Comunicare con il computer - Tesina tecnico industriale

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Sommario

Introduzione ………………………………………………………………………………….. pag. 3

Telecomunicazioni

Il protocollo IP ……………………………………………………………………………… pag. 4

Inglese

Digital vs Analogue ………………………………………………………………………….. pag. 8

Italiano

Italo Svevo ………………………………………………………………………………… pag. 10

Matematica

Lo studio di una funzione ………………………………………………………………. pag. 17

Elettronica

L’amplificatore operazionale …………………………………………………………….. pag. 20

Sistemi

Il microcontrollore …………………………………………………………………………. pag. ...

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Introduzione

Ho scelto questo argomento perché penso che comunicare attraverso il computer oggi sia estremamente facile ma allo stesso tempo non tutti sono capaci di farlo.

Con questa tesina voglio dimostrare che con dei semplici mezzi di comunicazione (ad esempio il computer, un modem, ecc…) si può realizzare un canale tra due persone che si trovano in due luoghi differenti del mondo.

Le materie sono collegate a questo argomento nel seguente modo:

• Matematica: si è scelto questo argomento perché i segnali, studiati in telecomunicazioni, vengono rappresentati graficamente facendo lo studio di una funzione;
• Inglese: si è scelto questo argomento perché si si vuole mettere a confronto i segnali analogici e i segnali digitali;
• Telecomunicazioni: si è scelto questo argomento perché esso spiega come un computer è in grado di impacchettare i dati e di inviarli.
• Elettronica: si è scelto questo argomento perché essi si trovano all’interno dei modem che trasportano il segnale e ci permettono di collegarci alla rete;
• Sistemi: si è scelto questo argomento perché le istruzioni vengono elaborate dal microcontrollore per poi essere trasferite in rete;
• Italiano: si è scelto questo argomento perché questo autore è collegato con l’argomento in questione mediante il periodo storico.

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Telecomunicazioni

Il protocollo IP

Il protocollo IP (Internet Protocol) è stato sviluppato a cavallo tra gli anni ’70 e ’80 per realizzare un sistema di reti interconnesse, destinato a collegare centri di comando militare, che doveva essere robusto tale da rendere difficile la localizzazione degli utenti. Esso deve garantire al computer collegati in rete la possibilità di comunicare anche in caso di malfunzionamenti o interruzioni in una parte del sistema e doveva svincolare l’indirizzo fisico di un computer, legato dal luogo in cui esso si trova, dall’indirizzo logico associato all’utente che utilizza il computer.

Il protocollo IP ha come compito fondamentale quella di decidere gli instradamenti dei pacchetti IP che sono generati dagli host sorgente, in modo tale che essi possano giungere agli host di destinazione. Esso viene implementato da moduli software che risiedono nel sistema operativo dei computer e in quella dei nodi e di rete IP, denominati router.

Il protocollo IP di un apparato IP (host, router, ecc…) opera le sue decisioni consultando la sua tabella di routing la quale contiene le informazioni necessarie per decidere gli instradamenti dei pacchetti verso tutte le destinazioni che il router consente di raggiungere, direttamente o indirettamente. In generale dunque letteralmente in Internet può essere diretto se deve essere attraversata una sola sottorete fisica, cioè l’host destinatario parte della stessa sottorete dell’host sorgente, oppure indiretto se devono essere attraversate più di una sottorete, ovvero se l’host destinatario non appartiene alla stessa sottorete dell’host sorgente. Ogni riga della tabella di routing contiene le informazioni necessarie per raggiungere una rete IP di destinazione e per questo viene denominata route. Essa indica il

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“percorso” su cui un router deve di volta in volta inoltrare i pacchetti che riceve affinché possano raggiungere la rete di destinazione indicata nella route stessa.

Per consentire la compilazione automatica e l’aggiornamento in tempo reale delle tabelle di routing sono stati sviluppati degli appositi protocolli di routing, appartenente allo stato di applicazione, i quali consentono a dei router era interconnessi di scambiarsi informazioni relative alle reti IP che essi possono raggiungere e quindi di compilare e tenere aggiornata la propria tabella di routing adattandosi a cambiamenti di topologia delle reti interconnesse o di traffico.

I router sono generalmente connessi a maglia, per cui possono esistere più route (percorsi) che portano da una sorgente verso una destinazione.

A ogni host connesso in rete deve essere assegnato un indirizzo IP univoco che ne consenta la localizzazione, cioè che permetta di individuare sia alla rete IP a cui l’host appartiene sia l’host stesso all’interno della rete. Su un sistema di reti interconnesse non possono quindi esistere due host che abbiano lo stesso indirizzo IP.

Nell’ambito delle reti IP con il termine host si indica una generica interfaccia individuata da un indirizzo IP, in grado di emettere o ricevere dei pacchetti IP, e non propriamente un computer. Nella pratica, quindi, affinché il protocollo IP possa operare correttamente, ogni interfaccia di ogni macchina connessa in rete deve avere un indirizzo IP univoco e viene considerata dal protocollo IP come un host.

Gli indirizzi IP sono indirizzi logici e non fisici, nel senso che si vengono configurati dagli amministratori di rete sulle interfacce degli apparati connessi in rete oppure vengono assegnati automaticamente mediante DHCP.

I principi che stanno la base del funzionamento dell’indirizzo IP si possono così riassumere:

• A ogni host connesso a una sottorete IP, eventualmente interconnessa a un sistema di reti IP, viene assegnato un indirizzo IP univoco;
• L’host comunica con altri host tramite uno scambio di pacchetti IP;

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• Un pacchetto IP è composto da un header IP e un campo data, che contiene una PDU (Protocol Data Unit) del protocollo dello strato superiore (TCP, UDP, IMCP, ecc…) che un host utilizza per scambiare informazioni con altri host remoti connessi in rete;
• Nell’header IP di ogni pacchetto IP sono contenuti, tra l’altro, gli indirizzi IP dell’host sorgente, che ha emesso il pacchetto, e dell’host destinazione, che deve ricevere il pacchetto;
• I moduli IP che risiedono nei router leggono l’indirizzo IP di destinazione, ricercano nella propria tabella di routing la route da utilizzare per instradare il pacchetto verso la destinazione e ne effettuano l’inoltro in base alle informazioni contenute in tale route;
• A livello IP viene effettuata la rivelazione d’errore, ma non la correzione d’errore né il controllo di flusso; i pacchetti danneggiati vengono semplicemente scartati;
• Le problematiche relative all’affidabilità della comunicazione vengono demandate ai computer, per cui le applicazioni le applicazioni che devono comunicare in modo affidabile utilizzano il TCP come protocollo di trasporto, mentre quelle che privilegiano la velocità rispetto all’affidabilità adottano l’UDP.

Il modulo IP che risiede nel sistema operativo dei computer deve interfacciare:

• Un protocollo dello strato superiore, per esempio TCP, dal quale riceve le richieste di trasmissione sotto forma di chiamate (call), tramite cui viene passato sia il segmento TCP da trasmettere sia l’indirizzo IP del destinatario;
• Il protocollo dello strato 2 che viene utilizzato per trasmettere i dati sul canale fisico a disposizione; il protocollo dello strato 2 deve essere in grado di inserire ciascun pacchetto IP nel campo info di un frame.

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Può quindi accadere che un pacchetto IP abbia una lunghezza maggiore del campo info di un frame e ciò può avvenire sia sull’host sorgente sia sull’interfaccia di un qualsiasi router attraversato dal pacchetto.

Il protocollo IP deve quindi determinare l’MTU (Maximum Transmission Unit) del protocollo di livello 2 adottato su ciascuna interfaccia, di computer e di router.

L’MTU è la dimensione massima del campo info del frame, che corrisponde alla dimensione massima dei pacchetti IP. Il protocollo IP deve poi poter frammentare, cioè suddividere, un pacchetto IP di dimensioni eccessive in un certo numero di pacchetti IP, denominati frammenti IP, aventi dimensioni non superiore al campo info del frame.