Teoria Software per sistemi distribuiti

Software per sistemi distribuiti

Sistema distribuito, internet e web

Sistema distribuito: una tipologia di sistema informatico costituito da un insieme di processi interconnessi tra di loro in cui le comunicazioni avvengono tramite lo scambio di opportuni messaggi.

Internet: infrastruttura hardware e software in grado di concretizzare la rete.

Web: servizio che utilizza quest’infrastruttura di rete.

Internet permette al web di esistere. Se non ci fosse il web non potrebbe esistere. Non vale il contrario. Inoltre internet è utilizzato senza costi.

Net neutrality: permette ad ogni servizio di avere le stesse opportunità in rete.

Commutazione di circuito e di pacchetto

Commutazione di circuito: abbattendo il nodo centrale dell’infrastruttura, ad esempio Houston durante il periodo della guerra Fredda, si interrompe la comunicazione.

Commutazione di pacchetto: nasce durante la guerra fredda, da un’idea degli americani, per sostituire la commutazione di circuito. È un modo di comunicare per cui le informazioni non passano tutte presso lo stesso canale di comunicazione ma possono dividersi, seguire percorsi diversi per poi ricongiungersi.

Il modello utilizzato per risolvere il problema della comunicazione è: “divide et impera”.

Il modello ISO/OSI

Il comitato incaricato di risolvere questi problemi fu chiamato ISO/OSI. Esso aveva il compito di stabilire degli standard, ossia insieme di regole seguite e condivise da tutti. Fu creata una pila protocollare divisa in sette livelli ognuno dei quali rimandava ad una determinata problematica e regole per risolverla. Tale protocollo non fu mai realizzato.

• Livello fisico: risolve il problema della connessione fisica delle componenti.
• Livello di collegamento: le comunicazioni avvengono su canali condivisi.
• Livello di rete: costituisce dinamicamente il percorso che deve essere seguito per arrivare a destinazione.
• Livello di trasporto: garantisce la comunicazione logica, non fisica, tra i vari processi.
• Livello di sessione: gestisce i parametri di collegamento come velocità, tipo di pacchetto trasferito, quantità di dati utilizzati, ecc.
• Livello di presentazione: si occupa di stabilire le coordinate minime che permettono di monitorare le regole di base per presentare i dati alle applicazioni che devono utilizzare.
• Livello di applicazione: sviluppa protocolli in grado di supportare eventuali servizi da sviluppare.

Processo: programma in esecuzione. Si possono avere più processi per un unico programma.

Il modello ISO/OSI aveva il compito di funzionare sempre ed essere quanto più generico possibile. Come già anticipato, non fu mai realizzato.

Il modello TCP/IP

Proprio per questo, IEEE, associazione mondiale degli ingegneri che lavorano in ambito di ricerca, creò un modello che potesse essere realizzato. Fu chiamato TCP/IP. Era una pila protocollare divisa in 5 livelli. Ogni livello è necessario per quello successivo. Tuttavia è possibile modificare un livello lasciando inalterato tutto il resto.

Livello fisico

Livello fisico: è il livello in cui abbiamo come quantità informatica il bit. Gestisce la parte legata al trasferimento dei bit dunque componentistica hardware necessaria. Ci sono norme necessarie a permettere un cablaggio standardizzato dall’infrastruttura di rete. Il modello di riferimento è basato su alcuni calcolatori che stanno su una rete.

• Rete LAN → local area network, rete che ha un’estensione geografica limitata. Copre con un raggio di 2 km circa.
• Rete MAN → ha una dimensione “metropolitana”. Rete in grado di risolvere i problemi di un insieme di cittadini. Dimensione intorno ai 5 km di raggio.
• Rete WAN → wide area network, reti molto estese di sviluppo logistico enorme. Reti a dimensione regionale, nazionale e continentale.
• Rete PAN → personal area network, a uso e consumo personale, ES: dispositivi bluetooth.
• Reti VPN → virtual private network, è una rete privata che consente la connessione ad una rete locale, consentendo tutti i privilegi di cui godono i dispositivi collegati alla rete.
• Rete ad hoc → rete costruita nel momento in cui si ha bisogno, ad esempio in situazioni di emergenza e situazioni belliche.

Una rete LAN si connette ad un armadio, di piano, che a sua volta si connetterà ad un armadio, di piano, che a sua volta si collega al “centro stella”. Dal centro stella entrano ed escono informazioni. Un armadio è un dispositivo che raccoglie tutti i dati provenienti da una rete. Se cade l’armadio di piano o di edificio si perdono tutte le connessioni LAN legate a quegli armadi.

Le reti universitarie si basano sul modello a centro stella e proprio nel centro stella presentano una vulnerabilità. Se cade il centro stella di una università crollano tutte le comunicazioni di quella determinata università.

Nell’armadio come primo oggetto incontriamo il patch panel, pannello nel quale vanno a finire tutti i cavi. È un apparato passivo quando non è alimentato elettricamente. Serve a mettere ordine fra i cavi, infatti è composto da porte numerate che rendono semplice trovare il guasto.

HUB → apparato attivo, ha lo scopo di moltiplicare le porte. Si può presentare un sovraccarico nel caso in cui vengano moltiplicate troppe porte. Un altro problema è che moltiplicando una porta ho il rischio che qualcuno possa prendere delle informazioni riservate.

Livello di collegamento

Livello di collegamento: l’unità minima che consideriamo prende il nome di frame. Il frame è l’unità informativa minima presente in questo collegamento. L’obiettivo di questo livello è di introdurre protocolli in grado di gestire mezzi di comunicazione condivisi. La frequenza è uno dei modi per condividere canali di comunicazione condivisa. Ogni canale ha una frequenza precisa.

L’efficacia c’è ma non l’efficienza poiché se un canale volesse smettere di trasmettere, la sua frequenza non può essere occupata da un altro canale. Nemmeno se il tempo venisse suddiviso sarebbe una soluzione efficiente.

Il primo protocollo nasce alle Hawaii, si decise di creare un meccanismo per permettere alle varie isole di comunicare fra di loro.

Ethernet → protocollo che ha come obiettivo di gestire un canale di comunicazione. “Ascolto il canale, se è libero trasmetto. Se c’è una collisione, zittisco”.

802.11 → protocollo wifi, se la distanza da dispositivo è elevata allora più lenta sarà la connessione.

Bluetooth → protocollo di collegamento che non si estende per grandi distanze.

Wi-max → ha coperture di km.

Indirizzo MAC è un codice identificativo che permette di andare a riconoscere un calcolatore all’interno di una rete LAN. Cambiando la scheda di rete del pc cambia anche il codice MAC. È composto da 48 bit. I primi 3 byte identificano la casa produttrice della scheda di rete, gli ultimi 3 identificano il numero della scheda di rete. In generale l’indirizzo MAC viene espresso in esadecimale.

SWITCH → apparato attivo, si trova nell’armadio di piano e delle volte in quello di edificio. Identifica l’host che è presente nella rete e a cui è destinato un certo pacchetto informativo, frame, utilizzando il protocollo ARP. Questo meccanismo consente solo a me di ricevere un certo pacchetto di informazione ed inoltre permette di dividere il dominio di collisione ovvero consente di trasmettere dati soltanto a quelli a cui servono, quindi limita le collisioni e le congestioni. Tuttavia, esistono delle tecniche che consentono di simulare l’indirizzo MAC di un altro calcolatore, sfruttando una debolezza del protocollo.

Livello di rete

Livello di rete: l’unità minima è il datagramma. Il problema è costruire un algoritmo in grado di creare il percorso che devono fare i datagrammi per passare dal mittente al destinatario.

Router → colui che indirizza. È un apparato attivo in grado di capire fino al livello rete. Ha una tabella di instradamento che consente di stabilire i percorsi.

Protocollo IP → internet protocol. Strettamente legato a IP è l’indirizzo IP. Protocollo IPv4 stabilisce un indirizzo IP pari a 32 bit mentre IPv6 128 bit. L’indirizzo IP identifica il calcolatore in rete.

Il cambio da v4 a v6 è dettato dalla necessità di avere un indirizzo IP per navigare in rete perché deve identificare il calcolatore in rete, lo fa anche l’indirizzo Mac ma solo dentro una rete LAN, l’indirizzo IP serve a risalire alla rete di appartenenza. Ogni macchina in rete ha un solo indirizzo IP. Non può accadere che due macchine abbiano nel mondo lo stesso indirizzo IP.

Dato che al giorno d’oggi abbiamo tantissimi dispositivi connessi, abbiamo bisogno di un indirizzo IP più lungo ed è da qui che nasce la necessità di passare al protocollo IPv6. Infatti 2¹²⁸ indirizzi riescono a coprire la necessità di attribuire un indirizzo univoco per tutti i dispositivi di rete. L’indirizzo IP conserva due informazioni: un’informazione della rete di appartenenza e l’informazione di qual è il computer di quella rete di appartenenza. L’indirizzo IP fu definito come in grado di identificare 5 classi di rete. Classe E