Esercizi: Come viaggia l'informazione

Che cos'è un indirizzo IP? Spiegalo con parole tue usando il paragone con l'indirizzo postale di una casa: che ruolo ha ciascuno e perché servono affinché i dati arrivino a destinazione.

Quando guardi un video su una piattaforma online ci sono due attori: il tuo cellulare (il client) e il computer della piattaforma (il server). Spiega che cosa fa ciascuno in quel momento, chi richiede e chi risponde.

La figura mostra il viaggio di un messaggio dal tuo cellulare a un server, con una nuvola intermedia coperta da un punto interrogativo, come si vede nello schema.

Che cosa rappresenta la nuvola indicata con «?»? Ordina e descrivi le tappe del viaggio del messaggio dal cellulare al server, e spiega perché il messaggio viaggia diviso in più pacchetti invece di andare intero.

Indica chi fa da client e chi da server in ciascuna situazione: (a) richiedi la pagina del meteo dal browser; (b) carichi una foto nel tuo cloud; (c) guardi un video su una piattaforma. Spiega in ogni caso chi richiede e chi risponde.

L'indirizzo IP 192.168.1.35 ha quattro numeri separati da punti. Confrontalo con un indirizzo postale («Via Roma, numero 12, scala 3, interno A») e spiega a grandi linee che ruolo ha ciascuna parte affinché i dati trovino l'apparecchio giusto.

Spiega con parole tue che cos'è un server e ragiona sul perché i server delle grandi piattaforme sono accesi ventiquattro ore su ventiquattro in sale con aria condizionata e alimentazione elettrica di riserva.

Visitando un sito compare il messaggio «errore 404: pagina non trovata». Chi invia quel messaggio, il tuo browser o il server? Spiega che cosa è successo nel viaggio della tua richiesta perché arrivi quella risposta.

Ordina i passaggi di una visita a una pagina web e spiega ciascuno: (a) il server invia la pagina; (b) scrivi l'indirizzo nel browser; (c) il browser mostra la pagina sullo schermo; (d) la tua richiesta viaggia attraverso internet fino al server.

Una foto viene inviata suddivisa in pacchetti numerati che possono arrivare a destinazione in disordine. Spiega come è possibile che il ricevente ricostruisca perfettamente la foto e che cosa pensi accada se uno dei pacchetti si perde lungo il percorso.

Un video occupa $700\ \text{MB}$ e la tua connessione scarica a $50\ \text{MB}$ al secondo. Calcola il tempo teorico di download con la divisione $\frac{700\ \text{MB}}{50\ \text{MB/s}}$ e spiega poi due ragioni per cui in pratica spesso ci mette più del tempo calcolato.

Invii un messaggio dal tuo cellulare al cellulare di un amico che vive in un'altra città. Scrivi la catena completa di elementi attraverso cui passa il messaggio (il tuo cellulare, il tuo router, internet, il server dell'applicazione, il router o l'antenna del tuo amico, il suo cellulare) e indica in quale punto il messaggio cambia rete.

La figura mostra tre pacchetti che partono in ordine da un cellulare e arrivano in disordine al server, che li riordina, come si vede nello schema.

Spiega come fa il server a ricostruire il messaggio nell'ordine corretto osservando i numeri dei pacchetti, e ragiona su che cosa pensi accada se il pacchetto 1 impiega molto più tempo degli altri ad arrivare.

Un film occupa $1\,400\ \text{MB}$ e la tua connessione scarica a $40\ \text{MB}$ al secondo. Calcola il tempo teorico di download con la divisione $\frac{1\,400\ \text{MB}}{40\ \text{MB/s}}$. Poi ragiona se con una connessione veloce la metà potresti guardare il film in diretta senza interruzioni, sapendo che il video online consuma circa $20\ \text{MB}$ al secondo.

Il «ping» misura il tempo che un messaggio impiega per andare e tornare: un server vicino segna $0,02\ \text{s}$ e uno in un altro continente $0,25\ \text{s}$. Spiega che cosa significano queste cifre per un gioco online, in cui conta ogni millesimo di secondo, e perché scegliere bene il server migliora la partita.

Quando trenta alunni scaricano lo stesso file contemporaneamente in aula, tutto va lento. Spiega quale risorsa condividono tutti quei computer (la larghezza di banda della connessione della scuola) e proponi due soluzioni che potrebbe usare l'insegnante perché il download non mandi in tilt la classe.

Un messaggio di dieci parole e una foto da $3\ \text{MB}$ viaggiano sulla stessa rete fino allo stesso cellulare. Spiega perché la foto ci mette di più anche se segue «lo stesso percorso», e calcola quanti pacchetti da $1\ \text{MB}$ servirebbero per inviarla, confrontandolo con il messaggio di testo, che sta in uno solo.

A casa tua hai una console con IP privato 192.168.1.15 e un computer con IP 192.168.1.20, entrambi collegati al router. Il tuo amico prova a invitarti a una partita diretta inserendo da casa sua l'IP «192.168.1.15», ma il gioco gli dà un errore di connessione non trovata.

1. a) Spiega al tuo amico perché quell'indirizzo non gli permetterà mai di raggiungere la tua console da fuori casa tua.
2. b) Se dal computer e dalla console entrate contemporaneamente nella pagina web «cualesmiip.com», vedrete lo stesso indirizzo o indirizzi diversi? Giustifica la risposta spiegando la funzione di intermediario svolta dal router.

Nell'aula di Tecnologia state trasmettendo una partita in diretta video e, nello stesso tempo, scaricando un aggiornamento software da 1,5 GB. La rete della scuola subisce interferenze momentanee e si perde il 2 % dei pacchetti di dati trasmessi.

1. a) Prevedi che cosa succederà in ciascun caso se l'applicazione decide di continuare senza richiedere i pacchetti persi: influirà allo stesso modo sul video e sul file di installazione? Giustifica l'effetto in ciascuno.
2. b) Giustifica perché il servizio video preferisce perdere definitivamente i pacchetti piuttosto che chiederne il rinvio, mentre nel download del file ciò sarebbe inaccettabile.

Invii a un compagno due messaggi vocali consecutivi con un'app di messaggistica: il primo dice «Ci vediamo in biblioteca» e il secondo «Alle cinque». Tuttavia, l'app del tuo compagno riceve i dati del secondo messaggio prima di quelli del primo.

1. a) Spiega che cosa è successo nei router e nei cavi intermedi di internet perché il secondo messaggio superi il primo durante il viaggio.
2. b) Progetta una soluzione tecnica: quale dato indispensabile deve includere il mittente nell'intestazione di ogni pacchetto perché il cellulare ricevente li organizzi e li riproduca sempre nell'ordine in cui sono stati registrati?

Osserva il seguente schema di collegamenti tra router di internet per inviare un file dalla tua scuola (A) a un server (F):

A ── B ── D ── F

│ │ │ │

└─── C ── E ───┘

1. a) Durante il trasferimento, un guasto interrompe la linea tra B e D. Giustifica se il tuo invio verrà annullato del tutto o se potrà essere completato, indicando il percorso alternativo che seguiranno i pacchetti.
2. b) Un compagno afferma: «Sarebbe più veloce e sicuro tirare un unico cavo diretto da A a F senza passare per altri nodi intermedi». Confuta la sua affermazione portando due svantaggi tecnici di progettare la rete in quel modo.

Durante una videochiamata con una scuola in Giappone, la velocità di download della vostra connessione scende bruscamente da 100 Mbps a 0,5 Mbps. In quel momento state usando contemporaneamente la chat di testo e la telecamera in diretta.

1. a) Prevedi il comportamento dei due servizi: quale dei due continuerà a funzionare normalmente e quale no? Giustifica la tua previsione confrontando il volume di dati richiesto da ciascuno.
2. b) Per evitare che la chiamata si interrompa, l'applicazione abbassa automaticamente la risoluzione del video a 240p. Giustifica come questa misura permette alla comunicazione di continuare in modo fluido nonostante la lentezza della rete.

Un museo della scienza organizza una trasmissione astronomica mondiale con il suo server principale a Roma. All'ora dell'evento, 300.000 utenti di America, Asia ed Europa si collegano contemporaneamente e il sito web smette di rispondere per saturazione.

1. a) Proponi una soluzione tecnica basata sulla distribuzione di repliche del sito (server mirror) in diversi continenti e giustifica perché un utente di Tokyo vedrà la pagina molto più velocemente con questo sistema.
2. b) Prevedi che cosa accadrà agli utenti francesi se il server replica di Parigi subisce un'interruzione elettrica totale. Resteranno senza accesso al sito? Giustifica come deve reagire la rete a quel guasto.

Un negozio online annuncia biglietti scontati a partire dalle 10:00. Alle 10:01 il server riceve 95.000 richieste al secondo; la pagina smette di caricarsi e mostra un errore di connessione alla maggior parte degli utenti.

1. a) Spiega che cosa è successo al server e che cosa significa che si è verificato un «collo di bottiglia» in questo caso.
2. b) Progetta due misure tecniche complementari che il negozio dovrebbe applicare per la prossima vendita (una orientata a rafforzare la capacità dei server e l'altra a organizzare l'accesso degli acquirenti senza mandare in tilt il sistema).

Realizzerete un esperimento in classe per verificare empiricamente come influisce la saturazione della rete Wi-Fi sul tempo di download dei dati.

1. a) Progetta l'esperimento definendo: la variabile che modificherete deliberatamente (variabile indipendente), la variabile che misurerete (variabile dipendente) e due condizioni che dovete mantenere rigorosamente costanti in tutte le prove perché i dati siano affidabili.
2. b) Se con 1 computer collegato un file da 250 MB impiega 5 secondi a scaricarsi, prevedi motivando che cosa accadrà al tempo di download se i 25 alunni della classe scaricano quello stesso file esattamente nello stesso momento. Giustifica la risposta spiegando come il punto di accesso ripartisce la sua capacità.