione al problema della 'consapevolezza del campo di battaglia dominante': sapere cioè in quale parte del mondo, e quando, è necessario concentrare lo sforzo economico, strategico o bellico. È probabile che in futuro lo spionaggio sui 'territori della rete', effettuato per lo più attraverso l'uso di programmi-agenti intelligenti, si riveli strategicamente altrettanto importante delle rilevazioni effettuate attraverso satelliti o aerei spia sul territorio fisico.
Il fatto che proprio da precise volontà politiche e da esigenze militari sia nata l'Internet attuale può farci apparire il progetto Internet II come qualcosa di molto concreto. Per ora una cosa appare certa: la rete si trasformerà, magari anche profondamente, cambiando servizi e tecnologie, ma non scomparirà. Alla continua crescita nel numero degli utenti continuerà a corrispondere, anche in futuro, un potenziamento delle linee e dei protocolli di comunicazione.

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