Reti di calcolatori

L'insegnamento presenterà le tecnologie e i protocolli alla base del funzionamento delle reti di calcolatori. Nella prima parte dell'insegnamento verranno discussi i fondamenti dei sistemi di rete, le reti locali, la rete Internet, con particolare riferimento ai protocolli di rete e di trasporto (IP).

1. Introduzione. Struttura e tipologie dei sistemi di elaborazione dell'informazione. Infrastrutture di calcolo e di servizi. Standard multilivello: l'esempio di ISO/OSI.
2. Introduzione alle reti locali. Motivazioni. Reti private e pubbliche; storia e filosofia di progetto. Tipi e architetture di reti private: LAN, MAN, WAN. Topologie: reti parzialmente o completamente connesse, gerarchiche, ad anello, a stella, a bus. Comunicazione: i concetti di instradamento, connessione, contesa. Il livello 1: cablaggi e proprietà fisiche della comunicazione in guida. Il livello 2: MAC e LLC. Gli standard IEEE.
3. Protocolli. Generalità. Il livello 3: Protocolli e caratteristiche di progetto. Organizzazione interna. Il livello 4: servizi offerti al livello trasporto. Confronto tra reti basate su circuito virtuale e reti basate su datagrammi.
4. Caso di studio: Internet Protocol. Il livello rete di IPv4. Indirizzi IP. Subnetting e Supernetting. Protocolli di controllo. ICMP. ARP, RARP. IPv6. Il preambolo IPv6 principale. Preamboli di estensione.
5. Algoritmi di Routing. Routing lungo il cammino minimo. Flooding. Routing basato sui flussi. Routing basato su vettori di distanza. Routing basato sullo stato dei canali. Broadcast routing. Multicast routing. Routing IP: OSPF. BGP. Internet multicasting.
6. Internetworking IP. Circuiti virtuali concatenati. Internetworking senza connessioni. Tunneling e gestione della frammentazione. Firewall. NAT.
7. Il servizio di trasporto. Elementi del protocollo di trasporto. Trasporto TCP/IP: Il modello di servizio TCP. Il protocollo TCP. Il protocollo UDP. Il preambolo del segmento TCP. Il preambolo UDP. Qualità del servizio. Primitive del servizio di trasporto.

Nella seconda parte dell'insegnamento verranno analizzati i livelli superiori del modello ISO/OSI, discutendo i principali protocolli applicativi e servizi per la rete Internet, e le tecniche per la programmazione distribuita.

1. Protocolli e sistemi applicativi client-server. Struttura dei servizi applicativi basati su TCP e UDP.
2. Protocolli applicativi per il funzionamento della rete IP. Protocolli BOOTP, DHCP. Modalità di assegnamento degli indirizzi IP. DNS. Naming. Concetto di dominio. Risoluzione dei nomi di dominio.
3. Applicazioni e servizi Internet. WWW, Electronic Mail, File Transfer, Remote Login. Descrizione e analisi dei protocolli HTTP, FTP, Telnet, SMTP, POP3.
4. Amministrazione di rete. Descrizione del protocollo SMNP per la gestione della rete.
5. Programmazione distribuita. Socket. Interfacce standard a livello socket e stream per Unix e Windows. Socket TCP e UDP. Socket C e Java. Socket concorrenti. Tecniche di integrazione tramite middleware. Remote Procedure Call (RPC). XML RPC.
6. Fondamenti del cloud computing.

Nella terza parte dell'insegnamento si svolgeranno prove in laboratorio che verteranno principalmente (i) sull'analisi sperimentale e configurazione dei principali protocolli e servizi per la rete Internet, (ii) sui concetti di programmazione distribuita appresi.