Internet: la rete delle reti – Mario Sabatino

1. Storia di Internet: le tappe fondamentali.Nel 1960 Leonard Kleinrock del Massachussets Institute of Technology (MIT), pubblica il primo lavoro sulla teoria della commutazione a pacchetto (packet-switching) [1] . All’idea del packet switching giungono – seguendo percorsi diversi – anche Paul Baran [2] della RAND Corporation di Santa Monica e Donald Watts Davies [3] del National Physical Laboratory di Londra [4].

Nel 1962 J.C.R. Licklider (1915, 1990), anch’egli del MIT, elabora la sua idea di “Galactic Network” [5] . Da autentico visionario per quell’epoca, Licklider pensa ad un set globale di computer interconnessi che permetta la consultazione e la condivisione a distanza delle informazioni e dei programmi. Licklider e’ il primo coordinatore del programma di ricerca presso il DARPA (Defence Advanced Project Research Agency), organo del Dipartimento militare di Difesa degli Stati Uniti che finanzia alla fine degli anni sessanta il progetto ARPANET.

L’ARPA nasce con l’obiettivo di incentivare e promuovere lo sviluppo di tecnologie utili alle esigenze militari. L’Agency – creata come risposta al lancio dello Sputnik sovietico avvenuto nel 1957 – non possiede grandi strutture e dispone di un budget relativamente limitato. L’ARPA persegue e realizza i propri scopi attraverso l’erogazione di fondi per la ricerca alle università e la conclusione di accordi con aziende private all’avanguardia.

Nel 1965 Lawrence G. Roberts [6] e Thomas Merrill collegano – con linea telefonica dedicata a bassa velocità (1200 bps) e senza commutazione di pacchetto – il computer TX2 presso il MIT Lincoln Lab ed il computer AN/FSQ – 32 presso la System Development Corporation in California. Viene così creata la prima rete di computer con un sistema telefonico (circuit switched telephone) alla quale più tardi si aggiunge il computer DEC presso l’ARPA.

Questo esperimento dimostra pero’ l’inadeguatezza del circuit switched telephone system detto anche ad inserimento, in cui i due telefoni hanno una comunicazione stabile per tutta la durata della connessione.

Lo sviluppo del sistema a commutazione di pacchetti prosegue e nel 1969 quattro computer host (ospiti) vengono connessi tra di loro dando inizio ad ARPANET.

Il progetto ARPANET nasce all’interno dell’ARPA che ha l’obiettivo di realizzare un sistema di comunicazioni alternativo in caso di una battaglia. La prima rete ARPANET e’ utilizzata per collegare i computer di diverse università. Lo studio delle possibili applicazioni militari inizia quando gli scienziati dell’ARPA si rendono conto delle potenzialità della tecnologia di commutazione a pacchetto.

Nel 1970 viene sviluppato il protocollo [7] host to host denominato NCP (Network Control Protocol) e nel 1972 viene introdotta la posta elettronica (e-mail). Successivamente si manifesta l’esigenza di interconnettere reti a tecnologia diversa [8] .

A partire dal 1973 Robert Kahn e Vint Cerf lavorano allo sviluppo di una nuova versione del protocollo di trasmissione che consenta il packet switching in un ambiente ad architettura aperta [9]. Nasce così la Internet Protocol Suite, conosciuta meglio come TCP/IP dal nome dei due suoi protocolli più importanti, che nel gennaio del 1983 diviene il protocollo di ARPANET sostituendo il Network Control Protocol (NCP).

Il TCP/IP viene sviluppato all’interno della IETF (Internet Engineering Task Force), una comunita’ di esperti e ricercatori organizzata in gruppi di lavoro che costituisce forse il vero punto di riferimento del processo di ingegnerizzazione di Internet. La IETF e’ organo dello IAB (Internet Architecture Board) che ha il compito di supervisionare il processo di creazione degli standard di Internet. Dello IAB fa parte anche anche la IRTF (Internet Research Task Force) che si occupa invece della ricerca a lungo termine.

Le specifiche tecniche vengono presentate in una serie di rapporti denominati RFC (Request for Comments) che sono memorizzati in rete e liberamente consultabili. Il processo di standardizzazione si muove intorno ad un RFC; l’idea di base deve essere spiegata dettagliatamente e generare sufficiente interesse nella comunita’ (livello dello standard proposto). L’idea passa al rango di standard preliminare quando viene realizzata una implementazione funzionante che viene esaminata completamente da almeno due soggetti indipendenti per almeno quattro mesi. L’RFC viene dichiarato standard di Internet solo se lo IAB e’ convinto che l’idea sia corretta e che il programma funzioni. David Clark [10], presidente negli anni ottanta dello IAB, una volta ha commentato a proposito degli standard di Internet dicendo che essi sono composti da <>[11].

Nel 1979 viene creato USENET; nel 1980 viene sviluppato il protocollo UUCP (Unix-to-Unix Copy Protocol ) che consente la copiatura di files tra sistemi e l’invio di comandi al computer successivo della catena; nel 1982 nasce EUnet (European Unix Network) che fornisce il servizio e-mail ed USENET e si costituisce l’Internet Society (ISOC) [12] .

Nel 1984 viene introdotto il Domain Name System (DNS), che consente la distribuzione dei database contenenti gli indirizzi host su diversi server: la rete delle reti ha raggiunto una dimensione tale da non consentire l’immagazzinamento degli host names in un unico computer. Attraverso il DNS avviene l’associazione (mapping) dei nomi delle macchine agli indirizzi IP numerici che queste hanno nella rete.

Il 15 marzo del 1985 viene assegnato symbolics.com, il primo dominio registrato. Inizia lo sviluppo esponenziale di Internet ed una serie di altri domini viene registrato. Grazie alla posta elettronica ricercatori e altre comunità di utenti comunicano giornalmente. Nel 1986 inizia lo sviluppo di NSFNET che costituirà la principale infrastruttura dei servizi internet e che nel 1990 sostituisce ARPANET.

Nel 1988 si insedia l’Internet Assigned Numbers Authority (IANA) [13] e viene sviluppato l’Internet Relay Chat (IRC); nel 1989 nasce il RIPE [14] (Reseaux IP Europeans).

Nel 1990 l’Advanced Networks and Services (ANS) – un ente senza scopo di lucro formato da MERIT, MCI e IBM – rileva NSFNET dalla National Science Foundation (NSF) ed aggiorna i collegamenti rendendo la rete più veloce per formare ANSNET. Lo stesso anno Tim Berners Lee del World Wide Web Consortium (W3C) in cooperazione con il CERN scrive il primo programma per la navigazione nel web che nel 1991 viene aperto al pubblico. All’inizio degli anni novanta vengono fatti i primi passi verso la commercializzazione di Internet.

Con la nascita del World Wide Web, Internet esplode come vero e proprio fenomeno sociale ed esce dagli ambiti ristretti della ricerca e degli appassionati di informatica per accedere al grande pubblico.

Nel 1995 NSFNET viene venduta ad America OnLine e le reti regionali collegate alla sua dorsale sono costrette ad acquistare servizi commerciali per potersi collegare.

Le leggi di mercato rimpiazzano il concetto di dorsale unica attraverso la competizione di infrastrutture commerciali che forniscono i servizi ad ogni rete regionale. Per assicurare il collegamento tra le diverse reti regionali NSF offre contratti a quattro diversi operatori di rete per stabilire dei punti di accesso alla rete (NAP Network Access Point) . Ogni operatore è obbligato a collegarsi a tutti i NAP; in tal modo la competizione si basa esclusivamente sulla qualità del servizio e sui prezzi [15] .

In Europa le numerose reti nazionali – paragonabili alle reti regionali NFS – si collegano alle principali dorsali (EBONE ed EuropaNET) che garantiscono sempre maggiori velocità di trasferimento dei dati; i collegamenti transoceanici diventano sempre più numerosi.

Nel 1998 viene fondata l’ Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) [16], un ente senza fini di lucro riconosciuto come coordinatore della gestione tecnica del Domain Name System (DNS) , dell’allocazione degli indirizzi IP , dell’assegnazione dei parametri di protocollo, nonché della gestione del root server system . Le funzioni attualmente svolte dall’ICANN erano prima di competenza della IANA e di altri enti che agivano su incarico del Governo degli Stati Uniti. Il direttivo dell’ICANN è composto di 19 membri di cui cinque eletti lo scorso anno attraverso il voto degli utenti di Internet in tutto il mondo. Il presidente del direttivo è attualmente Vinton G. Cerf, l’ideatore insieme a Robert Kahn del protocollo TCP/IP.

Ed eccoci finalmente giunti ai giorni nostri. In un futuro ormai prossimo il vecchio IP v 4 (la versione n. 4 del protocollo IP vicina ormai ai venti anni di vita) sarà soppiantato dalla nuova versione n. 6 (IPv6)[17] con rilevanti novità e miglioramenti di carattere tecnico. Il numero sempre maggiore delle macchine collegate ad Internet ha quasi esaurito gli indirizzi IP disponibili. IPv6 ha indirizzi lunghi 16 byte e fornisce una riserva di indirizzi Internet quasi illimitata. IPv6 rappresenta inoltre un miglioramento per la sicurezza: <> [18] .

2.Inter-rete: collaborazione di reti autonome ed interconnesse

La Internet Engineering Task Force (IETF) definisce Internet come una <
> [19] .

Le risorse di Internet sono distribuite geograficamente in tutto il mondo e vengono utilizzate come se costituissero un tutt’uno; l’utente non ha bisogno di conoscere la collocazione territoriale di ogni risorsa quasi come se Internet costituisse un luogo a sè stante. Infatti, nell’accezione comune, si fa spesso riferimento ad Internet come “luogo”.

In Internet il trasferimento delle informazioni avviene senza connessione diretta ed attraverso l’invio dei dati distribuiti in pacchetti; spetta alla rete il compito di portare l’informazione a destinazione utilizzando il numero identificativo (IP address) dell’ host destinatario. La rete fa tutto il possibile per condurre a destinazione ogni pacchetto di dati (Best Effort Delivery) ma rimane formalmente inaffidabile anche se realisticamente più sicura e veloce di altri sistemi di trasferimento delle informazioni (ad es. posta ordinaria).

Internet, a differenza di altri tipi di rete, è stata progettata come inter-rete. Essa infatti permette la comunicazione e l’interconnessione tra reti aventi diversa architettura. Tale sorprendente risultato è reso possibile dai protocolli e dai sistemi di interconnessione di Internet.

<> [20]. Per aggiungere una nuova sottorete ad Internet sarà sufficiente connetterla ad un’altra sottorete già collegata.

<>[21] .

3.Servizi applicativi in Internet

Il funzionamento dei servizi applicativi in Internet si serve del modello client-server. Nel modello client-server <<>> [22].

Per il funzionamento di un servizio applicativo in Internet c’è quindi bisogno di un software sul computer server che raccolga le informazioni e le richieste effettuate dal computer client e sappia spedire indietro la risposta ad un altro software sul computer client, che sia invece in grado di riceverle, comprenderle, nonché di inviare nuove richieste.

Mario Sabatino – Roma 2001

(Parte prima – Continua)

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[1] Leonard Kleinrock – Information Flow in Large Communication Nets, Luglio 1960 ; nel 1964, lo stesso autore pubblica il primo libro sull’argomento: “Communication Nets: Stocastic Message Flow and Delay”.

Secondo la teoria della commutazione a pacchetto, l’informazione da trasmettere viene divisa in pacchetti di dati capaci di viaggiare separatamente verso il luogo di destinazione, seguendo percorsi anche diversi, per poi ricomporsi all’arrivo. In tal modo le informazioni giungono a destinazione anche se viene a mancare qualche nodo intermedio del sistema; i pacchetti di informazioni, pur se con destinazioni diverse, possono viaggiare contemporaneamente; infine la linea – non essendo monopolizzata da una sola connessione tra due punti – non e’ impegnata quando non sono trasmessi o ricevuti dati, cosa che invece accade ad esempio nel corso di una conversazione telefonica tra due persone.

[2] Paul Baran, On Distributed Communication Networks 1964

[3] Donald Watts Davies, l’inventore del termine pacchetto (packet), sviluppa il NPL Network , un network in packet switching che usa linee a 768Kbps.

[4] Paul Baran <<>> Mediamente “La Storia di Internet” intervista a Vinton Cerf, 1997.

[5] J.C.R. Licklider & W. Clark, MIT – “On-Line Man Computer Communication”, Agosto 1962

[6] Lawrence G. Roberts, MIT , Towards a Cooperative Network of Time – Shared Computers, 1966 – Il primo progetto di ARPANET

[7] Un protocollo di trasmissione e’ una serie di regole per comporre dei messaggi in modo che questi possano essere scambiati tra due macchine. Dario De Judicibus, da una Guida scaricata dal sito http://vene.tsx.org/ , testo pubblicato su Internet News: <<>

Una generica architettura di trasmissione è formata da una torre a più piani, dove ogni piano rappresenta una precisa responsabilità nella trasmissione dei messaggi. Alla base della torre sta la porta di accesso alla rete fisica, che potremmo pensare come una rete di strade. Ogni piano prende il messaggio che arriva dal piano superiore, lo mette in una busta con alcune informazioni aggiuntive, e lo passa come messaggio al piano inferiore.

Le regole di comunicazione tra i vari piani sono dette interfacce. Il messaggio risultante, formato da tante buste una dentro l’altra, viene immesso nella rete dalla porta che si trova alla base della torre. Una volta arrivato al piano terreno infatti, esso viene trasportato alla torre di destinazione e da qui risale un piano dopo l’altro fino all’ultimo piano, detto anche livello applicativo. Ogni piano della torre di destinazione apre solo la busta che gli compete e usa le informazioni aggiuntive per recapitare la busta successiva al piano superiore. Le informazioni aggiuntive rappresentano il protocollo di comunicazione. Ogni piano comunica quindi solo con il piano corrispondente.

Esempio: Il direttore della Pippo e Figli manda una lettera riservata al direttore della Pluto e Consorte. Il modo con cui i due comunicano, per esempio i riferimenti a lettere precedenti, lo stile della lettera, il modo di salutare alla fine della lettera, e così via, rappresenta il protocollo ad alto livello, cioè quello applicativo. Per spedire la lettera il direttore lo passa alla sua segretaria. Ciò avviene secondo le regole interne della Pippo e Figli, ed è perciò un’interfaccia. La segretaria prende la lettera, la mette in una busta aggiungendo il nome del destinatario e la scritta RISERVATO. Queste informazioni sono per la sua controparte nella Pluto e consorte, ed è quindi anch’esso un protocollo. La busta viene quindi passata all’Ufficio Posta dell’edificio secondo la procedura ordinaria (altra interfaccia), il quale aggiunge l’indirizzo completo, il CAP e altre informazioni necessarie alla spedizione, e la passa quindi al corriere, che rappresenta il meccanismo fisico di trasferimento del messaggio. Terzo protocollo. Quando la lettera arriva, questa viene gestita dall’Ufficio Posta della Pluto e Consorte che, dopo aver buttato la busta esterna con l’indirizzo dell’edificio, la passa alla segreteria del direttore. Questa registra l’arrivo della missiva, la toglie dalla busta più interna, e poi consegna la lettera vera e propria al direttore della Pluto e Consorte. È evidente che perché il sistema funzioni bisogna che i vari protocolli siano rispettati da entrambe le aziende. Mentre infatti le interfacce possono essere diverse (ogni azienda ha le sue procedure interne), i protocolli devono essere stati concordati prima, altrimenti alcune informazioni potrebbero andare perse, o addirittura la lettera potrebbe non essere recapitata in tempo. Pensate a una segretaria italiana che riceve una busta da una consociata asiatica con sopra scritto URGENTE in cinese! Ne nasce una considerazione importante. La base di ogni protocollo è il concetto di standardizzazione. Più vasta è l’accettazione dello standard, più forte e diffuso è il protocollo.

[8] L’idea. nata da esigenze di natura militare, era quella di collegare in un network continentale tipi diversi di rete per <>. Mediamente “La Storia di Internet” intervista a Vinton Cerf, 1997

[9] Nel 1974 Vint Cerf e Robert Kahn pubblicarono “A Protocol for Packet Network Interconnection” dove specificarono in dettaglio il design (?) del Transmission Control Program (TCP).

[10] http://ana.lcs.mit.edu/ , http://www.lcs.mit.edu/people/bioprint.php3?Record_ID=24

[11] Andrew S. Tanebaum, Reti di computer , UTET Libreria pag. 69

[12] Per informazioni http://www.isoc.org/ e http://www.isoc.it/

[13] http://www.iana.org

[14] http://www.ripe.net/

[15] Andrew Tanebaum, Reti di Computer , UTET, 1998 pag. 50

[16] http://www.icann.org/

[17] http://www.ipv6.org/

[18] A. Tanebaum, op.cit, pag 423

[19] Nicola Blefari Melazzi, Marco Listanti, Aldo Roveri – RETEMATICA, parte seconda, ver. prel. 2000, Università degli Studi di Roma “La Sapaienza”, Dipartimento INFOCOM

[20] Nicola Blefari Melazzi, Marco Listanti, Aldo Roveri – RETEMATICA, parte seconda, ver. prel. 2000, Università degli Studi di Roma “La Sapaienza”, Dipartimento INFOCOM, pag 4.

[21] Ut supra, pag 5

[22] Andrew Tanebaum, op. cit. pag. 3.