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1.2 Principi di base della rete
Internet
Una delle ragioni principali del
successo di Internet risiede senza dubbio nell'efficienza, semplicità
di uso e convenienza delle sue basi tecnologiche. Abbiamo visto cosa sia
una rete di computer in generale e quali siano le sue strutture o, per
dirla con la terminologia informatica, il suo hardware,
soffermandoci in particolare sulla struttura della rete Internet. Ma,
come è noto, nel mondo dell'informatica un ruolo altrettanto importante
è svolto dal livello logico, il software. In questo capitolo,
dunque, ci soffermeremo proprio su questo livello logico della rete, e
getteremo, anche da questo punto di vista, un'occhiata 'dentro la
scatola'.
Questa introduzione non ha la pretesa
di essere un manuale tecnico di internetworking, ma vuol fornire
al lettore alcune nozioni che dovrebbero far parte del bagaglio di
conoscenze di un utente 'esperto' della rete Internet. Un bagaglio
indispensabile per sfruttarne al meglio le potenzialità: sapere come
funzionano le cose, infatti, permette di individuare le cause di
eventuali problemi o malfunzionamenti, e, se non sempre di risolverli,
almeno di dare informazioni precise a chi dovrà intervenire.
Sarò costretto ad usare un certo
numero di sigle, con le quali vengono di norma designate le tecnologie
della rete. D'altra parte il lessico di Internet è popolato di sigle e
il navigatore esperto deve conviverci. Tutti i termini tecnici sono
comunque spiegati nel glossario, che vi invito a consultare quando i
vocaboli e le sigle usate non vi sono chiari.
1.2.1
Un linguaggio comune: il protocollo TCP-IP
Internet è uno strumento di
comunicazione. Uno strumento di comunicazione tra i computer, e tra gli
uomini che usano i computer interconnessi attraverso la rete.
Naturalmente i due soggetti in campo, computer e uomini, hanno esigenze
diverse, spesso contrastanti, che occorre tenere presenti per fare in
modo che la comunicazione vada a buon fine. Le tecnologie su cui si basa
Internet si sono evolute nel corso degli anni proprio per rispondere con
la massima efficienza a queste esigenze.
Il primo problema in ogni processo di
comunicazione è naturalmente la definizione di un linguaggio che
sia condiviso tra i diversi attori che comunicano; attori che, nel caso
di Internet, sono in primo luogo i computer. E i computer, come ben si
sa, pur usando tutti lo stesso alfabeto - il codice binario - 'parlano'
spesso linguaggi differenti e incompatibili. Fuori di metafora, computer
diversi usano sistemi operativi, codici di caratteri, strutture di dati,
che possono essere anche molto diversi. Per permettere la comunicazione
tra l'uno e l'altro è necessario definire delle regole condivise da
tutti. Questa funzione, nell'ambito della telematica, viene svolta dai protocolli.
Nel mondo diplomatico per
'protocollo' si intende una serie di regole di comportamento e di
etichetta rigidamente codificate, che permettono a persone provenienti
da diversi universi culturali di interagire senza creare pericolose
incomprensioni. Protocolli sono detti anche gli accordi o i trattati
internazionali. Queste accezioni del termine possono essere accolte per
metafora anche nell'ambito della telematica: un protocollo di
comunicazione definisce le regole comuni che un computer deve conoscere
per elaborare e inviare i bit attraverso un determinato mezzo di
trasmissione fisica verso un altro computer. Un protocollo dunque deve
specificare in che modo va codificato il segnale, in che modo far
viaggiare i dati da un nodo all'altro, in che modo assicurarsi che la
trasmissione sia andata a buon fine, e così via.
Nel caso di Internet, che
interconnette milioni di computer e di sottoreti, basati su ambienti
operativi e architetture hardware diverse, tali protocolli debbono
rispondere ad esigenze particolarmente complesse. E la storia stessa
della rete è stata scandita dallo sviluppo dei suoi protocolli
fondamentali. Il nucleo fondamentale, l'insieme di protocolli che
permettono il funzionamento di questo complesso e proteico sistema di
comunicazione telematico, viene comunemente indicato con la sigla TCP/IP,
che è un acronimo per Transmission Control Protocol/Internet
Protocol.
Possiamo affermare che una delle
ragioni del successo di Internet risiede proprio nelle caratteristiche
del suo protocollo di comunicazione. In primo luogo il TCP/IP è
indipendente dal modo in cui la rete è fisicamente realizzata: una rete
TCP/IP può appoggiarsi indifferentemente su una rete locale, su una
linea telefonica, su un cavo in fibra ottica, su una rete di
trasmissione satellitare... e così via. È anzi progettato
esplicitamente per integrare facilmente diverse tecnologie hardware in
un'unica struttura logica di comunicazione.
In secondo luogo il TCP/IP è un
protocollo di comunicazione che risolve in modo molto efficiente i
problemi tecnici di una rete geografica eterogenea come è Internet:
- sfruttare
al meglio le risorse di comunicazione disponibili;
- permettere
un indirizzamento efficiente e sicuro dei computer collegati, anche
se questi sono diversi milioni;
- garantire
con la massima sicurezza il buon fine della comunicazione;
- permettere
lo sviluppo di risorse e servizi di rete evoluti e facilmente
utilizzabili dall'utente.
E infine, ma non secondariamente, TCP/IP
è un open standard, le cui specifiche sono liberamente
utilizzabili da chiunque. Questo ha permesso il rapido diffondersi di
implementazioni per ogni sistema operativo e piattaforma esistente,
implementazioni spesso distribuite gratuitamente o integrate in modo
nativo nel sistema stesso.
1.2.2 Lo scambio dei dati: ad ogni
computer il suo indirizzo
La trasmissione dei dati e la
gestione del traffico tra i vari computer in una rete TCP/IP sono
governati dall'Internet Protocol (IP). Il
protocollo IP ha il compito di impacchettare i dati in uscita e di
inviarli, trovando la strada migliore per arrivare ad un particolare
computer tra tutti quelli connessi alla rete. Le informazioni necessarie
a questo fine sono inserite in una intestazione (header) IP che
viene aggiunta ad ogni pacchetto di dati.
La tecnica di inviare i dati
suddivisi in pacchetti (detti anche datagrammi) recanti
tutte le informazione sulla loro destinazione è una caratteristica
delle reti di tipo TCP/IP, che sono dette reti a commutazione di
pacchetto. In questo modo è possibile usare lo stesso tratto di
cavo fisico per far passare molte comunicazioni diverse, sia che
provengano da più persone che operano sullo stesso computer, sia che
provengano da più computer collegati a quel tratto di rete. Mai nessuno
occuperà un certo tratto di rete fisica per intero, come invece avviene
nella comunicazione telefonica. Questa tecnica di trasmissione dei dati
permette una grande efficienza nella gestione dei servizi di rete:
infatti se per una qualche ragione una singola sessione di invio si
interrompe, il computer emittente può iniziare un'altra transazione,
per riprendere in seguito quella iniziale. E occorre ricordare che, per
un computer, interruzione vuol dire pochi millesimi di secondo di
inattività!
Il secondo compito del protocollo IP
è l'invio dei dati per la via migliore. Per fare in modo che la
comunicazione tra gli host vada a buon fine è necessario che ogni
singolo computer abbia un indirizzo univoco, che lo identifichi
senza alcuna ambiguità, e che indichi la via per raggiungerlo tra i
milioni di altri host della rete. A questo fine viene impiegato uno schema
di indirizzamento dei computer collegati in rete, che si basa su un
sistema di indirizzi numerici.
Ogni computer su Internet, infatti,
è dotato di un indirizzo numerico costituito da quattro byte, ovvero da
quattro sequenze di 8 cifre binarie. Normalmente esso viene
rappresentato in notazione decimale come una sequenza di quattro numeri
da 0 a 255 (tutti valori decimali rappresentabili con 8 bit), separati
da un punto; ad esempio:
151.100.20.17
Questi indirizzi numerici hanno una
struttura ben definita. Come abbiamo detto Internet è una rete che
collega diverse sottoreti. Lo schema di indirizzamento rispecchia questa
caratteristica: in generale la parte sinistra dell'indirizzo indica una
certa sottorete nell'ambito di Internet, e la parte destra indica il
singolo host di quella sottorete.
Per capire meglio lo schema di
indirizzamento di Internet basta pensare alla struttura di un normale
indirizzo postale. Lo scriviamo come nei paesi anglosassoni, con il
numero civico prima: 2, Vicolo Stretto, Roma, Italia. Anche qui abbiamo
quattro blocchi di informazioni: 'Vicolo Stretto, Roma, Italia' svolge
la funzione di un indirizzo di rete, '2' corrisponde all'indirizzo del
computer.
L'analogia con il sistema postale è
in realtà molto più profonda di quanto non potrebbe sembrare. Infatti
il sistema di recapito dei pacchetti di dati attraverso la rete è
funzionalmente simile al modo in cui un servizio postale tradizionale
organizza il recapito delle lettere (anche queste in fondo sono
pacchetti di dati). Pensiamo al sistema postale: quando imbuchiamo una
lettera questa arriva all'ufficio postale locale; se la lettera reca
sulla busta un indirizzo di destinazione di competenza di un altro
ufficio postale, sarà inviata a quell'ufficio postale, che si
preoccuperà di recapitarla al destinatario. Naturalmente l'ufficio
postale locale non conosce gli indirizzi di tutti gli altri uffici
postali locali del mondo. Se una lettera è indirizzata ad esempio in
Francia, l'ufficio locale la spedirà prima all'ufficio nazionale delle
poste, che a sua volta manderà tutta la corrispondenza indirizzata alla
Francia al suo omologo francese, il quale farà procedere la nostra
lettera verso l'ufficio postale locale, che infine la recapiterà al
destinatario.
Anche Internet funziona così. Quando
infatti il protocollo IP di un computer riceve dei dati da inviare ad un
certo indirizzo, per prima cosa guarda alla parte dell'indirizzo che
specifica la rete. Se l'indirizzo di rete è quello della rete locale, i
dati sono inviati direttamente al computer che corrisponde
all'indirizzo. Se invece l'indirizzo di rete è esterno, i dati vengono
inviati ad un computer speciale denominato gateway o router
che gestisce il traffico di interconnessione (quello, cioè, diretto
verso altre sottoreti), proprio come l'ufficio postale gestisce il
recapito delle lettere.
Ogni router ha in memoria un elenco
(detto tabella di routing) degli indirizzi dei router competenti
per le altre sottoreti che conosce direttamente, più uno per le
destinazioni di cui non ha diretta conoscenza. Quando riceve un
pacchetto di dati da uno dei computer della sua sottorete, il router
legge l'intestazione IP, dove è segnato l'indirizzo di destinazione, e
poi lo invia al router competente per quell'indirizzo, che a sua volta
lo trasmetterà al computer a cui esso era destinato.
L'assegnazione effettiva degli
indirizzi di rete viene curata da un organismo internazionale, l'Internet
Assigned Number Authority (IANA), il quale a sua volta delega ad
enti nazionali la gestione degli indirizzi di rete nei vari paesi. In
Italia tale gestione è curata dalla Registration Authority italiana,
che fa capo al CNR (ed è dunque funzionalmente collegata al Ministero
dell'università e della ricerca scientifica e tecnologica), in base
alle indicazioni fornite dalla Naming Authority italiana (che opera in
stretto rapporto con il Ministero delle poste e delle
telecomunicazioni). Tutte le indicazioni del caso, compresi i moduli
necessari alla richiesta di registrazione per nuovi nomi di dominio,
sono disponibili alla URL http://www.nic.it/RA.
Fino al 1998 questo lavoro era svolto nell'ambito del GARR, ma
l'espansione commerciale della rete Internet sta progressivamente
portando anche in Italia a uno svincolamento delle procedure centrali di
gestione della rete dal solo mondo della ricerca universitaria.
Naturalmente la cura degli indirizzi
di ogni singolo host è affidata ai gestori (o meglio system manager)
delle varie reti. Ed è ovviamente importante che gli indirizzi
assegnati ai vari host siano diversi l'uno dall'altro.
Una conseguenza del complicato (ma
efficiente) schema di indirizzamento di Internet è che gli indirizzi
sono limitati. Con gli attuali ritmi di crescita di Internet si corre
seriamente il rischio di esaurire entro pochi anni tutti gli indirizzi
disponibili. Per questa ragione è stata sviluppata recentemente una
versione evoluta del protocollo IP, denominata 'IP Next Generation' o
'IP 6', basata, come si è accennato, su un sistema di indirizzamento a
128 bit. Le possibili combinazioni sono decisamente al di là del numero
di abitanti del pianeta. Il nuovo protocollo IPNG è tra quelli inclusi
nelle sperimentazioni di Internet II.
1.2.3
Spedire dati a pacchetti
Internet, si è detto, è una rete a
commutazione di pacchetto. Questo significa che i dati sulla rete
viaggiano in blocchi di dimensione definita: un datagramma IP per
default occupa 1500 byte. Ma è chiaro che assai raramente i dati
scambiati dagli utenti di Internet avranno dimensioni pari o inferiori a
quelli dei piccoli pacchetti IP.
Ad ovviare a questi limiti interviene
il protocollo che gestisce l'organizzazione dei dati e il controllo
della trasmissione, il Transmission Control Protocol (TCP). Se la
dimensione del blocco di dati da inviare eccede la dimensione di un
singolo pacchetto (come avviene di norma) il TCP è in grado di
suddividerlo, in fase di invio, in una catena di pacchetti, e di
ricomporlo in fase di ricezione.
Quando il modulo TCP riceve dei dati
da trasmettere da parte di una certa applicazione del livello superiore,
suddivide il flusso di dati in una sequenza di pacchetti; ad ogni
pacchetto viene aggiunta una intestazione (TCP header) che ne
specifica il numero d'ordine e il tipo di applicazione che lo ha
prodotto. In questo modo il TCP ricevente sarà in grado di ricomporre i
dati nella loro sequenza originaria e di passarli alla applicazione
giusta.
Ma il TCP svolge anche un'altra
importante funzione, come il nome stesso suggerisce: assicura che la
trasmissione dei dati vada a buon fine, esercitando un controllo sulla
comunicazione.
Per fare questo il modulo TCP del
computer A che invia stabilisce un contatto diretto con il suo
pari (peer in termini tecnici) nell'host B che riceve. La
comunicazione inizia con una richiesta rivolta da A a B di
prepararsi a ricevere dati. In caso di risposta positiva A inizia
il trasferimento del primo segmento di dati, e poi attende che B
invii un segnale di conferma di aver ricevuto tutti i dati inviati. Se
questo non avviene o se B dichiara di avere ricevuto solo una
parte dei dati inviati, A ritrasmette il segmento perduto.
Naturalmente questo schema semplifica
il vero funzionamento delle transazioni TCP, e offre un'idea solo
teorica delle comunicazioni in rete. L'essenziale è tuttavia che un
meccanismo di questo tipo permette alla maggior parte delle
comunicazioni su Internet di andare a buon fine; se pensate che ogni
giorno avvengono in rete miliardi di transazioni, vi potrete rendere
conto della efficienza e dell'importanza di questo sistema.
Il metodo di indirizzamento numerico
dell'Internet Protocol, sebbene sia molto efficiente dal punto di vista
dei computer, che macinano numeri, è assai complicato da maneggiare per
un utente. Ricordare le varie sequenze numeriche corrispondenti agli
indirizzi dei computer a cui ci si intende connettere può essere molto
noioso, come lo sarebbe dover ricordare a memoria tutti i numeri
telefonici dei nostri amici e conoscenti. Per questo sono nate le
agende: se voglio telefonare a Gino, cerco sulla mia agenda, magari
elettronica, il suo nome e leggo il suo numero di telefono. Pensate,
poi, quanto sarebbe comodo dire al telefono "voglio telefonare a
Gino" e sentire il telefono comporre da solo il numero. Proprio al
fine di facilitare l'impiego della rete da parte degli utenti è stato
sviluppato un sistema di indirizzamento simbolico, che funziona
in modo simile: si chiama Domain Name Service (DNS).
Attraverso il DNS ogni host di
Internet può essere dotato di un nome (domain name), composto da
stringhe di caratteri. Tali stringhe, a differenza dell'indirizzo
numerico, possono essere di lunghezza illimitata. È evidente che per un
utente utilizzare dei nomi simbolici è molto più semplice e intuitivo
che maneggiare delle inespressive sequenze di numeri. Ad esempio,
all'host 151.100.20.152 corrisponde il seguente nome: crilet.let.uniroma1.it.
Come si può vedere, anche i nomi
sono sequenze di simboli separati da punti. Questa articolazione
rispecchia la struttura gerarchica del Domain Name Service. Esso
suddivide l'intera rete in settori, denominati domini, a loro
volta divisi in sottodomini, e così via per vari livelli; ogni
sottodominio fa parte del dominio gerarchicamente superiore: alla base
della piramide ci sono i singoli host.
L'identificativo di un host riassume
le varie gerarchie di domini a cui appartiene: ogni sottostringa
rappresenta o un dominio, o un sottodominio, o il nome del computer. Ma
l'ordine di scrittura è inverso all'ordine gerarchico! Suona
complicato, ma non lo è. Vediamo più da vicino il nostro esempio.
La parte di indirizzo più a destra
nella stringa indica il dominio più alto della gerarchia, nel nostro
caso 'it'. In genere, il livello più alto identifica il paese o, per
gli Stati Uniti, il tipo di ente che possiede il computer in questione.
Gli altri livelli della gerarchia, muovendosi da destra a sinistra,
scendono per i vari sottodomini fino ad identificare uno specifico host.
Così, nel caso sopra considerato 'uniroma1' si riferisce al dominio di
rete dell'Università di Roma 'La Sapienza'; 'let' si riferisce al
sottodominio della facoltà di Lettere di questa università, e infine
'crilet' è il nome del singolo host, che nel nostro caso prende il nome
dal Centro Ricerche Informatica e Letteratura. Dunque un nome simbolico
fornisce all'utente dotato di un minimo di esperienza una serie di
informazioni che possono essere molto utili.
Il numero e le sigle dei domini di
primo livello sono fissati a livello internazionale e vengono gestiti da
appositi organismi. Nell'ambito di ogni dominio di primo livello possono
essere creati un numero qualsiasi di sottodomini, anche se ogni autorità
nazionale di gestione del DNS può imporre delle regole particolari.
Quando il DNS è stato sviluppato,
Internet era diffusa, salvo rare eccezioni, solo negli Stati Uniti. Per
questa ragione la rete venne suddivisa in sei domini, le cui sigle si
caratterizzavano per il tipo di ente o organizzazione che possedeva gli
host e le reti ad essi afferenti:
- EDU:
università ed enti di ricerca
- COM:
organizzazioni commerciali
- GOV:
enti governativi
- MIL:
enti militari
- NET:
organizzazioni di supporto e di gestione della rete
- ORG:
organizzazioni ed enti di diritto privato non rientranti nelle
categorie precedenti, come enti privati no profit,
associazioni, organizzazioni non governative.
Quando la rete ha cominciato a
diffondersi a livello internazionale sono stati creati altri domini di
primo livello, suddivisi per nazioni: questi domini usano delle sigle
che spesso (ma non sempre) corrispondono alle sigle delle targhe
internazionali. L'Italia, come si può evincere dal nostro esempio, è
identificata dalla sigla 'IT', l'Inghilterra dalla sigla 'UK', la
Francia da 'FR', la Germania 'DE' e così via.
Dal punto di vista tecnico il Domain
Name Service è costituito da un sistema di database distribuiti nella
rete chiamati name server, che sono collegati tra loro. Ogni
dominio e ogni sottodominio ha almeno un name server di riferimento.
Quest'ultimo svolge la funzione di tradurre i nomi in indirizzi numerici
per conto degli host o di altri name server. Infatti la comunicazione
effettiva tra gli host avviene sempre attraverso gli indirizzi numerici.
La traduzione viene chiamata tecnicamente risoluzione.
Quando un host (sollecitato da un
utente o da una applicazione) deve collegarsi ad un altro host che ha un
determinato nome simbolico, ad esempio sunsite.dsi.unimi.it,
chiede al proprio name server locale di tradurre il nome simbolico nel
corrispondente indirizzo numerico. Il name server locale va a vedere
nella sua tabella se ha l'informazione richiesta. In caso positivo
risponde all'host che lo ha interpellato, fornendo il corrispondente
indirizzo numerico, altrimenti chiede ad un altro name server (detto
name server di primo livello). La scelta di questo 'super-aiutante' è
determinata dal dominio di primo livello dell'indirizzo da risolvere
('it', nel nostro caso). I name server di primo livello vengono detti authoritative
name server. Essi possono sia rispondere direttamente, sia dirottare
la richiesta a degli altri name server (questa volta di secondo
livello). Il processo può continuare per vari sottolivelli, finché non
viene risolto per intero l'indirizzo dell'host cercato.
Intelligentemente, nel fare questo lavoro di interrogazione il nostro
name server locale si annota gli indirizzi che ha conosciuto, in modo
che le future richieste possano essere risolte immediatamente.
Grazie a questo meccanismo il DNS è
sempre aggiornato: infatti la responsabilità di aggiornare i singoli
name server è automatica e decentralizzata e non richiede una autorità
centrale che tenga traccia di tutti i milioni di host computer collegati
a Internet.
Come avviene per gli indirizzi, la
gestione del sistema DNS in un dominio di primo livello viene affidata a
degli enti specifici. Questi enti hanno il compito di assegnare i nomi
di sottodominio e di host, curando attentamente che non esistano
omonimie; essi inoltre debbono occuparsi di gestire il database
principale del dominio di cui sono responsabili, e dunque di garantire
il funzionamento del DNS a livello globale. In Italia l'ente che
effettua la gestione del DNS primario è il medesimo che assegna gli
indirizzi di rete numerici, la già ricordata Registration Authority,
collegata al CNR e dunque - attraverso il MURST - al Governo. Anche
negli Stati Uniti la gestione dei nomi veniva controllata da una agenzia
federale. Ma la crescita della rete e la sua commercializzazione ha
fatto di questa attività tecnico/amministrativa una possibile fonte di
profitto. Per questo la sua gestione è stata recentemente privatizzata
e assegnata ad una serie di società concessionarie, che impongono delle
tariffe sulla registrazione di un nome e sulla sua associazione ad un
indirizzo.
1.2.5
Le applicazioni di rete e l'architettura client/server
Come sappiamo Internet offre
all'utente una molteplicità di servizi e di applicazioni che facilitano
l'uso della rete e lo scambio o il reperimento di informazioni. Si va
dalla navigazione nella pagine web allo cambio di posta elettronica e
file, fino alla diffusione in tempo reale di informazione multimediale.
Ogni singolo servizio di rete Internet si basa su un dato protocollo,
specifico di quel particolare servizio, che a sua volta si appoggia a
TCP/IP per trasmettere i dati. Ma come funzionano le varie applicazioni
che complessivamente sono presenti su Internet?
I servizi telematici di Internet si
basano su una particolare modalità di interazione, denominata
tecnicamente architettura client-server. Con tale formula
si indica in generale una applicazione informatica che è costituita da
due moduli interagenti ma distinti, che collaborano tra loro per
eseguire un certo compito richiesto dall'utente.
Il client è un
programma dotato di una interfaccia che consente all'utente di
specificare le richieste di reperimento, elaborazione e visualizzazione
dei dati, e si occupa di reperire, richiedere e presentare i dati
conservati dal server, di cui deve anche conoscere il nome
o l'indirizzo. Quest'ultimo invece si occupa solo dell'archiviazione e
dell'invio dei dati al client che li ha richiesti. Durante una
connessione il client, in seguito ad una azione dell'utente o a un
evento programmato, invia una richiesta al server. Questo riceve la
richiesta, verifica che siano soddisfatte le condizioni per esaudirla
(autorizzazione all'accesso, correttezza sintattica del messaggio,
etc.), e provvede ad agire di conseguenza, inviando i dati richiesti,
eventualmente dopo averli sottoposti a dei processi di elaborazione.
Quando i dati arrivano al client che li aveva richiesti, essi vengono
ulteriormente elaborati al fine della loro presentazione, dopodiché il
sistema si rimette in condizione di attesa.
Schema
di una transazione client-server
Normalmente client e server sono
installati su macchine diverse: il primo si trova sul computer locale
utilizzato dall'utente finale (che ha quindi bisogno di conoscere il
funzionamento della sua interfaccia). Il secondo si trova sul sistema
remoto, e le sue operazioni sono del tutto invisibili all'utente, a meno
che non si verifichi qualche errore o difetto di esercizio. Tuttavia
nulla impedisce che entrambi i moduli si trovino sulla stessa macchina
(questo avviene normalmente in tutte le macchine che ospitano i
programmi server).
Affinché l'interazione tra client e
server possa essere effettuata, è necessario che entrambi utilizzino un
linguaggio comune, ovvero un protocollo applicativo. Su Internet vengono
utilizzati numerosi protocolli specifici delle applicazioni, uno per
ogni servizio di rete: abbiamo ad esempio il Simple Mail Transfer
Protocol (SMTP) per la posta elettronica, il File Transfer
Protocol (FTP) per il trasferimento di file tra host, e il
protocollo su cui si basa World Wide Web, denominato Hyper-Text
Transfer Protocol (HTTP). Ovviamente tutti questi protocolli
applicativi debbono appoggiarsi sui protocolli di rete TCP/IP e sul DNS
per poter effettivamente scambiare richieste e messaggi attraverso la
rete.
1.2.6
La tipologia delle connessioni di rete
Alla luce di quanto abbiamo visto in
questo e nel precedente capitolo, possiamo individuare le seguenti tre
condizioni affinché un computer sia collegato alla rete:
- la
predisposizione di una infrastruttura fisica di collegamento e dei
relativi dispositivi;
- l'installazione
e la configurazione dei software che implementano i protocolli
TCP/IP;
- l'installazione
e la configurazione dei software client e server per i servizi di
rete a cui si desidera accedere o che si intende fornire.
Il conseguimento di queste condizioni
richiede diverse procedure a seconda del tipi di collegamento di cui si
dispone.
Il collegamento di un computer può
essere basato su diverse infrastrutture hardware. In generale possiamo
suddividere tutti questi diversi sistemi e apparati in due categorie
principali:
- collegamenti
diretti con linee di trasmissione dedicate
- collegamenti
temporanei con linee di trasmissione commutate
La connessione diretta ad Internet
implica dei costi di investimento iniziali e di gestione piuttosto alti,
in genere non alla portata del singolo utente, e interessa normalmente
enti e aziende che vogliono entrare in rete come fornitori di
informazioni e servizi.
Le connessioni temporanee invece sono
assai meno costose, e vengono di norma utilizzate da tutti quegli utenti
che utilizzano la rete per periodi limitati e solo come ricettori di
informazioni. In questo ambito l'ultimo decennio ha visto una vera e
propria rivoluzione.
Internet, abbiamo ricordato più
volte, è una rete costituita da un insieme di reti interconnesse. Per
collegamento diretto si intende appunto l'inserimento di un computer
all'interno di una di queste sottoreti locali, o la creazione di una
nuova sottorete collegata ad Internet.
Nel primo caso il procedimento è
abbastanza semplice. Poiché esiste già una rete connessa ad Internet,
è sufficiente aggiungere un computer a tale rete, e assegnare al nuovo
host un indirizzo libero. Per indirizzo libero si intende uno degli
indirizzi disponibili per la rete in questione non utilizzato da nessun
altro host. Naturalmente questa operazione è possibile solo se il
numero di computer collegati non ha esaurito il numero massimo di host
consentiti dal tipo di indirizzo IP.
Nel secondo caso il procedimento è
un po' più complesso. In primo luogo occorre richiedere ad un fornitore
di connettività abilitato (provider) la possibilità di allacciare una
nuova sottorete. L'accesso normalmente viene affittato, ed ha costi
variabili a seconda della larghezza di banda - ovvero della capacità
dei cavi - e del numero di nuovi host che si intende avere. In secondo
luogo occorre affittare o acquistare un cavo fisico che colleghi la
nuova rete a quella del fornitore di accesso scelto. Si noti che non
necessariamente la funzione di fornitore di accesso e quella di
fornitore di cavo coincidono. In Italia ad esempio, per il momento,
l'unico fornitore di infrastrutture fisiche è la Telecom Italia, mentre
i fornitori di accesso commerciali sono diversi.
Per collegare la nuova sottorete ad
Internet è necessario avere un computer speciale che viene chiamato Internet
router o Internet gateway. Questo dispositivo è il terminale
del cavo di collegamento dedicato, ed è a sua volta collegato al router
della rete del fornitore, già connesso ad Internet. Il traffico in
entrata e uscita dalla nostra rete passerà attraverso questo
'cancello'.
Schema di un
collegamento diretto
Le infrastrutture di rete usate nelle
interconnessioni vanno dal cavo Ethernet o Token-ring, usati all'interno
delle piccole sottoreti locali, fino alle dorsali continentali in fibra
ottica. Come si diceva, i protocolli TCP/IP sono sostanzialmente
indipendenti dalla tipologia dell'hardware usato nella connessione.
Naturalmente dopo avere predisposto
il collegamento fisico, bisognerà installare e configurare su tutti i
computer che si vorrà collegare i driver TCP/IP (assegnando
l'indirizzo IP) e i vari software client o server che si desidera
utilizzare.
In alternativa, è possibile anche
assegnare un nome di dominio ai computer, richiedendolo all'autorità
competente per l'assegnazione e registrandolo presso un DNS. Di norma
tutti i fornitori di connettività a terzi si occupano delle pratiche
necessarie a tale fine. Si noti che è possibile anche avere più di un
nome di dominio per un singolo host. Infatti il DNS consente di
associare più indirizzi simbolici ad uno stesso indirizzo IP. In questo
modo lo stesso computer può rispondere, eventualmente fornendo diversi
servizi, a più di un nome. A seconda del tipo di connettività che si
possiede è anche possibile installare e gestire un sistema di DNS
locale, che effettui la risoluzione dei nomi assegnati agli host della
rete.
Le operazioni di configurazione e di
manutenzione di una rete non sono propriamente semplici. È necessario
dunque disporre di figure professionali specifiche, gli amministratori
di rete, che garantiscano la funzionalità della rete e che sappiano
intervenire nel caso di problemi.
Fino a pochi anni fa l'utente finale
che non aveva accesso ai centri di calcolo di enti e università dotate
di collegamento diretto, poteva utilizzare i servizi di rete solo in via
indiretta, collegandosi (via modem) ad un host mediante un software di
emulazione terminale, e usando i programmi di rete installati su tale
macchina (esattamente come su Internet avviene con il collegamento
telnet).
A partire dall'inizio degli anni 90
questo tipo di 'collegamenti mediati' è stato completamente rimpiazzato
da una modalità di connessione assai più avanzata, che permette di
collegare pienamente alla rete un computer anche senza disporre di linee
dedicate. A tale fine sono stati sviluppati due protocolli: il Serial
Line Internet Protocol (SLIP), poco efficiente e ormai in
disuso, e il Point-to-Point Protocol (PPP), attualmente
utilizzato dalla maggioranza degli utenti Internet.
Il PPP permette di stabilire in modo
dinamico una connessione TCP/IP piena utilizzando un collegamento di
tipo 'punto/punto', che connette direttamente una macchina chiamante a
un host gia connesso in rete. Rientrano in questo tipo di collegamenti
le linee parallele, le linee seriali e il loro successore Universal
Serial Bus (USB). Poiché attraverso queste linee è possibile
connettere un computer ad una linea telefonica commutata (analogica o
digitale), il protocollo PPP consente di collegare un computer alla rete
anche senza disporre di una infrastruttura di rete dedicata e
permanente. In effetti di norma esso viene utilizzato proprio per
effettuare collegamenti Internet mediante modem e linea telefonica
analogica, o adattatore ISDN e linea telefonica digitale.
Schema di un
collegamento PPP su linea commutata
Il PPP è un protocollo che si basa
su una interazione client-server. Il server PPP viene installato su un
computer dotato di una connessione diretta ad Internet e di una serie di
modem connessi ad altrettante linee telefoniche. Esso inoltre deve avere
a disposizione un certo 'pacchetto' di indirizzi IP disponibili. Il PPP
infatti consente l'assegnazione dinamica degli indirizzi IP: quando un
utente effettua la connessione, riceve un indirizzo che rimane assegnato
al suo computer solo per il tempo della connessione, e che rimane poi
libero per altri utenti.
Il client PPP invece risiede sul
computer che 'chiede' il collegamento. Tutti i sistemi operativi moderni
ne sono dotati, e dispongono di interfacce notevolmente semplificate per
configurare i parametri necessari alla connessione, alla portata anche
di utenti inesperti.
Esso si occupa di effettuare la
telefonata al server e di gestire le transazioni di autenticazione: ogni
client infatti è associato ad una coppia nome utente/password che gli
permette di utilizzare i servizi del fornitore di accesso. Fintanto che
la connessione rimane attiva, il computer chiamante diviene un nodo
della rete a tutti gli effetti, con un suo indirizzo e dunque visibile
dagli altri nodi. In teoria è possibile anche fornire dei servizi di
rete, anche se a tale fine un computer dovrebbe essere sempre in linea.
Poiché il collegamento con linea commutata si paga in ragione del tempo
(almeno in tutte le nazioni europee) anche se la chiamata è urbana,
mantenere aperta una connessione per periodi prolungati fa
immediatamente alzare i costi delle bollette ben oltre le (pur care)
tariffe dei collegamenti permanenti. Inoltre la linea commutata viene
usata anche per le normali chiamate vocali, e dunque non può essere
occupata troppo a lungo.
Ma soprattutto la connessione su
linea telefonica commutata presenta dei forti limiti in termini di
velocità. Le linee analogiche permettono di arrivare con i modem più
moderni ed efficienti (quelli dotati del protocollo V90) alla velocità
teorica di circa 50 mila bps in entrata e 33 mila bps in uscita. Questi
limiti, a dire il vero, si fanno sentire anche se il computer viene
utilizzato per accedere ai servizi di rete. Infatti, la trasmissione di
informazioni multimediali richiede lo spostamento di centinaia o
migliaia di kilobyte, che, anche alle velocità massime attualmente
supportate dalle connessioni via modem, obbligano ad attese molto
lunghe.
Un'alternativa più efficiente alla
comunicazione su linee telefoniche analogiche è rappresentata dalla già
citata tecnologia ISDN (Integrated Services Digital Network). Si
tratta di un sistema di trasmissione digitale che si basa sul normale
doppino telefonico e su speciali adattatori denominati ISDN Terminal
Adaptor, e impropriamente chiamati 'modem ISDN'. L'accesso base ISDN
è costituito da una coppia di linee a 64 mila bps, che consentono anche
da una utenza domestica di arrivare a una velocità massima di 128 mila
bps. I costi telefonici di questo accesso sono ormai allineati a quelli
delle linee analogiche in tutti i paesi europei, mentre gli
abbonamenti presso i provider di servizi Internet sono talvolta
leggermente più cari.
La commercializzazione di ISDN ha
subito molti ritardi, e solo oggi sta iniziando a diffondersi,
specialmente presso l'utenza professionale. Paradossalmente, il ritardo
con cui è stata introdotta ha reso ISDN una tecnologia 'anziana' prima
ancora che il suo impiego uscisse dalla fase sperimentale. I servizi di
rete multimediali, infatti, richiedono già ora risorse assai più
elevate. Una possibile soluzione, scartata per motivi di costi (almeno
per ora) l'opportunità di cablare in fibra ottica anche le abitazioni
private, potrà venire della tecnologia ADSL (Asymmetric Digital
Subscriber Line, Linea Utente Digitale Asimmetrica). Sfruttando
intensamente le tecniche di compressione dei dati, ADSL permette di
ricevere dati a 8 milioni di bps e di inviare a 1 milione di bps (per
questo viene definita 'asimmetrica') attraverso i normali cavi
telefonici a doppino di rame. Inoltre ADSL, a differenza di ISDN, non è
una linea commutata, ma permette di realizzare a basso costo un
collegamento permanente, restando comunque in grado di veicolare
comunicazioni vocali. La sua sperimentazione in alcune città è appena
iniziata e si prevede che entro breve potrà essere commercializzata.
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