Networking e comunicazione
Il campo del networking e della comunicazione include l’analisi, la progettazione, l’implementazione e l’uso di reti locali, wide-area e mobili che collegano i computer insieme. Internet in sé è una rete che rende fattibile per quasi tutti i computer del mondo per comunicare.
Una rete di computer collega i computer insieme tramite una combinazione di segnali luminosi a infrarossi, trasmissioni di onde radio, linee telefoniche, cavi televisivi e collegamenti satellitari. La sfida per gli informatici è stata quella di sviluppare protocolli (regole standardizzate per il formato e lo scambio di messaggi) che consentano ai processi in esecuzione su computer host di interpretare i segnali che ricevono e di impegnarsi in “conversazioni” significative al fine di svolgere compiti per conto degli utenti. I protocolli di rete includono anche il controllo del flusso, che impedisce a un mittente di dati di inondare un ricevitore di messaggi che non ha tempo per elaborare o spazio per archiviare, e il controllo degli errori, che comporta il rilevamento degli errori di trasmissione e la rispedizione automatica dei messaggi per correggere tali errori. (Per alcuni dettagli tecnici del rilevamento e della correzione degli errori, vedere teoria dell’informazione.)
La standardizzazione dei protocolli è uno sforzo internazionale. Poiché sarebbe altrimenti impossibile per diversi tipi di macchine e sistemi operativi comunicare tra loro, la preoccupazione principale è stata che i componenti del sistema (computer) siano “aperti.”Questa terminologia deriva dagli standard di comunicazione open systems interconnection (open), stabiliti dall’Organizzazione internazionale per la standardizzazione. Il modello di riferimentoSI specifica gli standard del protocollo di rete in sette livelli. Ogni livello è definito dalle funzioni su cui si basa dal livello sottostante e dai servizi che fornisce al livello sopra di esso.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Nella parte inferiore del protocollo si trova il livello fisico, contenente regole per il trasporto di bit attraverso un collegamento fisico. Il livello di collegamento dati gestisce “pacchetti” di dati di dimensioni standard e aggiunge affidabilità sotto forma di bit di rilevamento degli errori e controllo del flusso. I livelli di rete e trasporto interrompono i messaggi nei pacchetti di dimensioni standard e li indirizzano verso le loro destinazioni. Il livello di sessione supporta le interazioni tra le applicazioni su due macchine comunicanti. Ad esempio, fornisce un meccanismo con cui inserire checkpoint (salvando lo stato corrente di un’attività) in un trasferimento di file lungo in modo che, in caso di errore, solo i dati dopo l’ultimo checkpoint debbano essere ritrasmessi. Il livello di presentazione riguarda le funzioni che codificano i dati, in modo che i sistemi eterogenei possano impegnarsi in una comunicazione significativa. Al più alto livello ci sono protocolli che supportano applicazioni specifiche. Un esempio di tale applicazione è il file Transfer protocol (FTP), che regola il trasferimento di file da un host a un altro.
Lo sviluppo di reti e protocolli di comunicazione ha anche generato sistemi distribuiti, in cui i computer collegati in una rete condividono i dati e le attività di elaborazione. Un sistema di database distribuito, ad esempio, ha un database diffuso tra (o replicato in) diversi siti di rete. I dati vengono replicati nei “siti mirror” e la replica può migliorare la disponibilità e l’affidabilità. Un DBMS distribuito gestisce un database i cui componenti sono distribuiti su più computer di una rete.
Una rete client-server è un sistema distribuito in cui il database risiede su un computer (il server) e gli utenti si connettono a questo computer tramite la rete dai propri computer (i client). Il server fornisce dati e risponde alle richieste di ciascun client, mentre ciascun client accede ai dati sul server in modo indipendente e ignorante della presenza di altri client che accedono allo stesso database. I sistemi client-server richiedono che le singole azioni da più client alla stessa parte del database del server siano sincronizzate, in modo che i conflitti vengano risolti in modo ragionevole. Ad esempio, le prenotazioni aeree vengono implementate utilizzando un modello client-server. Il server contiene tutti i dati sui prossimi voli, come le prenotazioni in corso e le assegnazioni dei posti. Ogni cliente desidera accedere a questi dati allo scopo di prenotare un volo, ottenere l’assegnazione di un posto e pagare il volo. Durante questo processo, è probabile che due o più richieste del cliente vogliano accedere allo stesso volo e che rimanga solo un posto da assegnare. Il software deve sincronizzare queste due richieste in modo che il posto rimanente sia assegnato in modo razionale (di solito alla persona che ha fatto la richiesta per prima).
Un altro tipo popolare di sistema distribuito è la rete peer-to-peer. A differenza delle reti client-server, una rete peer-to-peer presuppone che ogni computer (utente) collegato ad esso possa agire sia come client che come server; quindi, tutti sulla rete sono un peer. Questa strategia ha senso per i gruppi che condividono raccolte audio su Internet e per l’organizzazione di social network come LinkedIn e Facebook. Ogni persona connessa a tale rete riceve informazioni da altri e condivide le proprie informazioni con altri.
