⌨️ Informatica

Database (base di dati) 🗂️

Di che cosa ci occupiamo? Di raccogliere, organizzare e conservare dei dati (milioni di dati).

La gestione di grandi e persistenti quantità di dati può avvenire attraverso l’utilizzo di file 📁 (file system) o attraverso DBMS (Data Base Management System).

Il DBMS gestisce quantità di dati che sono:

• grandi (milioni di dati)

• persistenti (reperibili successivamente)

• condivise

• garanti di riservatezza

• efficienti

• efficaci

Ciclo di vita di un sistema informativo

1. Studio di fattibilità → analisi dei costi e delle alternative possibili

2. Analisi dei requisiti → analisi dei requisiti hardware e software

3. Progettazione
   • progettazione concettuale
   • progettazione logica
   • progettazione fisica

4. Attuazione con eventuali revisioni e correzioni

5. Funzionamento

Progettazione concettuale → Modello E-R (Entità - Relazione)

Costrutti principali:

1. Entità → attraverso l’entità si rappresenta una categoria di soggetti che hanno vita propria.

   

2. Relazione o Associazione → una relazione associa due o più entità e si rappresenta attraverso il rombo.

   

3. Attributi di entità e relazioni → descrivono le caratteristiche di un'entità o di una relazione

   

Esempio modello E-R

Componenti

Tipi di relazione

La relazione è il legame fra due o più entità e ne esistono di 3 tipi:

1. Relazione 1-1: definisce un legame tra le occorrenze di due entità di tipo uno ad uno

   

2. Relazione 1:n: lega ciascuna occorrenza di un’entità con più occorrenze di un’altra entità

   

3. Relazione n:m; lega più occorrenze di un’entità a più occorrenze di un’altra entità

   

Cardinalità

CARDINALITA’ MINIMA:

• 0 → partecipazione opzionale

• 1 → partecipazione obbligatoria

CARDINALITA’ MASSIMA:

• 1 → massimo 1 partecipante

• n → più partecipanti

  

Generalizzazioni

Rappresentazione:

Relazione IS-A:  Come può essere?

• TOTALE O PARZIALE
  • TOTALE: si verifica quando nella relazione i figli rappresentano completamente l’entità padre (Es: persona → uomo e donna).
  • PARZIALE: si verifica quando nella mia relazione i figli rappresentano solo parzialmente l’entità padre (Es: persona → studente e lavoratore). In questo esempio una persona può essere né uno studente né un lavoratore.

• ESCLUSIVA O SOVRAPPOSTA
  • ESCLUSIVA: si verifica quando un elemento del padre può essere attribuito solamente ad un’entità figlia (Es: persona → uomo e donna). Una persona può essere solo uomo o donna.
  • SOVRAPPOSTA: si verifica quando un elemento del padre può essere attribuito a due o più entità figlie (Es: persona → studente e lavoratore). In questo esempio uno studente può essere anche un lavoratore.

Anomalie ⚠️

ANOMALIE:

• di inserimento: posso inserire i dati del dipendente solo se partecipa ad un progetto perché la chiave è composta da nome_dip + nome_prog.

• di cancellazione: se un dipendente termina la sua collaborazione con un progetto devo cancellare tutta la tupla (riga).

• di aggiornamento: se varia un campo (ES: stipendio) devo aggiornare tutte le tuple nelle quali è presente.

Analisi delle ridondanze

Ci sono vari tipi di ridondanze:

• derivabili da operazioni tra attributi della stessa entità/relazione

  

• derivabili da operazioni tra attributi di entità/relazioni diverse

  

• derivabili da operazioni di conteggio

  

La presenza di ridondanze porta a vantaggi e svantaggi

👍🏼 Vantaggi

• riduce al minimo gli accessi necessari per calcolare la variabile ridondante

👎🏼 Svantaggi

• occupazione di memoria

• aumenta gli accessi per aggiornare il dato ridondante

Normalizzazione

Normalizzazione classica

La normalizzazione è un procedimento che ha come obiettivo l’eliminazione di ridondanze e inconsistenze (anomalie).

Ridondanza = presenza di dati ripetuti

Anomalia:

• di aggiornamento: se viene modificato il budget del progetto p1 si devono aggiornare più dati;

• di inserimento: se un nuovo impiegato non partecipa ad un progetto non lo posso inserire;

• di cancellazione: se un dipendente termina la partecipazione a tutti i progetti perde l’informazione relativa al suo stipendio.

Livelli di Forma normale

1 Forma normale (1NF)

Uno schema è in 1NF solo se ogni attributo è espresso in forma atomica (non ulteriormente scomponibile.

2 Forma Normale (2NF)

Uno schema è in 2NF solo se:

• è in 1NF;

• tutti i campi non chiave dipendono funzionalmente dalla chiave intera e non da una parte di essa.

3 Forma Normale (3NF)

Uno schema è in 3NF solo se:

• è in 2NF;

• ogni attributo non chiave dipende dalla chiave in forma diretta e non transitiva.

Normalizzazione di Boyce-Codd

Dipendenza funzionale: vincolo di integrità che esprime una dipendenza di tipo funzionale tra attributi di una relazione (tabella).

Dipendenze funzionali:

Una relazione R è nella forma normale di Boyce-Codd se per ogni dipendenza funzionale X→Y,  X è chiave di R.

Possiamo notare che questa tabella non è normalizzata secondo Boyce-Codd.

Progettazione logica → Modello logico

Per passare dal modello concettuale al modello logico bisogna effettuare alcune operazioni:

ENTITÀ

Bisogna eliminare tutti gli attributi composti

Dipendente (matricola, nome, cognome, cap, via, civico)

RELAZIONE M-N

Bisogna specificare i legami con il vincolo di integrità referenziale

Studente (matricola, nome, cognome)
Materia (nome, descrizione)
Esame (matricola, materia, data, voto)
con v.i.r. di matricola con matricola di Studente
con v.i.r. di materia con nome di Materia

RELAZIONE 1-N

Bisogna specificare i legami con il vincolo di integrità referenziale

Preside (c.f., cognome, nome)
Studente (matricola, nome, cognome, preside)
con v.i.r. di preside con c.f. di Preside

RELAZIONE 1-1

ENTITÀ DEBOLI (con chiave esterna):

Università (nome, città, anno)
Studente (matricola, uni, nome, cognome)
con v.i.r. di uni con nome di Università

RELAZIONE IS-A

Devo prima ristrutturare la relazione IS-A

1. Ristrutturazione alla Superclasse (all’entità padre)

   In questo caso rimane solo l’entità padre che assorbe gli attributi e le relazioni delle entità figlie e aggiunge un campo per distinguerle.

   

2. Ristrutturazione alle Sottoclassi (alle entità figlie) In questa ristrutturazione rimangono solo le entità figlie che assorbono chiave e attributi dell’entità padre.

   

   ⚠️

   In questo caso non posso usare la ristrutturazione alle sottoclassi poiché la mia relazione è di tipo parziale e questa  ristrutturazione me la trasforma a totale. Posso applicarla solo a relazioni IS-A totali (Es: persona → uomo e donna).

3. Ristrutturazione ad Entità deboli

   In questa ristrutturazione rimangono tutte le entità ma le figlie prendono dal padre chiave e attributi. La ristrutturazione ad entità deboli è sempre possibile ed è consigliabile utilizzarla quando le entità figlie sono fortemente specializzate.

   

Progettazione fisica → Modello fisico

Il modello fisico si attua attraverso il linguaggio 🗂️SQL

Programmazione delle pagine web principali

La programmazione delle pagine web principali di un applicativo può essere effettuata attraverso diversi linguaggi. Noi abbiamo utilizzato 💻PHP.

💻PHP è un linguaggio utilizzato per la programmazione di pagine web dinamiche.

Transazioni

Una transazione è un’unità logica di elaborazione che corrisponde a una serie di operazioni fisiche elementari (letture/scritture) sul DB.

Esempi:

In entrambi i casi tutte le operazioni elementari devono essere eseguite.

ACID

L’acronimo ACID indica le 4 proprietà che il DBMS deve garantire che valgano per ogni transazione

• Atomicity = una transazione è un’unità di elaborazione Il DBMS garantisce che la transazione venga eseguita come un tutt’uno

• Consistency = una transazione lascia il DB in uno stato consistente Il DBMS garantisce che nessuno dei vincoli di integrità del DB venga violato

• Isolation = una transazione esegue indipendentemente dalle altre Se più transazioni eseguono in concorrenza, il DBMS garantisce che l’effetto netto è equivalente a quello di una qualche esecuzione sequenziale delle stesse.

• Durability = gli effetti di una transazione che ha terminato correttamente la sua esecuzione devono essere persistenti nel tempo Il DBMS deve proteggere il DB a fronte di guasti

Esiti di una transazione

Nel modello considerato una transazione (il cui inizio viene indicato nel seguito dalla parola chiave BEGIN, anche se in SQL è implicito) può avere solo 2 esiti:

1. Terminare correttamente: Questo avviene solo quando l’applicazione, dopo aver eseguito tutte le proprie operazioni, esegue una particolare istruzione SQL, detta COMMIT (o COMMIT WORK), che comunica “ufficialmente” al Transaction Manager il termine delle operazioni.

2. Terminare non correttamente (anticipatamente)
   1. È la transazione che, per qualche motivo, decide che non ha senso continuare e quindi “abortisce” eseguendo l’istruzione SQL ROLLBACK (o ROLLBACK WORK).
   2. È il sistema che non è in grado (ad es. per un guasto o per la violazione di un vincolo) di garantire la corretta prosecuzione della transazione, che viene quindi abortita.

Se per qualche motivo la transazione non può terminare correttamente la sua esecuzione il DBMS deve “disfare” (UNDO) le eventuali modifiche da essa apportate al DB.

Esecuzione seriale di transazioni

Un DBMS, dovendo supportare l’esecuzione di diverse transazioni che accedono a dati condivisi, potrebbe eseguire tali transazioni in sequenza (“serial execution”). Ad esempio, due transazioni T1 e T2 potrebbero essere eseguite in questo modo, in cui si evidenzia la successione temporale (“schedule”) delle operazioni elementari sul DB:

Possibili errori

Lost update

Il seguente schedule mostra un caso tipico di lost update, in cui per comodità si evidenziano anche le operazioni che modificano il valore del dato X e si mostra come varia il valore di X nel DB.

Il problema nasce perché T2 legge il valore di X prima che T1 (che lo ha già letto) lo modifichi (“entrambe vedono l’ultimo biglietto”).

Dirty Read

In questo caso il problema è che una transazione legge un dato “che non c’è”:

Unrepeatable read

Ora il problema è che una transazione legge due volte un dato e trova valori diversi (“il prezzo nel frattempo è aumentato”):

Riassumendo

Una transazione è un’unità logica di elaborazione che, nel caso generale, si compone di molte operazioni fisiche elementari che agiscono sul DB.

Le proprietà di cui deve godere una transazione si riassumono nell’acronimo ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)

Isolation richiede che venga correttamente gestita l’esecuzione concorrente delle transazioni.

Consistency è garantita dal DBMS verificando che le transazioni rispettino i vincoli definiti a livello di schema del DB.

Fonti

• Riassunto Fragonas

  https://docs.google.com/document/d/19ffw2w-5GIc7dBU0Q_iI9jeHIWeIOsVxFIlb4ju65gs/edit?usp=drivesdk

• Transazioni

  http://www-db.deis.unibo.it/courses/SI-T/PDF/04.8.SQL.transazioni-2p.pdf

• Altre pagine

  🗂️SQL

  💻PHP

  💯Simulazione esame

📡 TPSIT

I sistemi distribuiti

Le architetture dei sistemi informativi si sono sviluppate ed evolute nel corso degli anni passando da schemi centralizzati a modelli distribuiti.

Un sistema informatico si dice distribuito se almeno una delle seguenti due condizioni è verificata:

• elaborazione distribuita: le applicazioni risiedono su più host che collaborano tra loro;

• base di dati distribuita: il patrimonio informativo è ospitato su più host.

Alle applicazioni vengono dati nomi diversi in funzione dei diversi ruoli:

• Cliente (client)

• Servente (server)

• Attore (actor): quando assume sia il ruolo di cliente che quello di servente.

Classificazione dei sistemi distribuiti

1. Sistemi di calcolo distribuiti che generalmente sono configurati per il calcolo ad alte prestazioni:
   • cluster computing: connessione di computer omogenei allo scopo di parallelizzare l’elaborazione.
   • grid computing: la cooperazione di calcolo può essere effettuata anche utilizzando macchine eterogenee.

2. Sistemi informativi distribuiti: tra questi sistemi troviamo il Web, che risulta essere il più grande sistema distribuito.

3. Sistemi distribuiti pervasivi che sono una nuova generazione di sistemi che hanno tipicamente connessioni di rete wireless che generalmente sono sottoparti di sistemi più grandi.

Vantaggi dei sistemi distribuiti 👍🏼

Affidabilità

Grazie alla sua ridondanza è in grado di “sopravvivere” ad un guasto di un suo componente.

Integrazione

Capacità di un sistema distribuito di integrare componenti spesso eterogenei tra loro, sia per tipologia hardware, sia per sistema operativo.

Sono stati definiti appositi linguaggi come XML e notazioni JSON per favorire lo scambio di informazioni nel web e permettere un’agevole ed efficiente pubblicazione di dati complessi.

Trasparenza

Come trasparenza si intende il concetto di vedere il sistema distribuito non come un insieme di componenti ma come un unico sistema di elaborazione.

Esistono otto forme di trasparenza:

1. di accesso: accedere a risorse locali e remote con le stesse operazioni, in modo unico e uniforme.

2. di locazione: nascondere dove è localizzata una risorsa e permettere di accedere a essa senza conoscerne la locazione.

3. di concorrenza: si permette ai processi di operare in maniera concorrente.

4. di replicazione: le operazioni di duplicazione vengono effettuate all’insaputa degli utenti.

5. ai guasti: viene mascherato il guasto e il recovery di una risorsa.

6. alla migrazione: si nasconde l’eventuale spostamento di una risorsa senza interferire sulla sua modalità di accesso.

7. alle prestazioni: vengono nascoste le operazioni necessarie per riconfigurare il sistema al variare del carico.

8. di scalabilità: il sistema viene espanso senza interrompere o modificare il funzionamento.

Economicità

Generalmente i sistemi distribuiti offrono spesso un miglior rapporto prezzo/qualità dei sistemi centralizzati basati su mainframe.

Apertura

Con la definizione di protocolli standard si favorisce l’apertura all’hardware e software di fornitori diversi in modo da avere:

Connettività e Collaborazione

Nei sistemi distribuiti la possibilità di condividere risorse hardware e software comporta vantaggi economici. Per esempio è possibile condividere apparecchiature speciali di costo elevato, quali stampanti particolari, plotter, ecc..

Prestazioni e scalabilità

La crescita di un sistema distribuito con l’aggiunta di nuove risorse e, quindi, di nuovi servizi, fornisce a tutti i suoi componenti un miglioramento delle prestazioni e permette di sostenere l’aumento del carico di richieste: questa possibilità prende il nome di scalabilità orizzontale.

Tolleranza ai guasti

La possibilità di replicare risorse offre una certa garanzia di tolleranza ai guasti; la presenza di un componente guasto non deve pregiudicare il funzionamento del sistema ma, al limite, introdurre solo inefficienze in termini di tempo di risposta.

Svantaggi legati alla distribuzione 👎🏼

Complessità

Proprio per la struttura hardware i sistemi distribuiti sono più complessi di quelli centralizzati: richiedono strumenti per la l’interconnessione degli host e tecniche per l’instradamento corretto dei messaggi.

Sicurezza

Con la connessione di più host tra loro si crea la possibilità di accedere a dati e risorse anche a chi non ne ha il diritto: nascono nuove problematiche connesse alla sicurezza che nel caso di sistemi centralizzati erano inesistenti.

Comunicazione

Il trasferimento a distanza delle informazioni richiede nuove tipologie di sistemi di telecomunicazione, sia cablati sia wireless, e l’aumento esponenziale degli utenti fa sì che giornalmente aumenti la richiesta di bande trasmissive, anche per migliorare la qualità del servizio offerto.

Evoluzione dei sistemi distribuiti

Architetture distribuite hardware: dalle SISD al cluster di PC

Esistono diverse possibilità per classificare le architetture hardware. Noi ricordiamo quella di Flynn che si basa sui due flussi di informazioni normalmente presenti nei calcolatori:

SISD

Un elaboratore come la macchine di Von Neumann che ha un solo flusso dati e un solo flusso istruzioni è una macchina Single Instruction stream - Single Data stream (SISD): tutte le macchine che hanno una singola CPU come i personal computer, le workstation e i mainframe appartengono a questa categoria.

SIMD

Nelle macchine SIMD l’elaborazione avviene su più flussi dati in contemporanea ma con un singolo flusso di istruzioni.

MISD

A questa categoria appartengono gli elaboratori che eseguono più istruzioni sullo stesso flusso dati: nel modello di calcolo MISD esistono quindi più processori, ognuno con un proprio flusso di istruzioni che verranno eseguite sullo stesso flusso di dati.

Con questa tipologia di architettura a oggi non sono ancora state costruite macchine da commercializzare.

MIMD

L’architettura Multiple Instruction stream - Multiple Data stream comprende tutte le tipologie di elaboratori composti da più unità centrali di elaborazione indipendenti che possono lavorare su stream di dati anch’essi indipendenti.

Viene effettuata un ulteriore classificazione delle macchine MIMD in riferimento a come è suddivisa la memoria fisica, e cioè possiamo avere:

Cluster computing

Con cluster computing si intende un sistema distribuito costituito da un insieme di nodi ad alte prestazioni interconnessi tramite una rete locale ad alta velocità: devono essere omogenei, cioè i singoli nodi hanno lo stesso sistema operativo, hardware molto simile e sono connessi attraverso la stessa rete.

Differisce da una rete di PC principalmente per:

Abbiamo due possibili architetture:

Grid computing

Con grid computing si intende un sistema distribuito di calcolo altamente decentralizzato, composto da un grand numero di nodi disposti a griglia (grid) e caratterizzati da un grado elevato di eterogeneità sia per hardware, per il software, la tecnologia di rete, le politiche di sicurezza e molto altro.

Sistemi distribuiti pervasivi

Questa è una nuova generazione di SD i cui nodi sono piccoli, mobili, con connessioni di rete wireless e spesso facenti parte di un sistema più grande.

Reti domestiche e domotica

Le reti domestiche sono caratterizzate dall’assenza di un amministratore di sistema e generalmente sono sistemi completamente auto-configuranti e autogestiti in quanto generalmente gli utenti non hanno conoscenze specifiche di connettività

Wearable computing

Oggi i sistemi wearable computing sono essenzialmente utilizzati per l’assistenza sanitaria ed effettuano il monitoraggio di parametri biologici o memorizzando i dati in un computer palmare oppure trasmettendo i dati a un sistema di archiviazione remoto.

Architettura a terminali remoti

Tutte le operazioni vengono effettuate da un’unica entità centrale alla quale sono collegati terminali privi di capacità di elaborazione che si limitano a visualizzare e inviare e ricevere le informazioni alla entità centrale.

Architettura client-server

I client richiedono un servizio a un server di competenza, che è in grado di esaudirne la richiesta, la elabora e invia la risposta.

Possono essere presenti più server che offrono più servizi contemporaneamente così come più client possono richiedere lo stesso servizio o servizi differenti sia a server diverso che allo stesso server.

Inoltre un server può essere contemporaneamente anche client: quindi può essere server per uno, o più, servizi e client per altri richiedendo i servizi che necessita ad altri server.

Architettura WEB-centric

L’evoluzione che negli ultimi anni ha caratterizzato i sistemi distribuiti riguarda il Web: la diffusione capillare delle piattaforme mobili ha provocato uno spostamento delle applicazioni sul server facendo regredire gli host quasi a host utilizzati solo per l’interfaccia grafica verso l’utente.

Il Web server è il centro del sistema distribuito al quale i client vi accedono per ottenere dei servizi: tutta la computazione avviene sui server che restituisce ai client il risultato.

Architettura cooperativa

L’evoluzione dell’architettura client-server è l’architettura cooperativa che si basa su entità autonome che esportano e richiedono servizi secondo il modello di sviluppo a componenti per la programmazione lato server proprio della programmazione a oggetti.

Architettura completamente distribuita

In opposizione alla architettura Web-centric troviamo l’architettura completamente distribuita, tipica di sistemi dove è necessaria la cooperazione di gruppi di entità paritetiche, come nei sistemi groupware, che dialogano tra loro offrendo ciascuno i propri servizi e richiedendo servizi che spesso risultano essere duplicati per garantire l’immunità ai guasti.

Architettura a livelli

Per alleggerire il carico elaborativo dei serventi sono state introdotte le applicazioni multilivello, nelle quali avviene la separazione delle funzionalità logiche del software in più livelli.

Si introducono gli strumenti di middleware, cioè uno strato software in mezzo che si colloca sopra al sistema operativo ma sotto i programmi applicativi, e sono l’evoluzione dei sistemi operativi distribuiti.

Tra le funzionalità del middleware troviamo:

La comunicazione nel Web con protocollo HTTP

HTTP e il modello client - server

Il Web è basato sul modello client - server.

I client sono elementi attivi che richiedono pagine Web ai server e ne visualizzano il contenuto.

I server sono elementi passivi che rimangono in ascolto di eventuali connessioni di nuovi client su una determinata porta TCP, secondo un modello a server passivo e forniscono ai client le pagine Web o le risorse richieste.

HTTP è un protocollo usato per trasmettere risorse, non solo file. Una risorsa è identificata da un URI o URL.

• URI (Uniform Resource Identifier): set generico di nomi o indirizzi che rappresentano stringhe assegnate alle risorse

• URL (Uniform Resource Locator): termine informale, utilizzato solo nelle specifiche tecniche, associato a popolari protocolli quali HTTP, FTP, ecc..

Il protocollo HTTP

Http, acronimo di Hyper Text Transfer Protocol, è un protocollo che consente di inviare e ricevere le risorse Web da un host chiamato server a un altro chiamato client.

Per comunicare utilizza le sessione, dove ciascuna inizia stabilendo per prima cosa una connessione TCP al server, utilizzando di default la porta TCP 80, effettuando poi una request contenente un URL. In risposta il server produce e restituisce il file richiesto e, nella situazione più semplice, chiude la connessione TCP immediatamente dopo.

Conversazione Client - Server

Ogni conversazione tra client e server sul Web inizia con una richiesta rappresentata da un messaggio di testo creato dal client in formato HTTP. Il client invia la richiesta al server, quindi attende la risposta.

Tipi di connessioni

Il protocollo HTTP utilizza TCP come protocollo di trasporto per effettuare le connessioni tra client e server.

Nella connessione di HTTP 1.1 di tipo permanente il server lascia aperta la connessione TCP dopo aver spedito la risposta. Le successive richieste e risposte fra client e server utilizzano sempre la stessa connessione.

Esistono due tipi di connessioni permanenti:

HTTP Request

La prima riga della request contiene la versione del protocollo HTTP utilizzato, mentre nelle righe successive vengono indicate gli header, rappresentate da diversi elementi, ciascuno dei quali composto da un nome, seguito dai due punti e da un valore.

Gli header più comuni sono:

Una http request è un messaggio testuale inviato dal client al server HTTP ed è formato da tre elementi:

Riga di richiesta

La riga di richiesta contiene:

Intestazione HTTP

L’intestazione HTTP contiene tutte le informazioni necessarie per l’identificazione del messaggio ovvero i vari header (esempio: content-type: text/html).

Corpo del messaggio

Il corpo del messaggio di richiesta contiene i dati trasportati.

Messaggio di risposta: HTTP Response

• Una riga iniziale con versione protocollo e stato

• un’intestazione facoltativa

• un corpo facoltativo.

Metodi HTTP

Le applicazioni RESTful consentono di effettuare operazioni da remoto sui dati presenti nei server, che lo permettono, sfruttando i metodi del protocollo HTTP. Le operazioni di tipo CRUD (Create, Retrieve, Update, Delete) possono essere così descritte:

• chiedere dati al server (GET)

• creare dati sul server (POST)

• modificare o sostituire i dati sul server (PUT)

• cancellare dati sul server (DELETE)

I codici di stato

I codici di stato, o status code, sono dei codici restituiti dai server HTTP per indicare al client l’esito di una richiesta.

Le applicazioni Web e il modello client - server

Due concetti fondamentali stanno alla base delle applicazioni Web:

Tecnologie del Web

Possiamo distinguere le tecnologie del Web in due gruppi:

1. Tecnologie client - side: sono le strutture tecnologiche in cui l’elaborazione avviene sul client, tipicamente nel browser:

2. Tecnologie server - side: sono le strutture tecnologiche in cui l’elaborazione avviene sul server, tipicamente nel Web server:

💡

Nella realizzazione di applicazioni Web le tecnologie client - side o server - side non vengono scelte arbitrariamente: ci sono elaborazioni che si possono fare solo client-side e altre che si possono fare solo server-side.

Linguaggio del Web

Nel web vengono utilizzate due tipologie di linguaggi: i linguaggi di mark-up e i linguaggi d programmazione.

1. I linguaggi di mark-up servono a scrivere documenti strutturati, come HTML, XML, JSON

2. I linguaggi di programmazione servono a scrivere programmi, come Java e PHP.

Il modello client - server

Il modello client-server è costituito da un insieme di host che gestiscono una (o più) risorse, i server, e da un insieme di client che richiedono l’accesso ad alcune risorse distribuite.

Non sono gli host ad essere server o client ma i processi che sono in esecuzione su di essi, dove come processo si intende un programma in esecuzione.

Lo schema di funzionamento di un modello client - server:

1. Il client manda una richiesta al server

2. il server riceve la richiesta

3. il server esegue il servizio richiesto

4. il server manda una risposta ed eventualmente dei dati

5. il client riceve la risposta

Alcuni servizi tipici delle architetture Client - Server sono:

• Telnet

• HTTP

• FTP

• SMTP, IMAP4, e così via.

💡

Un client per comunicare con un server usando il protocollo TCP/IP deve per prima cosa connettersi al socket dell’host dove il server è in esecuzione specificando l’indirizzo IP della macchina e il numero di porta sulla quale il server è in ascolto.

Comunicazione unicast e multicast

• Unicast: il server comunica con un solo client alla volta accettando una richiesta di connessione solo se nessun altro client è già connesso.

• Multicast: al server possono essere connessi più client contemporaneamente.

Livelli e strati

Le architetture client - server sono normalmente organizzate a “livelli” (tier) dove ogni livello corrisponde a un nodo o gruppo di nodi di calcolo su cui è distribuito il sistema.

In genere nelle applicazioni possiamo individuare tre tipi principali di funzionalità che corrispondono a una struttura in tre strati:

Solitamente viene utilizzata questa nomenclatura:

• Presentation Layer (PL): composta dall’insieme delle procedure o moduli dedicate all’acquisizione e alla presentazione dei dati all’utente

• Resource Management Layer: è composto dall’insieme delle procedure che gestiscono i dati

• Business Logic Layer: è il corpo centrale dell’applicazione che comprende la logica della elaborazione.

Architettura a un livello - 1 tier

Questa architettura non rientra nella tipologia client -server e può essere classificata come architettura a un solo livello.

Tutta l’elaborazione è effettuata dall’elaboratore centrale e i terminali servono solo per I/O.

Architettura a due livelli - 2 tier

• un livello server

• un livello client

Possiamo individuare due sottocategorie:

1. il modello Thin-client, dove il server è responsabile della logica applicativa e gestione dei dati e il client è responsabile della visualizzazione:

   

2. Il modello Thick-client dove il server è responsabile della gestione dei dati mentre il client è responsabile della logica applicativa e della presentazione:

   

   💡

   Il limite delle architetture client - server a due livelli è che sono poco scalabili dato che il server deve gestire la connessione e lo stato della sessione di ciascun client.

   Architettura a tre livelli - 3 tier

   • front-end o presentation tier
   • logica applicativa o middle tier
   • back-end con accesso alle risorse e ai dati, detto data tier.

   I vantaggi dell’introduzione del middleware sono notevoli, soprattutto in termini di prestazioni, in quanto in questo modo si favorisce la distribuzione della quantità di elaborazione.

   Nei sistemi 3-tier è però più difficile la progettazione, lo sviluppo e l’amministrazione.

   

   Architetture multi-tier

   Le architetture client - server a N livelli sono una generalizzazione del modello client - server a tre livelli dove vengono scomposti e introdotti un numero qualunque di livelli e server intermedi.

   💡

   Questa scomposizione viene effettuata per suddividere ulteriormente i compiti dei vari strati: prende il nome di multi-tier

Le applicazioni di rete

Il livello applicazione implementa i vari protocolli, tra cui:

Non va quindi confusa l’applicazione con il livello di applicazione: il livello di applicazione è lo strato protocollare che mette a disposizione i protocolli mediante i quali le applicazioni possono comunicare tra host remoti.

Applicazioni di rete

In generale un’applicazione di rete è costituita da un insieme di programmi che vengono eseguiti su due o più computer contemporaneamente.

Identificazione di un servizio mediante socket

Per individuare il processo viene utilizzato un identificatore unico per l’host, chiamato numero di porta.

Il client contatta il server usando l’identificatore dell’host (indirizzo IP) + l’identificatore del servizio (numero di porta)

Un numero di porta non può essere associato a più processi ma un server può offrire più servizi, ciascuno su un’apposita porta.

Questo meccanismo prende il nome di socket (I socket e la comunicazione con i protocolli TCP/UDP).

Il server offre il servizio a più client e deve gestire la concorrenza: il socket di connessione è anche chiamato socket di benvenuto e alla richiesta accettata di un client il server crea dinamicamente un nuovo thread e gli assegna un socket di connessione.

Architettura per l’applicazione di rete

• Client server

• Peer to peer

• Architetture ibride

Architettura client server

La caratteristica principale è che deve sempre esserci un server attivo che offre un servizio restando in attesa che uno o più client si connettano a esso per poter rispondere alle richieste che gli vengono effettuate.

Un client non è in grado di comunicare con gli altri client ma solo con il server: più client invece possono comunicare contemporaneamente con lo stesso server.

Architettura Peer to Peer

In questo tipo di architettura abbiamo coppie di host chiamati peer che dialogano direttamente tra loro

• P2P decentralizzato

  Un peer ha sia funzionalità di client che di server ed è impossibile localizzare una risorsa mediante un indirizzo IP statico.

  Le risorse che i peer condividono sono dati, la memoria, la banda ecc..

• P2P centralizzato

  è un compromesso tra il determinismo del modello client - server e la scalabilità del sistema puro: ha un server centrale che conserva informazioni sui peer e risponde alle richieste su quelle informazioni effettuando quindi la ricerca in modalità centralizzata.

  I peer sono responsabili di conservare i dati e le informazioni.

• P2P ibrido

  è un P2P parzialmente centralizzato dove sono presenti alcuni peer determinati dinamicamente che hanno anche la funzione di indicizzazione: gli altri nodi sono anche chiamati leaf peer.

Servizi offerti dallo strato di trasporto

Ogni applicazione deve scegliere tra i protocolli di trasporto quale deve adottare per realizzare un protocollo applicativo in base ai servizi che sono necessari alle specifiche esigenze della applicazione, che possono essere:

Trasferimento dati affidabile

Intendiamo un servizio che garantisce la consegna completa e corretta dei dati.

Ci sono due protocolli:

Ampiezza di banda

Alcune applicazioni necessitano di una garanzia sulla larghezza di banda minima disponibile, come la trasmissione di un evento in diretta in una web - TV.

Temporizzazione

Alcune applicazioni per essere “realistiche” ammettono solo piccoli ritardi per essere efficaci: lo strato di trasporto non è in grado di garantire i tempi di risposta perchè le temporizzazioni presenti assicurano un certo ritardo end-to-end tra le applicazioni.

Il protocollo TCP garantisce la consegna del pacchetto ma non il tempo che ci impiega e neppure il protocollo UDP, nonostante sia più veloce del TCP, è temporalmente affidabile.

Sicurezza

Un’applicazione può richiedere allo strato di trasporto la cifratura di tutti i dati trasmessi in modo tale che anche se questi venissero intercettati da malintenzionati non si perda la riservatezza.

È quindi possibile che vengano richiesti dei servizi di sicurezza da applicare per garantire l’integrità e la riservatezza dei dati.

Applicazione di rete

I processi hanno la necessità di scambiare messaggi con gli altri processi della medesima applicazione, per comunicare tra loro questi processi devono mettersi in contatto tramite i loro indirizzi e utilizzare i servizi offerti dal livello di applicazione.

La pila protocollare di Internet (TCP/IP) è costituita da cinque livelli:

TCP e UDP svolgono funzioni diverse, cioè offrono servizi diversi allo strato applicativo:

Le porte di comunicazione e i socket

Ogni PC ha una sola porta fisica di connessione al network, perciò sono state introdotte le porte logiche che identificano il processo corretto.

Questo numero di porta viene definito port address oppure sinteticamente port, in questo modo è possibile instaurare simultaneamente più comunicazioni cosicchè due applicazioni possono comunicare l’una con l’altra indipendentemente dal fatto che sulla rete stiano avvenendo altre comunicazioni.

Il numero di port è specificato su 2 Byte, da 0 a 65535.

• I port da 0 a 1023 sono riservati ad applicazioni particolari, costituiscono i cosiddetti well-know port numbers.

• I port da 1024 a 49151 sono riservati a porte registrate e sono usasti da alcuni servizi ma possono anche essere utilizzati dai client.

• I numeri di porta da 49152 a 65535 sono liberi per essere assegnati dinamicamente dai processi applicativi.

Alcuni esempi

L’identificazione di un servizio avviene quindi combinando l’indirizzo IP dell’host e della porta logica, metodo che prende il nome di socket.

Esiste una struttura chiamata association che consente d’identificare ogni singola connessione in modo univoco e che contiene le seguenti informazioni:

Socket e i processi client - server

Quando un client apre un socket non dovrebbe utilizzare una porta nota, in quanto riservata per l’offerta di servizi.

La connessione tramite socket

Il concetto di socket è stato sviluppato come estensione diretta del paradigma UNIXX di I/O su file, si basa sulla sequenza:

Le funzioni utili per l’utilizzo dei socket in Java sono:

Famiglie e tipi di socket

Esistono varie famiglie di socket, dove ogni famiglia riunisce i socket che utilizzano gli stessi protocolli, in particolare ricordiamo:

La principale differenza tra queste due famiglie è l’indirizzo:

AF_UNIX è praticamente il pathname valido nel file system della macchina.

AF_INET è specificato in due valori:

• Indirizzo IP che individua un unico host internet

• Numero di porta che specifica una particolare porta dell’host

Tipi di socket

I socket sono di tre tipi:

Stream socket

Con gli stream socket si realizza una connessione sequenziale tipicamente asimmetrica, affidabile e full-duplex basata su stream di byte di lunghezza variabile.

Ogni processo crea il proprio endpoint richiamando la primitiva socket() e successivamente:

Datagram socket

Con i datagram socket viene realizzata la comunicazione che permette di scambiare dati senza connessione mediante il trasferimento di datagrammi che inoltrano messaggi di dimensione variabile, senza garantire ordine o arrivo dei pacchetti.

Ogni processo crea il proprio endpoint richiamando la primitiva che crea il socket e successivamente:

Al termine della comunicazione il socket viene chiuso.

Trasmissione unicast e multicast

L’unicast è la normale situazione in cui un mittente invia e un destinatario riceve con eventualmente l’inversione dei ruoli, mentre il multicast è utilizzato per trasmettere informazioni a più host contemporaneamente.

Nella comunicazione di tipo multicast un insieme di processi formano un gruppo di multicast e un messaggio spedito da un processo a quel gruppo viene recapitato a tutti gli altri partecipanti appartenenti al gruppo.

Le API multicast devono contenere primitive per:

La gestione dei gruppi è di tipo dinamico:

Come indirizzo di multicast viene utilizzato un indirizzo IP di classe D, gli indirizzi possono essere:

La comunicazione multicast utilizza il paradigma connectionless dato che devono essere gestite contemporaneamente un alto numero di connessioni.

Esempio socket in Java

Stream socket

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.ServerSocket;

public class StreamClient {
		public StreamClient() throws IOException {
        // Creo il socket connesso al server socket tramite IP e porta
        Socket cs = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 1025);

        // Invio "4" al server
        cs.getOutputStream().write(4);
        // Aspetto la risposta
        int square = cs.getInputStream().read();
        // Visualizzo la risposta
        System.out.println(square);

        // Chiudo il socket
        cs.close();
		}
}

public class StreamServer {
    public StreamServer() throws IOException {
        // Creo il socket per il server
        ServerSocket ss = new ServerSocket(1025);
        // Abilito le richieste
        Socket ds = ss.accept();

        // Aspetto una richiesta
        int n = ds.getInputStream().read();
        System.out.println("Richiesto il quadrato di " + n);
        // Creo la risposta
        int square = n*n;
        // Invio la risposta
        ds.getOutputStream().write(square);

        // Chiudo il socket
        ss.close();
    }
}

Datagram socket

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class DatagramClient {
    public DatagramClient() throws IOException {
        // Creo il socket datagram
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

        // Prendo in input da tastiera del testo
        BufferedReader tastiera = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String testo = tastiera.readLine();
        // Creo il buffer con i byte del testo
        byte[] buffer = testo.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

        // Creo il pacchetto datagram
        InetAddress indirizzoServer = InetAddress.getLocalHost();
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, indirizzoServer, 1025);

        // Invio il pacchetto
        ds.send(packet);

        // Preparo il pacchetto che dovrà contenere la risposta ricevuta dal server
        byte[] bufferResponse = new byte[2048];
        DatagramPacket response = new DatagramPacket(bufferResponse, bufferResponse.length);

        // Aspetto la risposta
        ds.receive(response);
        // La visualizzo
        System.out.println(new String(response.getData()).trim());

        // Chiudo il socket
        ds.close();
    }
}

public class DatagramServer {
    public DatagramServer() throws IOException {
        // Creo il socket datagram
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(1025);

        // Creo il buffer ed il pacchetto datagram per la richiesta del client
        byte[] buffer = new byte[2048];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

        // Aspetto un pacchetto
        ds.receive(packet);

        // Estrapolo il messaggio
        String messaggio = new String(packet.getData()).trim();

        // Invio la risposta con il messaggio in UpperCase
        String messaggioUppercase = messaggio.toUpperCase();
        DatagramPacket response = new DatagramPacket(messaggioUppercase.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), messaggio.length(), packet.getAddress(), packet.getPort());
        ds.send(response);

        // Chiudo il socket
        ds.close();
    }
}

Esempio applicativo

Socket/src/main/java/socket/esercizi/giocodellabomba at main · 5A-Informatica-IIS-Silva-Ricci/Socket

Realizzare un programma di rete (componente client + componente server) in grado di simulare il gioco della Bomba. Il server attiva la sessione innescando la bomba con un time-out a 100sec, passa poi il pacchetto al client. Il client attiva una funzione di riduzione rnd (da 1 a 20 sec) sul tempo residuo, sconta il tempo sulla bomba e la rispedisce al server.

https://github.com/5A-Informatica-IIS-Silva-Ricci/Socket/tree/main/src/main/java/socket/esercizi/giocodellabomba

Le applicazioni lato server

Oggi sono disponibili diverse tecniche di programmazione server-side.

Una prima classificazione può essere fatta in base alla “relazione” che questi programmi hanno con l’HTML:

Common Gateway Interface (CGI)

Viene invocata una procedura indicando l’indirizzo del programma CGI il quale viene eseguito sul server e al quale vengono inviati i parametri letti nel form html.

Le operazioni sono:

Per comunicare con l’utente il programma CGI produce una pagina HTML e la passa al Web server che la invia al client.

Servlet

La principale differenza tra servlet e CGI è che gli script CGI sono eseguiti dal sistema operativo e sono potenzialmente meno portatili delle servlet che vengono eseguite dalla JVM integrata nel Web server.

Gli script CGI inoltre vengono cariati ed eseguiti una volta per ogni richiesta, mentre le servlet vengono caricato solo una volta e viene creato un thread per ogni richiesta.

Il Web server stesso svolge la funzione di container occupandosi della gestione del ciclo di vita delle servlet.

Una servlet interagisce con un Web client attraverso il paradigma di comunicazione request/response.

Flusso di esecuzione:

Il servlet container più diffuso e utilizzato è tomcat.

Ciclo di vita di una servlet

• init(): al momento del caricamento in memoria il container invoca il metodo init() che inizializza la servlet e le variabili.

• service(): questo metodo serve per ricevere e rispondere alle richieste dei client.

• destroy(): per terminare l’esecuzione di una servlet viene invocato questo metodo, solitamente solo quando termina l’esecuzione del Web server.

Strutturazione delle directory:

Il file web.xml, chiamato anche Deployment descriptor, serve per configurare l’applicazione Web in modo che Tomcat possa gestire le richieste da parte dei client.

Vengono definiti:

Esempio web.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app>
    <servlet>
        <servlet-name>NomeServlet</servlet-name>
        <servlet-class>dev.giuliopime.NomeServlet</servlet-class>
    </servlet>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>NomeServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/percorso</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

Vantaggi delle servlet

• Efficienza: vengono caricate una sola volta.

• Portabilità: Java è facilmente portabile su ogni piattaforma

• Persistenza: quando una servlet viene caricata rimane in memoria

• Gestione delle sessioni: con le servlet è possibile memorizzare i dati delle sessioni

Svantaggi delle servlet

• Con le servlet si mescola la logica dell’applicazione con la presentazione

• A volte risulta difficoltoso dover inglobare all’interno del codice Java il codice HTML

• Ogni modifica del codice richiede una ricompilazione esplicita e il riavvio dell’applicazione o del server

Connessione a database tramite JDBC

JDBC racchiude una serie di classi per poter accedere alle basi di dati con metodi e schemi di funzionamento molto intuitivi.

JDBC è un’interfaccia, cioè uno “strato di programmazione” che si interpone tra il codice Java e i database.

Per prima cosa è necessario caricare il driver idoneo per l’utilizzo del particolare database che si intende utilizzare.

Come secondo passo si apre una connessione verso un database sfruttando il driver caricato:

Per interagire con il DBMS attraverso delle query viene creato un oggetto java.sql.Statement.

I risultati ottenuti vengono salvati in un oggetto di tipo ResultSet.

Oltre alla stringa di connessione dovremo fornire username e password per accedere al database.

JSP

La tecnologia JSP (Java Server Pages) è basata su Java e permette lo sviluppo di applicazioni web con contenuti dinamici senza dover essere legati a un ambiente in particolare. Una pagina JSP è rappresentata da codice HTML con incapsulate al suo interno delle direttive JSP, racchiuse in un particolare tag <%...%>, rappresentanti codice Java.

La programmazione di pagine JSP è una fusione tra la programmazione dinamica in linguaggio PHP e quella effettuata mediante la realizzazione delle servlet. Con la tecnologia JSP è possibile utilizzare strumenti come i JavaBean per spostare tutta la logica al loro interno in modo da ridurre al minimo l’utilizzo delle scriptlet <%...%>.

Web Service

Definizione

Un  Web service è un componente applicativo largamente utilizzato. Possiamo definirlo come un sistema software in grado di mettersi al servizio di una applicazione comunicando su di una medesima rete tramite il protocollo HTTP. Un Web service consente quindi alle applicazioni che vi si vogliono collegare di usufruire delle funzioni che mette a disposizione. Questa tecnologia si basa su due caratteristiche fondamentali:

• multipiattaforma: client e server non devono avere le stesse configurazioni per comunicare fra di loro. Il servizio web fornisce quindi un terreno comune;

• condivisione: nella maggior parte dei casi, un servizio web non è disponibile solo per un unico client ma è progettato per avere l’accesso di più client contemporaneamente.

Un Web service viene indirizzato tramite un URI (Uniform Resource Identifier). Un aspetto importante è rappresentato dal linguaggio WSDL (Web Service Description Language). I servizi web dispongono di un file in WSDL che descrive il servizio in modo più dettagliato.

La comunicazione avviene attraverso diversi protocolli e architetture, come ad esempio SOAP o REST.

SOAP

SOAP (Simple Object Access Protocol) è un protocollo standard ideato inizialmente per consentire la comunicazione tra applicazioni realizzate con linguaggi e piattaforme diverse. Trattandosi di un protocollo, richiede l’integrazione di regole che ne aumentano la complessità e il carico di gestione sul sistema, comportando tempi di caricamento delle pagine più lunghi. Una richiesta di dati inviata a un API SOAP può essere gestita tramite uno dei protocolli a livello applicativo (HTTP, SMTP, TCP, ecc.) Una volta ricevuta la richiesta, i messaggi SOAP di ritorno devono essere restituiti come documenti in formato XML.

REST

REST (Representational State Transfer) è un insieme di principi architettonici incentrati sulle esigenze di ottimizzazione di servizi web e applicazioni mobili. Trattandosi sostanzialmente di linee guida o raccomandazioni, la loro implementazione è lasciata agli sviluppatori. In genere, una richiesta di dati inviata ad una API REST avviene tramite il protocollo HTTP. Una volta ricevuta la richiesta, le API progettate per REST (chiamate API o servizi web RESTful) possono restituire i messaggi in numerosi formati: HTML, XML, testo semplice o JSON.

🌐 Sistemi e Reti

VLAN

Lo standard 802.1Q definisce le specifiche che permettono di definire più reti locali virtuali (VLAN) distinte, utilizzando una stessa infrastruttura fisica.

Ciascuna VLAN si comporta come se fosse una rete locale separata dalle altre:

Scopo

L’utilizzo delle Virtual Lan permette di realizzare:

Requisiti

Per realizzare una VLAN è necessario che gli switch di rete siano capaci di distinguere le diverse VLAN.

Gli apparati devono osservare lo standard 802.1Q

Vi sono diversi modi per realizzare una VLAN:

In ogni caso dentro lo switch devono essere definite le VLAN, con nome e numero identificativo per distinguerle una dall’altra.

Funzioni dello Switch in 802.1Q

Esistono tre funzioni che gli switch devono saper svolgere:

Port based VLAN (Untagged)

Prevede l’assegnazione statica di ciascuna porta ad una VLAN.

Di fatto in questo modo si partiziona uno switch in due o più switch logici.

Le VLAN untagget non richiedono l’osservanza dello standard 802.1Q, ma solo che lo switch ne supporti la configurabilità.

VLAN 802.1Q (Tagged)

Lo standard viene utilizzato per poter condividere lo stesso link fisico tra VLAN differenti.

Per poter fare ciò lo switch deve poter distinguere la VLAN di appartenenza del frame in arrivo.

Lo standard definisce una modifica del formato del frame ethernet aggiungendo 4 byte che trasportano le informazioni sulla VLAN.

Poiché tutti gli switch devono concordare sulla VLAN di appartenenza di un frame, l’identificativo (VLAN tag) della VLAN deve essere uguale per tutti gli switch.

Il formato del frame Ethernet secondo lo standard 802.1Q contiene due campi aggiuntivi:

Il campo TPI ha un valore che non è utilizzato come protocol type nei frame Ethernet ordinari, questo permette di identificare immediatamente se un frame è di tipo 802.1Q e una scheda Ethernet non conforme a questo standard scarterebbe il frame.

Il frame così costituito rappresenta una violazione dello standard Ethernet poiché eccede la dimensione massima e tutti gli switch che osservano questo standard devono poter accettare frame con 2 byte in più.

Porte Tagged ed Untagged

In uno switch 802.1Q tutte le porte devono essere associate ad una o più VLAN.

Porte ibride

Lo standard richiede che una porta possa essere associata ad una VLAN in modalità untagged e ad altre VLAN in modalità tagged.

Se non ha la TAG il frame appartiene alla VLAN a cui la porta è associata in modalità untagged

Se ha la TAG la VLAN è definita dal valore di tale TAG.

La VLAN a cui la porta è associata in modalità untagged viene anche detta PVID (Private Vlan ID).

Funzioni in 802.1Q

• Ingress: quando viene ricevuto un frame lo switch deve identificare la VLAN di appartenenza:
  • Se il frame è untagged la VLAN è identificata con la VLAN a cui la porta è associata

    Se il link è di tipo trunk il frame viene scartato.

  • Se il frame è tagged, la VLAN viene identificata dalla TAG.

    Se il link è access, o la porta non è associata in modalità tagged alla VLAN indicata nella TAG, il frame viene scartato.

• Forwarding: una volta identificata la VLAN di appartenenza vengono applicate le regole di forwarding e viene identificata la porta di uscita
  • La, o le, porte in uscita devono essere associate alla VLAN di appartenenza del frame.

• Egress: questa funzione può richiedere la modifica del frame ricevuto:
  • Se il frame in ingresso è 802.1Q e la porta in uscita è associata alla VLAN di appartenenza in modalità tagged, il frame non subisce modifiche;
  • Se il frame in ingresso è untagged e la porta in uscita è associata alla VLAN di appartenenza in modalità untagged, il frame non subisce modifiche;
  • Se il frame in ingresso è 802.1Q e la porta di uscita è untagged, la TAG viene rimossa;
  • Se il frame in ingresso è 802.3 e la porta di uscita è tagged, la TAG viene inserita.

Negli ultimi due casi lo switch deve ricalcolare il valore del CRC.

Coesistenza con apparati non 802.1Q

Gli apparati che non osservano lo standard 802.1Q saranno connessi su porte dello switch associate esclusivamente in modalità untagged.

Questo garantisce che ogni frame ricevuto sarà associato ad UNA VLAN e nessun frame di tipo 802.1Q sarà inoltrato verso l’apparato, in quanto la TAG deve essere rimossa.

Questo permette di inserire in una rete locale apparati 802.1Q senza dover sostituire l’hardware preesistente.

Nell’esempio il link tra i due switch è di tipo trunk e trasporta frame di entrambe le VLAN. Gli switch devono inserire la tag per trasmettere i frame verso l’altro switch. Gli switch dovranno rimuovere la tag prima di inoltrare i frame verso la stazione di destinazione.

Nessun frame appartenente ad una VLAN può raggiungere stazioni connesse su porte associate ad un’altra VLAN.

Per realizzare una comunicazione tra stazioni appartenenti a VLAN differenti i dati devono essere inoltrati a livello di rete da un router.

Protocol based VLAN

L’assegnazione di un frame ad una VLAN può essere effettuata dinamicamente, in funzione di diversi parametri.

Le regole di assegnazione devono essere configurate negli switch opportunamente, non tutti gli switch 802.1Q sono in grado di effettuare l’assegnazione dinamica.

I parametri possono essere:

Un esempio tipico è la assegnazione definita dal MAC address: nessuna stazione può accedere ad una VLAN se il suo MAC non è registrato dall’amministratore della rete, indipendentemente dalla porta a cui si connette.

Default VLAN

Gli switch 802.1Q vengono venduti con una VLAN predefinita, detta default VLAN.

Alla default VLAN è assegnata la TAG 1.

Tutte le porte appartengono alla default VLAN in modalità untagged (PVID = 1)

Poichè una porta non può essere associata a più di una VLAN in modalità untagged, per modificare il PVID di una porta si deve prima rimuovere l’associazione della porta in modalità untagged preesistente.

Esempi di comunicazione tra VLAN con router

VLAN - Trunking Protocol (VTP)

La configurazione delle VLAN deve essere effettuata per ogni switch presente nella rete LAN.

Nel caso di LAN di dimensioni elevate:

Il protocollo Vlan Trunking Protocol (VTP) consente di configurare le VLAN su solo uno switch, che si occupa poi di distribuire le VLAN a tutti gli switch della rete.

Il protocollo VTP riduce la configurazione manuale degli switch.

Nel VTP troviamo:

Il comando che consente di valutare la configurazione VTP di uno switch è

I parametri da configurare sono:

VTP Version - VTP mode

Esistono due versioni del protocollo VTP: 1, 2.

La versione di default è la 1.

Il parametro VTP mode può assumere tre diversi valori, a seconda del ruolo dello switch:

Di default lo switch lavora come Server.

Vtp Domain Name

E’ il nome del dominio VTP cui lo switch appartiene, un VTP domain è un insieme di switch che si scambiano VTP advertisement per la distribuzione delle VLAN.

Uno switch può possedere un solo dominio VTP alla volta.

Il dominio si propaga dal VTP server a tutti i VTP client.

Di default è Null.

VTP Advertisement

Un messaggio VTP è inviato ogni qual volta bisogna propagare le VLAN.

Esistono tre tipi di Advertisement:

VTP Config Revision

E’ un contatore che viene incrementato ogni volta che si verifica una modifica relativa al VTP: Vlan aggiunta o rimossa.

Inizialmente è impostato a zero.

Consente agli switch di determinare se le informazioni memorizzate sono aggiornate o meno.

Configurazione VTP Server

// Configurare la modalità server e il VTP Domain Name

Switch(config)# vtp mode server

Switch(config)# vtp domain nome

//Controllare ed eventualmente configurare la versione del protocollo VTP e la password

Switch(config)# vtp version

//configurare le VLAN (E le porte TRUNK)

Switch(config)# show vtp statu

//Verificare che lo switch abbia la configurazione di default

// abilitare modalità Client

Switch(config)# vtp mode client

//configurare le porte di access

Tecniche di crittografia

La crittografia è nota fin dall’antichità e si è sviluppata nel corso del tempo, soprattutto in ambito militare.

La codifica e la decodifica sono eseguite da uno o più algoritmi crittografici, che utilizzano:

Elementi di crittografia

• Crittografia: procedimento di cifratura e decifratura dei messaggi basato su funzioni parametriche;

• Testo in chiaro: messaggio originario;

• Algoritmo di cifratura: effettua sostituzioni e trasformazioni sul testo in chiaro;

• Algoritmo di decifratura: effettua il lavoro inverso dell’algoritmo di cifratura;

• Chiave: parametro dell’algoritmo di cifratura o decifratura.

Classificazione dei sistemi crittografici

I sistemi crittografici possono essere distinti in base a:

Esistono due tipi principali di crittografia:

Crittografia simmetrica

Usa una sola chiave per cifrare e decifrare, mittente e destinatario usano la stessa chiave.

Esiste però il problema della distribuzione delle chiavi.

Un esempio di crittografia simmetrica è il doppio operatore XOR.

Svantaggi 👎🏼

• Difficoltà nel mantenere la chiave K segreta;

• La segretezza dipende dai possessori di K;

• Per N conoscenti bisognerebbe avere N chiavi distinte;

• Difficoltà per la distribuzione sicura della chiave K, ovvero dello scambio.

La crittografia Asimmetrica

Nasce nel 1975 ed è chiamata anche “crittografia a chiave pubblica”.

Risolve il problema della distribuzione sicura delle chiavi poichè utilizza una coppia di chiavi.

Le due chiavi sono correlate MATEMATICAMENTE: i messaggi codificati con la chiave pubblica possono essere decodificati solo con la chiave privata e viceversa.

Anche conoscendo la chiave pubblica non è possibile risalire alla corrispondente chiave private se non con calcoli che richiedono un tempo molto elevato.

La coppia di chiavi viene generata da un software.

Ogni persona che vuole ricevere i messaggi cifrati deve fornirsi di una coppia di chiavi:

I mittenti devono così conoscere solamente la chiave pubblica del destinatario e la chiave privata è conservata solamente dal destinatario, risolvendo il problema dello scambio delle chiavi.

Firma digitale

Essa consente di garantire la certezza che quel documento appartiene al firmatario. Il documento in formato digitale sottoscritto con firma digitale ha perfetta validità legale.

La firma digitale garantisce:

Per generare una firma digitale è necessario utilizzare una coppia di chiavi digitali asimmetriche attribuite in maniera univoca ad un soggetto detto titolare.

La chiave privata è conosciuta solo dal titolare ed è usata per generare la firma digitale da apporre al documento.

Viceversa la chiave da rendere pubblica è usata per verificare l’autenticità della firma.

Hash: letteralmente significa sminuzzare. E’ un algoritmo che restituisce una sequenza di lunghezza ben definita avendo come input un messaggio di lunghezza qualsiasi

Finger-print: letteralmente significa impronta digitale. E’ un documento prodotto dall’algoritmo di hash a partire da quello originale. Documenti diversi elaborati dall’algoritmo di hash producono una finger-print diversa.

1. Il primo passo consiste nel generare, con l’hash, un “riassunto” del documento originale. La modifica al contenuto del messaggio porta ad avere una diversa impronta - digitale.

2. L’impronta digitale viene crittografata con la chiave privata del mittente, ottenendo la “firma digitale”.

3. La firma digitale viene allegata al documento originale, il messaggio completo può essere inviato al destinatario dopo averlo crittografato con la chiave pubblica del destinatario.

4. Il destinatario decripta il messaggio ottenendo il documento orginale e la firma.

5. Il destinatario, utilizzando la chiave pubblica del mittente, ricava la finger - print.

6. A questo punto sarà sufficiente confrontare questo finger-print con quello che egli calcolerà in modo autonomo.

   Se i due finger print corrispondono egli sarà sicuro che:

   1. Il messaggio è integro.

   2. Chi ha spedito il messaggio è veramente chi dice di essere;

   3. Il mittente non può ripudiare il messaggio.

Firmare un documento elettronico è un’attività semplice e veloce, per eseguirla è necessario essere dotati di:

Certificati

Il certificato di sottoscrizione rappresenta l’elemento chiave della firma digitale; non è altro che un file rilasciato dall’ente certificatore contenente tutti i dati identificativi del titolare.

L’impiego della firma digitale permette di migliorare i rapporti tra Pubbliche Amministrazioni, cittadini e imprese, riducendo notevolmente la gestione in forma cartacea dei documenti, proprio come indicato da AGID (Agenzia per l’Italia Digitale).

L’agenzia si occupa di:

Esiste però la problematica di “mascheramento”, ovvero: siamo certi noi che il certificato che riceviamo sia effettivamente del mittente? e non sia di qualcuno che si “maschera” come tale?

La soluzione di questo problema viene fatta attivando una particolare procedura per la consegna della chiave pubblica: la chiave viene racchiusa all’interno di un certificato digitale che oltre a essa contiene le informazioni sul mittente.

Questo certificato deve essere a sua volta validato da un ente certificatore (CA, Certification Autorithy) che garantisce l’identità del proprietario del certificato firmandone le chiavi pubblica e privata con la propria chiave privata: in questo modo ne rende impossibile per chiunque la manomissione.

Quindi il certificato digitale è un documento informatico contenuto nella smartcard del titolare e firmato digitalmente dal certificatore. I dati contenuti nel certificato sono:

Un malintenzionato dovrebbe effettuare le seguenti operazinoi per sostituirsi all’effettivo mittente:

Le pratiche relative alla identificazione dell’utente prima della emissione del certificato vengono fatte dalla Registration Authority che, in base alla tipologia del soggetto, svolge le necessarie indagini e attiva le relative procedure per l’identificazione certa del richiedente.

Registration Authority e Certification Authority sono enti pubblici o privati accreditati.

Un certificato digitale può avere diversi formati:

Richiedere un certificato digitale

1. Generazione della coppia di chiavi asimmetriche da utilizzare per cifrare le comunicazioni: le comunicazioni tra CA e richiedente devono essere protette e quindi viene generata una coppia di chiavi dal CA;

2. Il richiedente comunica informazioni circa la propria identità al CA;

3. La Registration Authority inizia la verifica dei dati ricevuti;

4. Se i controlli vanno a buon fine, la Certification Authority genera il certificato e lo firma digitalmente con la propria chiave privata: viene firmato perchè i dati contenuti non vengano modificati.

5. Il certificato firmato viene inviato al richiedente che provvederà a installarlo sul proprio server.

Esistono numerosi programmi che consentono di criptare file:

Algoritmi di cifratura

→ DES

1977 → Reso pubblico

1998 → Viene rotto

Tipologia (Simmetrico & A Blocchi)

• Simmetrico: cifratura e decifrazione con la stessa chiave

• A blocchi: messaggio suddiviso in blocchi cifrati indipendentemente

Proprietà

• Diffusione: altera la struttura del testo in chiaro spargendo i caratteri su tutto il testo cifrato

• Confusione: combinare in modo complesso il messaggio e la chiave

Algoritmo

3-DES

Introdotto → 1999

Consiste in 3 passi di cifratura DES consecutivi con chiavi diverse, per un totale di 168 bit di chiave (56 x 3, le chiavi sono da 64 bit ma ne hanno 8 di parità).

In ordine avviene: cifratura → decifrazione → cifratura (per la codifica) decifrazione → cifratura → decifrazione (per la decodifica)

3 varianti a seconda delle chiavi

• tre chiavi diverse

• k1 e k3 uguali: sicurezza di 112 bit

• tre chiavi uguali: usata per garantire la compatibilità con il DES standard (sicurezza 56 bit)

→ IDEA

IDEA utilizza chiavi da 128 bit che al primo passo vengono suddivide in 8 blocchi da 16 bit ciascuno.

Le prime 6 chiavi generate vengono utilizzate direttamente nel primo passo dell’algoritmo; nei passi successivi invece la chiave usata al passo precedente viene shiftata ciclicamente di 25 posizioni a sinistra, per poi essere suddivisa nuovamente in 8 blocchi da 16 bit.

Nell’ultimo passo vengono utilizzati soltanto i primi 4 blocchi ottenuti dalla chiave shiftata.

Il messaggio da cifrare viene suddiviso in blocchi da 64 bit e, ad ogni passo, il blocco da 64 bit viene suddiviso in 4 blocchi da 16 bit, chiamati A, B, C, D:

Ad ogni passo i (1≤ i ≤ 8), avvengono le seguenti operazioni:

I passaggi visti fino ad ora vengono eseguiti 8 volte.

Arrivati all’ultimo round, il 9°, vengono eseguiti meno passaggi:

Una volta arrivati al 9° round l’algoritmo è terminato e basterà unire G1, G2, G3, G4 per ottenere il testo cifrato da inviare.

Lo schema completo di IDEA è il seguente:

Decifrazione

La decifrazione del messaggio segue lo stesso identico schema, ma le chiavi utilizzate sono invertite rispetto a MUL e ADD.

Vantaggi

• La forza di IDEA sta nella segretezza della chiave e che si ha un range di possibili chiavi pari a 2^128.

• L’algoritmo è abbastanza facile da applicare ed è molto veloce; si potrebbe anche rendere più veloce eseguendo solamente 4 round al posto di 9, dato che è stato dimostrato che diventa impossibile da forzare dopo il quarto passo.

• Può essere implementato sia via software che hardware, con semplici componenti che lavorano a 16 bit.

→ RSA

E’ un algoritmo di cifratura Asimmetrico.

E’ composto da:

Per cifrare un messaggio:

dove m è un carattere o un blocco del messaggio trasformato in binario

Per decifrare un messaggio:

Come si ricavano le chiavi K(pub) e K(pri)?

1. Sceglio due numeri primi a e b molto grandi e calcolo

   n = a * b → secondo numero delle chiavi

2. Determino z = (a-1)*(b-1)

   e sceglo le chiavi:

   1. Pri → non deve avere fattori comuni con z;

   2. Pub → deve soddisfare l’equazione (pub*pri) mod z = 1

→ Diffie - Hellman

Prendiamo in esempio Alice e Bob, entrambi conoscono due numeri, g e p pubblici e p è un numero primo.

Inoltre Alice conosce un numero segreto ‘a’ e Bob conosce un numero segreto ‘b’.

Così facendo Alice e Bob hanno condiviso un numero segreto (K) senza mai comunicarlo esplicitamente.

Chiunque può osservare A, B, g ep ma queste informazioni non sono sufficienti per ricavare il numero K.

Infatti K è calcolabile solo conoscendo a o b, che tuttavia sono segreti e non vengono mai comunicati.

Ricavare a da A (o b da B) significa risolvere un logaritmo discreto, il che è computazionalmente difficile.

Se questo numero K rappresenta la chiave di un algoritmo di cifratura simmetrica si è trovato un modo per condividere la chiave senza la necessità di un canale di comunicazione sicuro.

Il problema però è che Alice e Bob non hanno potuto scegliere il valore di tale numero, ma è casuale.

Perciò l’algoritmo di Diffie - Hellman non è un algoritmo di crittografia ma è esclusivamente un algoritmo di scambio delle chiavi.

→ Crittografia Ibrida

Essendo che:

Allora si è pensato all’utilizzo di un cifrario ibrido:

In particolare:

Il destinatario, tramite la sua chiave privata, decifra la chiave simmetrica utilizzata per codificare il messaggio.

Tramite questa chiave decodificata, decodifica il messaggio stesso.

→ AES

Advanced Encryption Standard

L’AES è un cifrario a blocchi.

Utilizza blocchi da 128 bit e può usare chiavi da 128, 192 e 256 bit.

La lunghezza della chiave influisce sulla schedulazione delle chiavi e sul numero di round, però non influisce sulla struttura di alto livello di ciascun round.

I 128 bit vengono divisi in 16 byte, per poi essere sistemati all’interno di una tabella 4x4, così come la chiave:

A - processo di cifratura

1- SubBytes: è una funzione SBOX nella quale tramite righe e colonne il valore iniziale di una cella (ad esempio cella 1,1 contenente il valore 19) viene alterato.

Così per ogni byte all’interno della tabella 4x4.

2- ShiftRows: la seconda riga della tabella viene shiftata verso sinistra di 1 byte, la terza riga di 2 bytes e la quarta riga di 3 bytes.

3- MixColumns: ogni cella di ogni colonna viene “modulo moltiplicata” con una matrice predefinita:

4- AddRoundKey: viene eseguito lo XOR tra ogni colonna della tabella 4x4 ottenuta dai tre passaggi precedenti e ogni colonna della tabella 4x4 contenente la chiave:

Così da ottenere:

Queste trasformazioni vengono eseguite per 9 round consecutivi, l’ultimo round, quello finale, non include il MixColumns.

B - Key Schedule

La chiave viene divisa in 11 sotto - chiavi usate nel round iniziale, nei 9 round centrali e nel round finale.

La chiave può essere vista come un array di 32-bit words (colonne) numerate da 0 fino a 43, dove le prime 4 sono riempite con la chiave ricevuta.

Le colonne multipli di 4 (W4, W8, …, W40), quindi le prime di ogni tabella, sono calcolate applicato RotWord e SubBytes (visto prima) alla colonna precedente:

RotWord consiste nello spostare il primo byte da sopra a sotto.

Successivamente viene effettuato uno XOR tra il risultato ottenuto dalla SBOX e la “word” situata in 4 posizioni prima e una costante chiamata Rcon.

Per quanto riguarda le restanti colonne invece basterà calcolare tramite uno XOR il risultato tra la colonna precedente e quella posizionata in 4 posizioni prima.

Le funzioni HASH

Per soddisfare le condizioni di sicurezza, gli algoritmi per le funzioni hash devono seguire queste proprietà:

Le funzioni hash non invertibili vengono normalmente utilizzate per assegnare un’impronta digitale a un messaggio o a un file.

Le funzioni hash non invertibili vengono utilizzate per accertarsi che nessuno in fase di trasporto sia intervenuto sul contenuto del messaggio.

Il problema in questo caso è che non c’è modo di proteggere l’impronta da eventuali intrusi.

E’ possibile infatti che qualcuno interferisca impersonando il mittente o il destinatario nelle comunicazioni sicure.

Perciò le funzioni hash vanno combinate con sistemi a chiave pubblica per l’assegnazione di firme digitali.

Tra le funzioni hash più comuni troviamo:

Gli attuali prodotti per la sicurezza utilizzano principalmente algoritmi MD5 e SHA, entrambi basati sul sistema MD4.

MD5 elabora l’input a blocchi da 512 bit e produce un output (digest) da 128. SHA elabora blocchi da 512 bit e produce un digest da 160 bit.

→ MD5

Il messaggio viene elaborato a blocchi di 512 bit e viene prodotto un hash da 128 bit.

Ad ogni iterazione si calcola una funzione che prende in ingresso il blocco corrente del messaggio e il valore dell’hash all’iterazione precedente.

L’hash finale è quello risultante dall’ultima iterazione.

Prima di iniziare l’elaborazione si aggiunge al messaggio un padding in modo che la lunghezza totale risulti un multiplo di 512 bit.

In particolare:

Un’iterazione MD5 è composta da 4 passi, perciò ogni blocco del messaggio viene elaborato in 4 “round” successivi.

La funzione utilizzata dipende dal round:

In ogni round la funzione di compressione viene applicata 16 volte.

→ SHA

L’elaborazione eseguita dagli algoritmi SHA è simile a quella MD5, è costituita da quattro fasi: le prime due sono identiche mentre la terza utilizza uno schema a 8 registri (al posto di 4) e nel passo 4 la sequenza di bit viene divisa in blocchi da 512 bit o 1024, a seconda dell’algoritmo.

La sicurezza delle reti

La sicurezza dei sistemi informativi mira a proteggere le informazioni dalle minacce di tipo umane e naturali.

Le minacce di tipo umane possono essere indotte da interessi personali e possono essere attacchi interni o esterni.

Gli attacchi interni possono essere condotti da dipendenti o ex dipendenti che conoscono la struttura.

Le minacce naturali sono dovute a eventi naturali tipo innondazione, incendi, terremoti, ecc..

Per evitare si eseguono misure preventive come il posizionamento dei dati in locali adeguati.

Tra gli eventi intenzionali, ovvero gli attacchi troviamo:

Tra gli eventi accidentali, cioè gli errori e i malfunzionamenti, individuiamo:

Le principali tipologie di minacce sono:

Attacchi passivi

Tra gli attacchi passivi troviamo:

Attacchi attivi

Tra gli attacchi attivi troviamo:

E’ necessario perciò introdurre delle misure di sicurezza per proteggere sia le informazioni presenti sugli host sia quelle circolanti sulla rete.

Bisogna però effettuare una distinzione tra:

I tre “pilastri” della sicurezza sono:

Per quanto riguarda la prevenzione troviamo diverse tecniche, come:

Gli obiettivi di una posta sicura sono:

Il protocollo S/MIME

Il protocollo SMTP presenta un limite dal punto di vista della protezione e una sua alternativa è il protocollo S/MIME che fornisce due servizi di protezione:

Questi due servizi sono alla base della protezione dei messaggi S/MIME in quanto un messaggio può essere firmato, cifrato oppure essere sottoposto a entrambi.

Firme digitali

Crittografia dei messaggi

Interazione delle firme digitali con la crittografia dei messaggi

Invece per decifrare un messaggio bisognerà:

PGP

Pretty Good Privacy è uno dei più celebri software per la crittografia a chiave pubblica utilizzato soprattuttop er codificare le email.

Obiettivo principale del PGP è quello di aumentare la rapidità della codifica RSA.

Con PGP per procedere al criptaggio di un messaggio la prima operazione da effettuare è quella di generare una session key: generata in modo estremamente casuale e verrà usata una sola volta per cifrare il messaggio.

Quindi questa viene criptata con la chiave pubblica del destinatario e inviata insieme al messaggio.

Perciò, riassumendo:

Il destinatario, una volta ricevuto il messaggio, per prima cosa decripta la chiave randomica (session key) e lo fa utilizzando la propria chiave privata.

Una volta decriptata la utilizza per decifrare il messaggio ricevuto.

Firma con message digest

PGP migliora il sistema di firma aggiungendo una funzione hash unidirezionale che prende in input il messaggio di lunghezza variabile e genera un output di lunghezza prefissata.

Il digest e la chiave privata sono utilizzati da PGP per creare la “firma” che viene spedita insieme la testo.

Alla ricezione del messaggio PGP ricalcola il digest e lo confronta con quello ricevuto in modo da verificare la correttezza della firma.

I protocolli SSL / TLS

Secure Socket Layer e Transport Layer Security.

Offrono meccanismi di sicurezza alle applicazioni che usano il protocollo TCP e sono in grado di rendere sicuri numerosi protocolli applicativi come HTTP, POP3, IMAP, ecc..

TLS e SSL lavorano a livello transport della pila ISO/OSI si interpongono tra il livello application e il protocollo TCP.

TCP/IP consente di leggere ed alterare i dati che vengono inviati in rete.

Caratteristiche

→ Fornisce l’autenticazione per applicazioni server e client;

→ Cifra i dati prima di inviarli su un canale pubblico;

→ Garantisce l’integrità dell’informazione;

→ E’ stato progettato per essere efficiente.

Componenti

→ Handshake Protocol:

→ Record Protocol:

→ Change Chiper Spec Protocol:

→ Alert Protocol:

Handshake Protocol

E’ utilizzato dalle due parti (client e server) e permette di:

Sessione sicura

Una sessione sicura rappresenta una sequenza di valori che possono essere utilizzati con SSL/TLS:

Stabilire tutti i parametri ogni volta che c’è una connessione può essere inefficiente, perciò una sessione può sopravvivere tra più connessioni.

Costo di una Sessione

Lato client:

Lato server:

Informazioni di Stato relativi a Sessione e Connessione

Sessione:

Connessione:

Chiavi ed IV sono creati in base alla Master Key.

Il protocollo di Handshake può essere eseguito in forma abbreviata, per riesumare una sessione precedentemente stabilita.

Autenticazione: Certificate, Certificate {Request, Verify}

Sono i messaggi che consentono alle parti di autenticarsi.

Il messaggio Certificate contiene una lista di certificati:

L’eventuale certificato del client deve essere conforme alle specifiche indicate nel messaggio di richiesta.

L’invio dei certificati non è obbligatorio ma quello del server può essere necessario.

Certificate Verify

Il messaggio Certificate Verify viene inviato dal client solo se quest’ultimo ha inviato il proprio certificato al server.

{Client, Server}Key Exchange

Il server invia il messaggio Server Key Exchange se il proprio certificatao non è adeguato al tipo di autenticazione stabilito nella chipersuite.

Il messaggio Client Key Exchange è obbligatorio. Con esso le parti hanno le informazioni necessarie per poter calcolare la chiave di cifratura simmetrica da utilizzare in seguito all’handshake

Il messaggio Server Key Exchange viene usato con il messaggio Finished per l’identificazione del server.

Change Cipher Spec - Finished

Mediante il messaggio Change Cipher Spec ogni parte indica all’altra che sta per usare gli algoritmi e le chiavi appena negoziate.

I messaggi Finished sono di testing, sono i primi messaggi che vengono inviati utilizzando algoritmi e chiavi negoziate durante le fasi precedenti.

Record Protocol

Change Cipher Spec Protocol

E’ utilizzato per aggiornare la ciphersuite in uso tra client e server.

Il protocollo consiste in un unico messaggio, inviato da una delle due parti all’altra; il messaggio è dato da un singolo byte di valore 1.

Alert Protocol

Usato da una parte per trasmettere messaggi di alert all’altra.

Ciascun messaggio è caratterizzato da un livello di severità: warning o fatal.

I messaggi possono essere tipo: unexpected message, handshake failure, unsupported certificate, …

Firewall

Firewall Hardware: componente passivo che opera una difesa perimetrale della nostra rete locale (LAN).

Firewall Softwate (o Personal Firewall): software che viene installato direttamente sul PC da proteggere. Il personal firewall esegue anche un controllo a livello di programma. (Monitorizza l’attività di scambio dati da e verso internet di tutto il software).

I limiti di un firewall

Ci sono due tipologie di problemi di sicurezza:

Cosa non può fare un firewall?

→ Protezione da attacchi interni:

→ Social Engineering:

→ Integrità dei dati:

→ Cattiva configurazione:

Classificazione dei firewall

Una prima classificazione viene fatta sul tipo di protezione che il firewall deve fare:

Una seconda classificazione si basa sul numero di host protetti contemporaneamente:

La terza classificazione viene fatta secondo il livello di intervento:

Personal firewall

Può essere semplicemente un programma installato sul proprio PC che protegge da attacchi esterni: il traffico dall’interno verso l’esterno è consentito per default mentre il traffico dall’esterno verso l’interno è vietato per default.

Sono utilizzabili solo a scopo personale ma impensabili in una azienda in quanto risulterebbero economicamente non convenienti.

Network firewall

Sono i classici firewall aziendali dove una o più macchine sono dedicate al filtraggio di tutto il traffico da e per una rete locale.

A seconda del livello di rete nel quali si fanno i controlli i firewall possono essere classificati in:

Bastion host

Indichiamo l’host configurato per respingere attacchi contro la rete interna e più in generale tutti quegli host che fungono da firewall critici per la sicurezza della rete.

Possiede in genere le seguenti caratteristiche:

DMZ

E’ la sigla di Demilitarized Zone ed è una “sezione di rete”.

La zona demilitarizzata è una porzione di rete che separa la rete interna dalla rete esterna: i server nella DMZ sono accessibili dalla rete pubblica, perciò non sono trusted dalla rete interna, e quindi devono essere segregati, in quanto, se venissero compromessi, questo non deve produrre effetti nella rete aziendale.

La DMZ permette di effettuare la sicurezza perimetrale, cioè protegge una rete nei punti in cui essa è a contatto con il mondo esterno, interponendosi tra la LAN aziendale e la WAN esterna.

Architettura 3 - TIER

Utilizzando un’architettura dove sono separati Web server, Application Server e il Database, è buona norma mettere il Web server verso l’esterno e collocare nella DMZ l’application server, che di solito ospita la business logic e si collega al DB, il quale è all’interno della LAN.

Nelle ditte in cui la sicurezza dei dati è vitale, è possibile introdurre un sistema di stratificazione della DMZ inserendo anche più di due firewalls e più DMZ.

Reti private virtuali (VPN)

Il termine VPN (Virtual Private Network) nasce alla fine degli anni 90 e si pone come evoluzione delle linee dedicate tra diverse sedi aziendali.

Nel passato infatti i collegamenti tra sedi remote di una stessa società, e quindi tra reti LAN remote, avvenivano solo se era presente una linea di comunicazione fisica dedicata, come per esempio via cavo.

Le reti private dedicate, o reti private “vere e proprie” possiedono alcuni vantaggi:

Le reti private dedicate possiedono un rapporto costi/benefici non sempre elevato.

Inoltre queste reti possiedono elevati costi per l’installazione e la manutenzione, oltre a tempi lunghi per la configurazione e riconfigurazione, in quanto non sono scalabili.

Le reti private virtuali (VPN) invece sono configurabili e riconfigurabili facilmente, sono scalabili e offrono un valido rapporto tra costi e funzionalità.

Le VPN possiedono i seguenti vantaggi:

Tuttavia le VPN implicano tre problematiche:

Tunneling

I dati vengono suddivisi in sezioni di dimensioni ridotte, chiamate pacchetti, che vengono trasmessi nel tunnel fino a destinazione.

Durante il tragitto nel tunnel i pacchetti vengono crittati e incapsulati.

Gli strati di tunneling VPN possono essere creati ai seguenti livelli:

I protocolli coinvolti nel processo di tunneling sono:

Scenari di applicazione di una VPN

Esistono principalmente tre scenari di applicazione delle VPN:

VPN site to site

Si applica quando vi è la necessità di collegare più reti locali attraverso un canale di trasmissione pubblico su di una arete di comunicazione virtuale.

Questa situazione potrebbe per esempio verificarsi quando vi è l’esigenza di stabilire un collegamento tra diverse aree aziendali.

Questa struttura richiede la presenza di un router VPN per ciascuna sede, che rappresenta il tunnel VPN tra reti locali.

VPN end to site

Trovano applicazione quando la rete aziendale deve essere accessibile da remoto o da casa.

VPN end to end

Quando l’accesso remoto non avviene su di una rete locale, ma solo da una postazione all’altra.

Una VPN remote desktop viene utilizzanta quando per esempio un impiegato vuole accedere da casa al suo computer direttamente sulla postazione presente sul posto di lavoro.

VPN e sicurezza

Possiamo classificare le reti private in tre categorie, in base al grado di sicurezza offerto:

Categorie d’uso delle VPN

Possiamo suddividere le VPN in tre principali categorie d’uso:

1. Remote access

Permette a un utente di connettersi da una postazione remota alla rete privata.

E’ necessario possedere due componenti:

2. 3. Intranet ed Extranet

Abbiamo una VPN di tipo site to site, dove la società consente l’accesso remoto in larga scala

Nella categoria Intranet la comunicazione avviene esclusivamente tra i siti della stessa società, secondo il modello site to site.

Nella categoria Extranet la comunicazione avviene tra società che hanno interessi comuni, sempre secondo il modello site to site.

Wireless e reti mobili

Tra le reti wireless possiamo distinguere due famiglie:

Nelle reti cellulari la connessione deve essere “passata” tra celle adiacenti senza che venga a perdersi il collegamento: questo passaggio prende il nome di handover (o handoff)

Le funzionalità aggiuntive che devono essere svolte in sistemi che presentano utenti in “mobilità” sono:

Come per le reti cablate anche per le reti wireless viene fatta una classificazione sulla base della distanza geografica che il segnale trasmesso dai dispositivi che si connettono alla rete può raggiungere.

WLAN (Wireless Local Area Network)

Sono le reti maggiormente diffuse con il oro raggio di copertura che va dai 100 ai 500 metri.

Una rete Wlan è costituita da Station (Sta) e Access Point (AP).

WWAN (Wireless Wide Area Network)

Sono reti wireless di dimensione geografica estesa sino a una decina di kilometri e nascono dall’esigena di raggiungere utenti che difficilmente potrebbero avere connessioni cablate, come paesi di montagna o aree difficilmente raggiungibili o antieconomiche per le normali linee fisse.

Le reti WWAN sono realizzate con diversi standard:

Troviamo anche altre tecnologie wireless, come ad esempio l’irDA, tecnologia di interconnessione dati che utilizza i raggi infrarossi.

Pregi delle WLAN

→ Assenza di cablaggio

→ Facilità di installazione

→ Basso costo

→ Mobilità

Difetti delle WLAN

→ Inaffidabilità del mezzo trasmissivo

→ Sensibilità alle interferenze

→ Privacy

→ Capacità inferiore alle LAN cablate

Tutto il traffico generato/ricevuto dalle stazioni (STA) è trasferito tramite l’Access Point (AP)

Problametiche del Wi-Fi

Capture effect: è un fenome per il quale fra due segnali inviati a una stazione destinatario, il più forte risulta attenuato e rallentato a causa del più debole.

Problema della stazione nascosta (hidden terminal): siano date tre stazioni A, B, C, e A stia trasmettendo a B: se C ascolta il mezzo trasmissivo lo troverà libero e sarà convinta di poter trasmettere a B, ma cominciando a trasmettere disturberà la trasmissione di A.

Problema della stazione esposta (exposed terminal): è il problema inverso al precedente, supponiamo che B stia trasmettendo ad A e che C voglia trasmettere a D: ascoltando l’etere, C sentirà la trasmissione di B e concluderà erroneamente di non poter trasmettere, invece essendo D fuori dalla portata di B e A fuori dalla portata di C, le due trasmissioni potrebbero avvenire contemporaneamente.

Topologie di rete per IEEE 802.11

Ad hoc Network (Independent Basic Service Set - IBSS)

All’interno del BSS (”independent” BSS) le stazioni possono comunicare direttamente l’una con l’altra senza l’ausilio di un AP.

Basic Service Set (BSS) (Infrastructure mode)

E’ una BSS con un componente chiamato Access Point che fornisce la funzione di relay per la BSS.

La comunicazione tra stazione avviene solo attravero l’AP.

L’AP può fornire la connessione al Distribution System.

Gestione accesso al mezzo 802.3 vs 802.11

In una rete locale Ethernet classica, il metodo di accesso utilizzato per i terminali è il CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detector), per cui ogni terminale è libero di comunicare in qualsiasi momento.

In un ambiente senza fili questa procedura non è possibile dato che le due stazioni comunicanti con un ricettore non si sentono reciprocamente.

Così la norma 802.11 propone il protocollo detto CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

Questo protocollo usa un meccanismo per evitare le collisioni basato sul principio di ricevuta di ritorno reciproca tra l’emittente e il ricevente.

Il livello MAC del protocollo 802.11 offre un meccanismo di controllo di errore che permette di verificare l’integrità del frame. Si tratta di una differenza fondamentale con lo standard Ethernet.

In una rete senza fili il tasso di errore è più elevato, ragione per cui un controllo di errore è stato integrato a livello collegamento dati.

D’altra parte il tasso di errore aumenta generalmente con dei pacchetti di dimensione importante, per questo l’802.11 offre un meccanismo di frammentazione, che permette di scomporre un frame in più pezzi.

Il ruolo dell’Access point

Un Access Point è un’entità che permette la distribuzione dei servizi MAC via Wireless Medium (WM) per le stazioni a esso associate.

L’Access Point può essere configurato per funzionare in due modalità:

La Chiave di cifratura viene realizzata a partire dalla chiave segreta che viene concatenata con un initialization vector (IV), numero casuale di 24 bit.

Verrà spedito l’initializing vector insieme al testo cifrato e la Secret Key.

Decodifica

Tramite l’Initialization Vector e la secret key si risale alla key stream la quale, eseguendo lo XOR con il Ciphertext, ci riporta al testo decifrato assieme al suo Integrity Check Value (ICV), che verrà comparato con il nuovo ICV calcolato.

WPA/WPA2

Il Wireless Proteced Access rappresenta una miglioria del WEP, esistono due diverse configurazioni in cui lavora:

Dove la modalità Personal è consigliata per le applicazioni SOHO - Small Office Home Office.

Le principali migliorie introdotte dal WPA sono nelle dimensioni della chiave, che diventa da 128 bit, e del vettore di inizializzazione, che passa a 48 bit.

WPA utilizza inoltre un nuovo protocollo, il Temporary Key Integrity Protocol (TKIP), che permette di cambiare le chiavi crittografiche utilizzatae dopo un certo numero di dati scambiati.

Inoltre, al posto del CRC - 32 viene utilizzato il Message Integrity Code (MIC) per effettuare il controllo dell’integrità dei dati.

Il MIC è un Message Authentication Codes (MAC), permette di rilevare la presenza di messaggi falsi nella comunicazione.

WPA2

WPA2 è un’aggiornamento del WPA e utilizza l’algoritmo AES al posto dell’RC4 per la cifratura dei dati.

AES può avere diverse modalità di utilizzo, chiamate modalità operative:

Quella che viene maggiormente utilizzata è la CBC alla quale spesso viene aggiunto un controllo di integrità dei dati MIC, la modalità prende il nome di CBC-MAC.

Autenticazione

E’ il processo tramite il quale un computer, un software o un utente verifica la corretta identità di un altro computer, software o utente che vuole comunicare attraverso una connessione.

Un esempio che tutti noi effettuiamo tutti i giorni è la comune procedura di “login” per accedere a un sistema di elaborazione.

Il sistema di autenticazione 802.1X

La prima forma di autenticazione si basava sulla conoscenza dell’SSID della rete: prende il nome di OSA (Open System Authentication) dove l’Access Point autorizzava chiunque fosse a conoscenza del nome della rete.

Un sistema di autenticazione aggiuntivo è quello che si basa sul filtraggio dei MAC Address dei dispositivi wireless, ma prevede una lunga procedura manuale a opera degli amministratori di rete.

Per garantire un metodo più affiadbile di autenticazione e autorizzazione, l’IEEE 802.11i ha proposto una struttura di protezione WLAN basata sul protocollo 802.1X.

I componenti del sistema di autenticazione sono:

1. Un client entra nel raggio d’azione dell’AP, questo richiede le credenziali di accesso al client.

2. Il client si identifica all’AP, che inoltra le informazioni ricevute ad un server RADIUS.

3. Il server richiede altre credenziali al client per verificarne l’identità, specificando anche il tipo di credenziali richieste.

4. Il client invia le proprie credenziali al RADIUS.

5. Il server verifica le credenziali: se sono valide invia una chiave di autenticazione crittografa all’AP.

6. L’AP utilizza la chiave di autenticazione per trasmettere in modo protetto le chiavi di autenticazione per accedere alla rete.

Modello client/server e distribuito per i servizi di rete

Le applicazioni distribuite possono essere suddivise secondo tre livelli applicativi.

1. Il livello presentazione si occupa di gestire la logica di presentazione.

2. Il livello della logica applicativa o logica di business si occupa delle funzioni da mettere a disposizione all’utente.

3. Il livello di logica di accesso ai dati si occupa della gestione dell’informazione, eventualmente con accesso alle basi di dati.

Questi tre livelli applicativi possono essere installati su vari livelli hardware, detti tier, dove un livello rappresenta una macchina con differente capacità di elaborazione.

Un’applicazione può essere:

Le architetture dei sistemi informatici si sono sviluppate ed evolute nel corso degli anni passando da sistemi centralizzati a sistemi distribuiti, maggiormente rispondenti alle necessità di decentralizzazione e di cooperazione delle moderne organizzazioni.

Un sistema distribuito è costituito da un insieme d’applicazinoi logicamente indipendenenti che collaborano per il perseguimento d’obiettivi comuni.

Server farm

I tier fisici possono essere realizzati anche come server farm che viene gestita dagli altri livelli come se fosse un’unica risorsa.

Le server farm possono essere realizzate secondo due principi progettuali:

Cloning

Su ogni nodo che la compone vengono installate le stesse applicazioni software e gli stessi dati formando in tal modo dei cloni.

Le richieste vengono poi inviate ai vari cloni attraverso un sistema di load - balancing.

I RACS si possono presentare in due configurazioni:

Nella prima configurazione i dati memorizzati sono replicati su ogni clone e risiedono in un disco fisso locale a ogni clone.

Questa configurazione presenta ottime prestazioni per applicazioni di tipo read-only.

Nella seconda configurazione, detta anche cluster, i cloni condividono un server di memorizzazione che gestisce i dischi fissi.

Partitioning

La tecnica di partizionamento prevede la duplicazione dell’hardware e del software ma non dei dati, che invece vengono ripartiti tra i nodi.

Ogni nodo svolge quindi una funzione specializzata.

Il partizionamento è trasparente alle applicazioni, le richieste vengono inviate alla partizione che possiede i dati rilevanti.

Tuttavia i dati sono memorizzati su un singolo server, questo significa che in caso di guasto la parte di servizio da esso gestita non risulta più accessibile.

Questa caratteristica è nota come proprietà di graceful degradation.

Per risolvere questo problema si impiega spesso la clonazione dei singoli server, creando in tale modo dei pack.

Architetture dei sistemi web

Gli elementi essenziali di un moderno sistema web sono:

• Il web server, che si occupa della gestione delle richieste HTTP;

• Lo script engine, un processo che eseguie script per la generazione di pagine HTML dinamiche;

• L’application server, che assume il ruolo di middle tier e implementa la logica di business.

• Il DBMS server, che si occupa della gestione dei dati.

  Configurazione con due tier e unico host

  Questa configurazione utilizza una sola macchina fisica che supporta l’esecuzione di web server, script engine e DBMS.

Amministrazione della rete

Attraverso l’amministrazione di rete si implementano le procedure e le politiche necessarie per garantire il corretto funzionamento della rete, a partire dall’autenticazione degli utenti fino al monitoraggio e al mantenimento delle corrette funzionalità degli apparati.

Il troubleshooting

Le reti di comunicazione sono oggetti complessi, composti da un insieme interconnesso di apparati hardware e software tramite i quali vengono forniti servizi agli utenti.

La ricerca del problema del sistema e la sua soluzione, unitamente alla produzione della documentazione che ne illustra la soluzione, viene chiamata troubleshooting della rete.

E’ bene generalmente verificare preliminariamente se il problema sussista effettivamente oppure no, in quanto capita che un utente non esperto associ la non fruizione di un servizio di rete come un problema di connettività.

Controllo fisico

Una volta accertato che si tratti di un problema di rete, occorre effettuare alcune verifiche:

Scambio di componenti di rete

Le schede di rete (NIC) possiedono dei particolari LED che indicano lo stato della connessione.

Un LED spento indica chiaramente un problema di connettività tra la scheda e lo switch.

Nel caso di LED spento occorre procedere con le successive operazioni:

Se entrambi gli host non accedono ai servizi di rete probabilmente si tratta di un effettivo malfunzionamento della rete.

Verifica della connettività TCP/IP

Analizza la fruibilità dei servizi di rete come per esempio web, mail, FTP, ecc..

Supponiamo di voler effettuare una connnessione a un host mediante TCP/IP, per esempio all’URL di un Web server, si potrebbero verificare tre errori distinti:

Analisi lato client

La verifica che dobbiamo effettuare sul client per prima cosa deve tenere conto della configurazione di rete dell’host, rappresentanta dall’indirizzo IP, subnet mask e default gateway.

Analisi lato server

La prima cosa da fare è escludere che il servizio richiesto sia per qualche motivo attualmente non disponibile. In caso contrario ptremmo provare a eseguire un ping verso l’indirizzo IP dell’host di destinazione.

Se si verifica la connessione tra i due host significa che il problema appartiene a quest’ultimo.

Se le due macchine non si connettono ma l’host riesce a connettersi ad altri indirizzi IP che risiedono sulla stessa LAN della macchina di destinazione significa che il problema consiste in qualche malfunzionamento o non corretta configurazione della macchina destinazione.

🏰 Inglese

🪨 Standing Stones

Stonehenge

Stonehenge (pietra sospesa, da stone, pietra, e henge, che deriva da hang, sospendere: in riferimento agli architravi) è un sito neolitico che si trova vicino ad Amesbury nello Wiltshire, Inghilterra, circa 13 chilometri a nord-ovest di Salisbury.

È il più celebre e imponente cromlech («circolo di pietra»): composto da un insieme circolare di colossali pietre erette, conosciute come megaliti, sormontate da consistenti architravi orizzontali di collegamento di cui alcune sono in quota ed è uno dei più antichi sistemi trilitici conosciuti (trilitico: sistema costituito da tri = tre + lithos = pietra, due montanti verticali ed un architrave orizzontale).

Ipotizzando che l'attuale allineamento riproduca fedelmente il precedente, alcuni sostengono che Stonehenge rappresenti un "antico osservatorio astronomico", con un significato particolare ai punti di solstizio ed equinozio, anche se l'importanza del suo uso per tale scopo è dibattuta.

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Il sito fu aggiunto alla lista dei patrimoni dell'umanità dell'UNESCO nel 1986.

Oltre che meta del turismo di massa, Stonehenge è luogo di pellegrinaggio per molti seguaci del celtismo, della wicca e di altre religioni neopagane, e fu teatro di un festival musicale libero tra il 1972 e il 1984.

Translation

Stonehenge is a prehistoric monument on Salisbury Plain in Wiltshire, England, two miles (3 km) west of Amesbury.

It consists of an outer ring of vertical sarsen standing stones, each around 13 feet (4.0 m) high, seven feet (2.1 m) wide, and weighing around 25 tons, topped by connecting horizontal lintel stones. Inside is a ring of smaller bluestones. Inside these are free-standing trilithons, two bulkier vertical Sarsens joined by one lintel. The whole monument, now ruinous, is aligned towards the sunrise on the summer solstice.

Archaeologists believe that Stonehenge was constructed from 3000 BC to 2000 BC. One of the most famous landmarks in the United Kingdom, Stonehenge is regarded as a British cultural icon. It has been a legally protected Scheduled Ancient Monument since 1882, when legislation to protect historic monuments was first successfully introduced in Britain. The site and its surroundings were added to UNESCO's list of World Heritage Sites in 1986. Stonehenge is owned by the Crown and managed by English Heritage.

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The Nine Ladies

The Nine Ladies is a stone circle located on Stanton Moor in Derbyshire in the English East Midlands. The Nine Ladies is part of a tradition of stone circle construction that spread throughout much of Britain, Ireland, and Brittany during the Late Neolithic and Early Bronze Ages, over a period between 3300 and 900 BCE. The purpose of such monuments is unknown, although archaeologists speculate that the stones represented supernatural entities for the circles' builders.

Measuring 10.8 metres in diameter, the stone circle consists of ten millstone grit stones, although for several centuries one of these was buried, providing the impression that there had been nine stones. Whether the tenth was part of the original prehistoric design or a later addition is unknown. A single monolith, the King Stone, stands to the southwest of the circle; it is unknown if this was placed there in deliberate reference to the Nine Ladies circle or whether their proximity is incidental.

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Roll Right Stones

The Rollright Stones are a complex of three Neolithic and Bronze Age megalithic monuments near the village of Long Compton, on the borders of Oxfordshire and Warwickshire.

They were built at different periods in late prehistory. During the period when the three monuments were erected, there was a continuous tradition of ritual behaviour on sacred ground, from the 4th to the 2nd millennium BCE.

The first to be constructed was the Whispering Knights, a dolmen that dates to the Early or Middle Neolithic period. It was likely to have been used as a place of burial. This was followed by the King's Men, a stone circle that was constructed in the Late Neolithic or Early Bronze Age, it has parallels to other circles located further north, in the Lake District, implying a trade-based or ritual connection. The third monument, the King Stone, is a single monolith.

By the Early Modern period, folkloric stories had developed about the Stones, telling of how they had once been a king and his knights who had been turned to stone by a witch. Such stories continued to be taught amongst local people well into the 19th century.

In the 20th century, the stones became an important site for adherents of various forms of Contemporary Paganism, as well as for other esotericists, who hold magico-religious ceremonies there. They also began to be referred to more widely in popular culture, being featured in television, literature, music and art.

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Avebury

Ad Avebury, nella contea inglese dello Wiltshire, nei dintorni dell'omonimo villaggio, si trovano un grande henge e numerosi cerchi di pietre. Si tratta di uno dei monumenti neolitici europei meglio conservati ed è databile attorno a 5000 anni fa. È più antico del sito megalitico di Stonehenge, che si trova a circa 32 km a sud, anche se i due siti sono quasi contemporanei. Si trova approssimativamente a metà strada tra Marlborough e Calne, poco distante dalla A4 a nord della A361 verso Wroughton.

Avebury è di proprietà della National Trust.

Translation

Avebury is a Neolithic henge monument containing three stone circles, around the village of Avebury in Wiltshire, in southwest England. One of the best known prehistoric sites in Britain, it contains the largest megalithic stone circle in the world. It is both a tourist attraction and a place of religious importance to contemporary pagans.

Constructed over several hundred years in the third millennium BC, during the Neolithic, or New Stone Age, the monument comprises a large henge (a bank and a ditch) with a large outer stone circle and two separate smaller stone circles situated inside the centre of the monument.

Avebury is owned and managed by the National Trust. It has been designated a Scheduled Ancient Monument, as well as a World Heritage Site, in the latter capacity being seen as a part of the wider prehistoric landscape of Wiltshire known as Stonehenge, Avebury and Associated Sites.

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Resources

https://www.youtube.com/watch?v=nqz0pyNqY14

⚔️ The Falkland/Malvinas War

🤖 AI

History

What is it?

Different types

1. Purely reactive: just reacts to some inputs (chess)

2. Limited memory: uses some kind of data to create useful suggestions or intelligent answers

3. Theory of mind: has the capacity to understand thoughts and emotions and interact socially (still in the process of being invented

4. Self aware: (not invented yet)

Applications of AI

1. Banking Fraud Detection

2. Online customer support

3. Cyber security

4. Virtual Assistants

The future

Resources

https://www.youtube.com/watch?v=cW9shEB8h5E

💡 The development of computers

Diagram

Analytical engine

La macchina analitica (Analytical engine in inglese) è stato il primo prototipo di un computer meccanico sviluppato per eseguire compiti generici. Il progetto fu sviluppato dal matematico, filosofo e scienziato inglese Charles Babbage (1791–1871), che cercò anche di realizzarlo praticamente. Rappresenta un importante passo nella storia dell'informatica.

Translation

The Analytical Engine was a proposed mechanical general-purpose computer designed by English mathematician and computer pioneer Charles Babbage. It was first described in 1837 as the successor to Babbage's difference engine, which was a design for a simpler mechanical calculator.

The Analytical Engine incorporated an arithmetic logic unit, control flow in the form of conditional branching and loops, and integrated memory, making it the first design for a general-purpose computer that could be described in modern terms as Turing-complete.

In other words, the logical structure of the Analytical Engine was essentially the same as that which has dominated computer design in the electronic era The Analytical Engine is one of the most successful achievements of Charles Babbage.

Babbage was never able to complete construction of any of his machines due to conflicts with his chief engineer and inadequate funding.

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Colossus

Il Colossus è stato uno dei primi computer elettronici programmabili nella storia dell'informatica. Costruito e messo in opera nel Regno Unito, durante la seconda guerra mondiale, fu in grado di decifrare i codici sviluppati dalla cifratrice Lorenz SZ 40/42 usata dai nazisti per proteggere la corrispondenza fra Adolf Hitler e i suoi capi di stato maggiore, oltre che alle comunicazioni Purple e Red giapponesi, basate sulla tecnologia di Enigma.

I servizi segreti britannici fecero di tutto per interpretare i codici dei nazisti, che però venivano cambiati quotidianamente.

Il Colossus, costruito in segreto per la Royal Navy, è stato il primo a usare le valvole termoioniche, fino ad allora usate solo da amplificatori, al posto dei relè: sfruttandone ben 1500, fu in grado di aumentare notevolmente la potenza di calcolo.

Il suo primato cronologico, tuttavia, è stato riconosciuto in ritardo a causa del rigoroso segreto imposto dal Regno Unito, resistito per decenni anche dopo la conclusione della guerra.

Translation

Colossus was a set of computers developed by British codebreakers in the years 1943–1945 to help in the cryptanalysis of the Lorenz cipher. Colossus used thermionic valves (vacuum tubes) to perform Boolean and counting operations. Colossus is thus regarded as the world's first programmable, electronic, digital computer, although it was programmed by switches and plugs and not by a stored program.

Colossus was designed by General Post Office (GPO) research telephone engineer Tommy Flowers to solve a problem posed by mathematician Max Newman at the Government Code and Cypher School (GC&CS) at Bletchley Park. Alan Turing's use of probability in cryptanalysis contributed to its design. It has sometimes been erroneously stated that Turing designed Colossus to aid the cryptanalysis of the Enigma. (Turing's machine that helped decode Enigma was the electromechanical Bombe, not Colossus.)

Use of these machines allowed the Allies to obtain a vast amount of high-level military intelligence from intercepted radiotelegraphy messages between the German High Command (OKW) and their army commands throughout occupied Europe.

The existence of the Colossus machines was kept secret until the mid-1970s. All but two machines were dismantled into such small parts that their use could not be inferred. The two retained machines were eventually dismantled in the 1960s.

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Elea 9000

Elea è il nome di una serie di elaboratori elettronici mainframe sviluppati da Olivetti nella seconda metà degli anni cinquanta la cui terza generazione, denominata Elea 9003, fu il primo della storia interamente realizzato con componenti a stato solido. Fu concepito, progettato e sviluppato da un piccolo gruppo di giovani ricercatori guidati da Mario Tchou.

Fu commercializzato alcuni mesi dopo l'uscita del concorrente 2002 della Siemens, che, però, ancora utilizzava alcune valvole, e vari mesi prima del lancio del 7090, il primo computer interamente a transistor realizzato dalla IBM.

L'acronimo ELEA stava per Elaboratore Elettronico Aritmetico (quest'ultimo aggettivo poi modificato in "Automatico" per ragioni di marketing).

Translation

The Elea 9003 is one of a series of mainframe computers Olivetti developed starting in the late 1950s. The system, made entirely with transistors for high performance, was conceived, designed and developed by a small group of researchers led by Mario Tchou (1924–1961).

It was the first solid-state computer designed and manufactured in Italy.

The acronym ELEA stood for Elaboratore Elettronico Aritmetico (Arithmetical Electronic Computer, then changed to Elaboratore Elettronico Automatico for marketing reasons).

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Sinclair Spectrum

Lo ZX Spectrum è un home computer creato e prodotto dal 1982 fino al 1986 dalla Sinclair Research Ltd, e dal 1986 al 1992 dalla Amstrad.

In Europa fu il principale antagonista del Commodore 64 e conquistò un discreto settore di mercato grazie ad un prezzo di listino più economico; infatti le piccole dimensioni, la velocità di calcolo e il prezzo relativamente basso lo resero popolare negli anni ottanta in vari Stati del mondo.

Translation

The ZX Spectrum is an 8-bit personal home computer developed by Sinclair Research. It was first released in the United Kingdom on 23 April 1982 and went on to become Britain's best-selling microcomputer.

Referred to during development as the ZX81 Colour and ZX82, it was launched as the ZX Spectrum to highlight the machine's colour display, compared with the black and white display of its predecessor, the ZX81. The Spectrum was released as eight different models, altogether they sold over 5 million units worldwide.

The Spectrum was among the first home computers in the United Kingdom aimed at a mainstream audience, similar in significance to the Commodore 64 in the US or the MO5 in France. The introduction of the ZX Spectrum led to a boom in companies producing software and hardware for the machine, the effects of which are still seen.

The machine was officially discontinued in 1992.

📠 Alan Turing e la macchina Enigma

Alan Turing

Alan Mathison Turing (Londra 1912 – Manchester 1954) è stato un matematico, logico, crittografo e filosofo britannico, considerato uno dei padri dell'informatica e uno dei più grandi matematici del XX secolo.

Il suo lavoro ebbe una vasta influenza sulla nascita della disciplina dell'informatica, grazie alla sua formalizzazione dei concetti di algoritmo e calcolo mediante l'omonima macchina, che a sua volta costituì un significativo passo avanti nell'evoluzione verso il moderno computer.

Per questo contributo è solitamente considerato il padre della scienza informatica e dell'intelligenza artificiale, da lui teorizzate già negli anni trenta del '900, ed anche uno dei più brillanti crittoanalisti che operarono nel Regno Unito durante la seconda guerra mondiale, per decifrare i messaggi scambiati da diplomatici e militari delle Potenze dell'Asse.

Turing lavorò infatti a Bletchley Park, il principale centro di crittoanalisi del Regno Unito, dove ideò una serie di tecniche per violare i cifrari tedeschi, incluso l'utilizzo di una macchina elettromeccanica (chiamata "Bomba") in grado di decodificare codici creati dalla macchina crittografica Enigma. Morì, suicida, a soli 41 anni.

Translation

Alan Mathison Turing OBE FRS (1912 – 1954) was an English mathematician, computer scientist, logician, cryptanalyst, philosopher, and theoretical biologist. Turing was highly influential in the development of theoretical computer science, providing a formalisation of the concepts of algorithm and computation with the Turing machine, which can be considered a model of a general-purpose computer. He is widely considered to be the father of theoretical computer science and artificial intelligence.

In 1938, he obtained his PhD from the Department of Mathematics at Princeton University. During the Second World War, Turing worked for the Government Code and Cypher School (GC&CS) at Bletchley Park, Britain's codebreaking centre that produced Ultra intelligence. For a time he led Hut 8, the section that was responsible for German naval cryptanalysis. Here, he devised a number of techniques for speeding the breaking of German ciphers, including improvements to the pre-war Polish bombe method, an electromechanical machine that could find settings for the Enigma machine. Turing played a crucial role in cracking intercepted coded messages that enabled the Allies to defeat the Axis powers in many crucial engagements, including the Battle of the Atlantic.

Turing was prosecuted in 1952 for homosexual acts. He accepted hormone treatment with DES, a procedure commonly referred to as chemical castration, as an alternative to prison. Turing died on 7 June 1954 from cyanide poisoning. An inquest determined his death as a suicide, but it has been noted that the known evidence is also consistent with accidental poisoning.

Enigma

Enigma fu un dispositivo elettromeccanico per cifrare e decifrare messaggi. Macchina nata da un tentativo di commercializzazione poi fallito, fu ampiamente utilizzata dalle forze armate tedesche durante il periodo nazista e della seconda guerra mondiale. La facilità d'uso e la presunta indecifrabilità furono le maggiori ragioni del suo ampio utilizzo.

Nonostante fosse stata modificata e potenziata nell'arco del suo periodo di utilizzo, un nutrito gruppo di esperti riuscì a violarla dopo essersi impegnato a lungo con questo intento. I primi a decifrarla nel 1932 furono alcuni matematici polacchi: Marian Rejewski, Jerzy Różycki e Henryk Zygalski. Il loro lavoro ha permesso di ottenere ulteriori informazioni sulla sempre più aggiornata macchina dei tedeschi "Enigma", prima in Polonia e, dopo lo scoppio della guerra, anche in Francia e Gran Bretagna. La decrittazione dei messaggi cifrati con Enigma fornì per quasi tutta la seconda guerra mondiale importantissime informazioni alle forze alleate.

Translation

The Enigma machine is a cipher device developed and used in the early- to mid-20th century to protect commercial, diplomatic, and military communication. It was employed extensively by Nazi Germany during World War II, in all branches of the German military. The Enigma machine was considered so secure that it was used to encipher the most top-secret messages.

The Enigma has an electromechanical rotor mechanism that scrambles the 26 letters of the alphabet. In typical use, one person enters text on the Enigma's keyboard and another person writes down which of the 26 lights above the keyboard illuminated at each key press. If plain text is entered, the illuminated letters are the ciphertext. Entering ciphertext transforms it back into readable plaintext. The rotor mechanism changes the electrical connections between the keys and the lights with each keypress.

The security of the system depends on machine settings that were generally changed daily, based on secret key lists distributed in advance, and on other settings that were changed for each message. The receiving station would have to know and use the exact settings employed by the transmitting station to successfully decrypt a message.

While Nazi Germany introduced a series of improvements to the Enigma over the years, and these hampered decryption efforts, they did not prevent Poland from cracking the machine prior to the war, enabling the Allies to exploit Enigma-enciphered messages as a major source of intelligence.

Resources

https://www.youtube.com/watch?v=ybkkiGtJmkM

🦠 Ransomware

💯 Matematica

Funzioni

L’insieme formato dall’unione dell’ensieme dei numeri razionali e dell’insieme dei numeri irrazionali viene chiamato insieme dei numeri reali e viene indicato con la lettera R.

→ Massimo e minimo di un insieme

→ Estremo superiore ed estremo inferiore di un insieme

→ Funzione

→ Che cos’è il dominio di una funzione

Per determinare il dominio basta tenere presente le indicazioni riassunte nella seguente tabella:

→ Che cos’è il codominio di una funzione

A livello intuitivo il codominio coincide con l’insieme di arrivo, ovvero con l’insieme dei valori che la funzione può assumere.

→ Classificazione delle funzioni

Le funzioni si possono classificare in base al tipo di operazioni che compaiono nell’espressione analitica $f(x)$.

• Se compare soltanto un numero finito di operazioni di addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione, elevamento a potenza a esponente razionale o estrazione di radice si dice che la funzione è algebrica, altrimenti si dice che è trascendente.

• Nell’insieme delle funzioni algebriche si distinguono: funzioni intere, nelle quali la variabile indipendente non compare in alcun denominatore, da quelle frazionarie; le funzioni razionali, nelle quali la variabile indipendendente non compare sotto alcun segno di radice, da quelle irrazionali.

→ Qual è il dominio di una funzione razionale intera, di una razionale fratta, etc..

A intuizione lo capisci.

→ Intersezioni di una funzione con gli assi cartesiani

Dopo aver determinato il dominio, la “seconda fase” di uno studio elemetnare della funzione consiste nel determinare i suoi eventuali punti d’intersezione con gli assi cartesiani e nello studiare il segno della funzione.

→ Funzioni pari e dispari

→ Funzioni crescenti, decrescenti, non decrescenti, non crescenti

I limiti

→ Asintoto verticale

→ Asintoto orizzontale

→ Limiti delle funzioni elementari

→ Teoremi sui limiti e relative forme indeterminate

→ Forme indeterminate

→ Risoluzione di alcune forme indeterminate

Continuità

→ Definizione di funzione continua in un punto

→ Funzioni continue in un intervallo

→ Punti singolari

Derivata

→ Definizione e suo significato geometrico

→ Derivate di funzioni elementari

→ Punti di non derivabilità

→ Il differenziale

→ Punti stazionari, massimi e minimi relativi