A.A. 2013-2014
Alberi, algoritmi e reti Indirizzo: comunicazione pubblica e d’impresa Cattedra: Prof.ssa Angela Scaringella
IMPUTATO BRUNELLA
INDICE Grafi ad albero e algoritmi di vista di un albero in ampiezza, in profondità, di backtracking. Applicazioni degli alberi: esempio 1: gli alberi di classificazione; esempio 2: programmi per la loro visualizzazione: Trees visualizer per scienze della comunicazione. Pacchetto IP. Evoluzione e versioni del protocollo IP. Algoritmo di istradamento del pacchetto IP. LE PAN: bluetooth, infrarossi, USB, firewire.
Grafi ad albero e algoritmi di vista di un albero in ampiezza, in profondità, di backtracking In teoria dei grafi un albero è un grafo non orientato nel quale due vertici qualsiasi sono connessi da uno e un solo cammino (grafo non orientato, connesso e privo di cicli).Si definisce inoltre foresta un grafo non orientato nel quale due vertici qualsiasi sono connessi al più da un cammino (grafo non orientato e privo di cicli). Una foresta risulta costituita da una unione disgiunta di alberi (e questa proprietà giustifica il suo nome); questi alberi costituiscono le sue componenti connesse massimali.
La visita in ampiezza breadth-first-search (BFS) di un grafo dato un vertice sorgente s consiste nella esplorazione sistematica di tutti i vertici raggiungibili da s in modo tale da esplorare tutti i vertici che hanno distanza k prima di iniziare a scoprire quelli che hanno distanza k+1. La visita in profondità depth-first-search (DFS) di un grafo consiste nella esplorazione sistematica di tutti i vertici andando in ogni istante il più possibile in profondità gli archi vengono esplorati a partire dall’ultimo vertice scoperto v che abbia ancora archi non esplorati uscenti quando questi sono finiti si torna indietro per esplorare gli altri archi uscenti dal vertice dal quale v era stato scoperto. Il procedimento continua fino a quando non vengono scoperti tutti i vertici raggiungibili dal vertice sorgente originario se al termine rimane qualche vertice non scoperto uno di questi diventa una nuova sorgente e si ripete la ricerca a partire da esso questo fino a scoprire tutti i vertici. Il bactraking è una tecnica utilizzata nei problemi di ricerca, che permette di ripercorrere al contrario i rami di un albero di ricerca e quindi di visitare nodi già visitati in precedenza. Questo può essere molto utile nel caso in cui si verifichi un “”vicolo cieco” cioè ogni volta in cui ci si accorge che la strada intrapresa nell’albero di ricerca non può portare alcuna soluzione.
Pacchetto IP In telecomunicazioni e informatica Internet Protocol (IP) è un protocollo di rete appartenente alla suite di protocolli Internet TCP/IP su cui è basato il funzionamento della rete Internet. È un protocollo di interconnessione di reti (Inter-Networking Protocol), classificato al livello di rete (3) del modello ISO/OSI. È un protocollo a pacchetto senza connessione e di tipo best effort nel senso che fa il massimo di quello che può fare senza garantire alcuna forma di affidabilità della comunicazione in termini di controllo di errore, controllo di flusso e controllo di congestione a cui quindi dovranno supplire i protocolli di trasporto di livello superiore (livello 4) quale ad esempio TCP.(WIKIPEDIA) IP è un protocollo a datagrammi In spedizione: • Riceve i dati dal livello trasporto e li struttura in pacchetti di dimensione massima 64 Kbyte • Instrada i pacchetti, eventualmente frammentandoli ulteriormente lungo il viaggio In ricezione: • Riassembla i frammenti in pacchetti • Estrae i dati del livello trasporto e li consegna nell'ordine in cui sono arrivati Un pacchetto IP è costituito da un header e da un area dati • L'header ha una parte fissa di 20 byte e una parte, opzionale, di lunghezza variabile • Ogni pacchetto IP é chiamato datagramma • Ogni datagramma é formato da un header e da un'area dati • I datagrammi possono avere dimensioni diverse • L'header ha dimensioni fisse (20 byte) ma può avere opzioni La versione correntemente usata del protocollo IP è detta anche IPv4 per distinguerla dalla più recente IPv6, nata dall'esigenza di gestire meglio il crescente numero di computer (host) connessi ad Internet.
Evoluzione del pacchetto IP La transizione IPv4/IPv6 riguarda il passaggio nella rete globale del protocollo di livello rete IP dalla versione 4 alla versione 6. Il passaggio porta ad ingenti problemi di compatibilità poiché la versione 4 del protocollo IP è molto consolidata e rappresenta il protocollo più usato nella rete. Il motivo principale che ha portato alla definizione del protocollo IPv6 è il graduale esaurimento degli indirizzi passati sul protocollo IPv4. Ma l’ eterogeneità e la vasta dimensione della rete porta dei vincoli che al momento sono insormontabili per l’ affermarsi del protocollo IPv6. Questo tra l’altro risulta essere incompatibile con il vecchio protocollo poiché i nodi di rete non sono in grado di interpretare un pacchetto IPv6 e ciò rende tale protocollo non un aggiornamento della versione 4 ma un nuovo protocollo che va a sostituire il precedente. L’ IPv6 incorpora alcuni protocolli che prima erano separati ed è in grado di configurare automaticamente alcuni parametri di configurazione della rete. Inoltre supporta nativamente la qualità di servizio e introduce l’ indirizzamento anycast, che permette ad un computer in rete di raggiungere automaticamente il più vicino server disponibile di un dato tipo anche senza conoscerne a priori l’indirizzo. Le principali migliorie sono: • header di lunghezza fissa (40 byte); • pacchetti non frammentabili dai ruter; • eliminazione del campo checksum. Queste tre novità alleggeriscono molto il lavoro dei ruter, migliorando l’ instradamento e il throughput.
Instradamento Estratto l'indirizzo IP dal pacchetto (datagramma IP), mettendo in AND l'indirizzo IP e la subnet-mask si ottiene l'indirizzo di Net_Id che individua la sottorete di destinazione: se tale indirizzo coincide con quello dell'interfaccia del router si ha instradamento diretto all'interno della stessa sottorete dopo risoluzione IP/MAC tramite protocollo ARP, se invece la Net_ID calcolata non corrisponde a nessuna interfaccia del router verso le rispettive sottoreti interconnesse, dopo l'indirizzamento ottenuto tramite consultazione della tabella di routing, si ha instradamento indiretto ovvero il router utilizza l'instradamento diretto (locale) di livello 2 tramite protocollo ARP per inviare il pacchetto verso il gateway o il successivo router (next hop) il quale procederà per successivi salti di instradamento fino alla sottorete di destinazione sempre seguendo le informazioni di instradamento contenute nelle tabelle di routing dei rispettivi router, a loro volta create e aggiornate dinamicamente dai protocolli di routing.
LE PAN: bluetooth, infrarossi, USB, firewire. Bluetooh Nelle telecomunicazioni Bluetooth è uno standard tecnico-industriale di trasmissione dati per reti personali senza fili. Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi attraverso una frequenza radio sicura a corto raggio. Bluetooth (a volte abbreviato in BT) cerca i dispositivi coperti dal segnale radio entro un raggio di qualche decina di metri mettendoli in comunicazione tra loro. Questi dispositivi possono essere ad esempio palmari, telefoni cellulari, personal computer, portatili, stampanti, fotocamere digitali, console per videogiochi purché provvisti delle specifiche hardware e software richieste dallo standard stesso.
Infrarossi In fisica la radiazione infrarossa (IR) è la radiazione elettromagnetica con banda di frequenza dello spettro elettromagnetico inferiore a quella della luce visibile, ma maggiore di quella delle onde radio, ovvero lunghezza d'onda compresa tra 700 nm e 1 mm (banda infrarossa). Il termine significa "sotto il rosso" (dal latino infra, "sotto"), perché il rosso è il colore visibile con la frequenza più bassa. Viene spesso associata con i concetti di "calore" e "radiazione termica", poiché ogni oggetto con temperatura superiore allo zero assoluto (in pratica qualsiasi oggetto reale) emette spontaneamente radiazione in questa banda (per la legge di Wien aumentando la temperatura il picco di emissione si sposta sempre più verso il visibile finché l'oggetto non diviene incandescente).
USB In elettronica l'Universal Serial Bus è uno standard di comunicazione seriale che consente di collegare diverse periferiche a un computer. È stato progettato per consentire a più periferiche di essere connesse usando una sola interfaccia standardizzata e un solo tipo di connettore e per migliorare la funzionalità plug and play consentendo di collegare o scollegare i dispositivi senza dover riavviare il computer. L'USB può collegare periferiche quali mouse, tastiere, memoria di massa a stato solido e a disco rigido, scanner per immagini, macchine fotografiche digitali, stampanti, casse acustiche, microfoni, navigatori satellitari, televisori, dispositivi audio, cellulari, smartphone e altre. Per i componenti multimediali, ormai, lo standard USB è il metodo di collegamento più utilizzato, mentre nelle stampanti sopravvivono ancora pochi modelli dotati anche di porta parallela per questioni di compatibilità.
Firewire Il Firewire sviluppato in primis da Apple e' un protocollo di trasmissione dati di nuova generazione, che offre grandi capacita' di trasferimento a basso costo. Il suo scopo principale è quello di sostituire in maniera piu' economica, gli standard di bus parallelo seriale SCSI e di permettere la realizzazione di una vera e propria rete di dispositivi. Il suo utilizzo piu' frequente, pero', si scosta dall'informatica e va a fare di complemento al video DV, del quale e' uno standard accettato di trasferimento digitale. Con un cavo Firewire e' possibile un attacco "a caldo"; cio' significa che possiamo inserire la periferica a computer acceso senza creare problemi al sistema.
Bibliografia Capelli M., Enciclopedia della scienza e della tecnica, Treccani., 2006 [6]. Google., Grammatiche informali, wikipedia [10] Google., immagini, schema di Von Neumann [3]. Informaquiz., GingerLab,2010-2012 [5]. Ing., Cosentino M., Sistemi informativi aziendali, corso di laurea in ingegneria gestionale, 2008-2009 [1]. Sapienza universitĂ di Roma., dipartimento di comunicazione e ricerca sociale, web cattedra, Professoressa Scaringella A. [8]. Scaringella A., Elementi di informatica per le scienze sociali, Roma, edizioni Kappa,2003 [2];[4];[7];[9].