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ANNUNCI
ORARI PER QUESTA SETTIMANA RICORDATEVI DEL MODULO C E DEI
LABORATORI … RICEVIMENTO http://www.dit.unitn.it/~poesio/Teach/IU
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Orari: Moduli B1-B3, C1-C3
LUN MAR MER GIO VEN
8-10
10-12 B1 C1 B1/C2
12-14 B2
14-16 B2 C3
16-18
18-20 B3 B3
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Orari: Laboratori
LUN MAR MER GIO VEN
8-10
10-12 LAB B LAB C
12-14
14-16
16-18
18-20 LAB A
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RICEVIMENTO MASSIMO POESIO
Ricevimento: Lunedi’ 16-18, via Sighele, SOLO SU APPUNTAMENTO
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INFORMATICA UMANISTICA B
5: RETI E PROTOCOLLI. INTERNET.
IL WEB
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IDEE PRINCIPALI DISCUSSE IN QUESTA LEZIONE
Aspetto ‘logico’ della rete e tipologie: peer-to-peer, a hub, a bus
Aspetti hardware e tipi di connessione Trasmissione dei dati: commutazione di
pacchetto (Packet-switching) Protocolli Internet e TCP/IP
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COS’E’ UNA RETE
Un insieme di calcolatori AUTONOMI collegati tra di loro
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RETI DI COMPUTER: MOTIVAZIONI
Comunicazione tra utenti in locazioni fisiche differenti (scambio di messaggi e dati) Comunicazioni in ambito di ricerca Lavoro cooperativo Possibilità di volgere attività di lavoro a casa
(tele-lavoro)
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RETI DI COMPUTER: MOTIVAZIONI
Condivisione risorse: Per esempio: non è economico comprare 1 stampante
laser per ogni personal Condivisione di programmi e dati da parte di utenti
Base di dati a cui molti utenti (da diversi compute) possono accedere:
Sistema di prenotazioni e assegnamento posti di una compagnia aerea
Sistema informativo di una banca
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EVOLUZIONE DEI SISTEMI INFORMATICI
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IL MODELLO CENTRALIZZATO
Negli anni settanta, prevalse il modello time-sharing multi-utente (il modello centralizzato) che prevede il collegamento di molti utenti ad un unico elaboratore potente attraverso terminali Terminale: un dispositivo hardware, usato solo per inserire
dati e ricevere dati per la visualizzazione (per esempio, con tastiera, schermo, mouse, ma senza capacità di elaborazione)
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IL MODELLO CENTRALIZZATO Mediante il modello time-sharing multi-utente tutti gli utenti di un
ufficio o di un centro di ricerca potevano condividere i programmi, i dati e le periferiche collegate all’elaboratore
All’aumentare del numero di utenti e al crescere delle esigenze di calcolo, questo modello è entrato in crisi, perché era necessario usare elaboratori sempre più potenti
L’informatica distribuita può essere vista come una naturale evoluzione del modello time-sharing multi-utente
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INFORMATICA DISTRIBUITA
Gli anni ottanta hanno visto nascere l’era dell’informatica distribuita
Una nuova tendenza che consiste nel collegare in rete gli elaboratori (di varie potenze, e tipi), e quindi gli utenti, che si trovano in uno stesso ufficio o in località diverse
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Il modello distribuito
Gli elaboratori sono collegati tra di loro e possono condividere le risorse
Ogni utente ha a disposizione una macchina (per esempio, un personal computer, come nel laboratorio) su cui lavorare, ma può anche condividere le informazioni e le risorse con gli altri utenti
L’informatica distribuita offre molteplici vantaggi rispetto al modello centralizzato
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Il modello distribuito: vantaggi rispetto al modello centralizzato
Flessibilità: In un sistema centralizzato, in caso di guasto
all’elaboratore centrale nessuno può lavorare Nel caso distribuito invece, la rottura di una macchina
blocca un solo utente mentre gli altri possono continuare a lavorare
Economicità: In termini di costi, è più conveniente acquistare molti
elaboratori personali e collegarli in rete
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COS’E’ UNA RETE?
Dal punto di vista FISICO: Un insieme di HARDWARE, COLLEGAMENTI e
PROTOCOLLI che permettono la comunicazione tra risorse remote
Dal punto di vista LOGICO: un sistema distribuito di dati, risorse di
elaborazione, ed utenti
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IL PUNTO DI VISTA FISICO: TIPI DI RETI
Le reti possono essere classificate sulla base della loro TOPOLOGIA TECNOLOGIA DI TRASMISSIONE SCALA
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TOPOLOGIA
Reti PEER to PEER Consistono di molte connessioni individuali tra coppie di
elaboratori
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RETI PEER-to-PEER
VANTAGGI: Semplicita’ Basso costo
SVANTAGGI: Utilizzabile solo per pochi nodi (tipicamente non
piu’ di 5)
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RETI A STELLA / HUB
(Tipica architettura per LAN di tipo Ethernet) I nodi sono tutti collegati a un nodo centrale detto
HUB
Hub
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RETI A STELLA
Le comunicazioni tra due nodi non sono dirette ma passano attraverso l’hub che provvede a smistarle verso il nodo destinazione
Hub
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RETI A STELLA: VANTAGGI E SVANTAGGI
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TOPOLOGIA: RETI AD ANELLO
Reti ad anello I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad
anello e non sono tutti direttamente collegati
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RETI AD ANELLO
Il segnale emesso da un nodo passa al nodo successivo; se non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente, finché non raggiunge il destinatario
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RETI AD ANELLO: VANTAGGI E SVANTAGGI
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TOPOLOGIA: RETI LINEARI (A BUS)
Reti lineari (broadcast) Hanno un unico canale di comunicazione (dorsale) condiviso da
tutte le macchine della rete
I messaggi inviati da un elaboratore vengono ricevuti da tutti ma solo l’elaboratore destinatario elaborerà il messaggio, gli altri elaboratori lo ignoreranno
(Altra architettura molto usata per Ethernet)
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RETI A BUS: VANTAGGI E SVANTAGGI
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TECNOLOGIA DI RETE
Connessioni tra computer Su ogni computer: network card
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SCHEDE DI RETE
Parallelo a seriale Numero MAC
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TECNOLOGIA DI CONNESSIONE
La trasmissione di dati tra calcolatori puo’ avvenire tramite MEZZI GUIDATI: linee fisiche che portano il
messaggio al ricevitore. (Esempio: doppino telefonico, fibre ottiche)
MEZZI NON GUIDATI: irradiazione di segnali nello spazio. (Satelliti, wireless)
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MEZZI GUIDATI
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MEZZI NON GUIDATI
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CARATTERISTICHE DELLA TRASMISSIONE
Capacita’ del canale (LARGHEZZA DI BANDA)
Grado di attenuazione del signale Interferenza Numero dei ricevitori
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DIFFERENZE TRA I METODI DI TRASMISSIONE
Condivisione del canale (linee dedicate / commutate)
Trasmissione seriale / parallela Trasmissione sincrona / asincrona Trasmissione digitale / analogica
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TRASMISSIONE DIGITALE / ANALOGICA
Reti locali: si possono usare connessioni specializzate dedicate solo a trasmissione di segnali digitali
Reti a lunga distanza / Internet: si cerca di sfruttare le reti esistenti, in particolare la rete telefonica, che pero’ e’ progettata per trasmettere dati analogici Occorre un metodo per trasformare dati in forma
digitale in analogica, e viceversa: il MODEM
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LINEE DEDICATE / COMMUTATE
Linee dedicate: usate esclusivamente per la comunicazione tra due calcolatori
Linee commutate: canale di comunicazione viene ‘costruito’ volta per volta Due metodi: commutazione di CIRCUITO (= rete
telefonica), commutazione di PACCHETTO (Ethernet)
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TRASMISSIONE DEI DATI: COMMUTAZIONE DI PACCHETTO
Ogni messaggio e’ diviso in tanti pacchetti numerati di dimensione fissa
Ogni pacchetto contiene l’indirizzo del computer destinatario e del computer mittente
Ogni pacchetto e’ inviato separatamente e potenzialmente almeno puo’ usare un percorso completamente diverso
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COMMUTAZIONE DI PACCHETTO (PACKET SWITCHING)
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PACKET SWITCHING
Dati
Packet
MittenteDestinatario
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PACKET SWITCHING
Controllo Parte di dati
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PACKET SWITCHING
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PACKET SWITCHING
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PACKET SWITCHING
I pacchetti non arrivano necessariamente nell’ordine giusto; il destinatario aspetta che arrivino tutti prima di ricostruire il messaggio
Ogni pacchetto occupa la connessione per un tempo molto breve. Potenzialmente, i pacchetti possono essere inviati in parallelo.
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Reti di computer
Non esiste una classificazione univoca delle reti ma due aspetti hanno un particolare importanza Tecnologia di trasmissione Scala
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Scala
Un criterio alternativo per classificare le reti è legato alla loro scala, che si determina in base alla dimensione dei processori e alla loro distanza
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Scala
0.1 m Circuito
1 m Sistema Multicomputer
10 m Stanza Rete locale LAN
100 m Edificio LAN
1 km Università LAN
10 km Città Rete metropolitana MAN
100 km Nazione Rete geografica WAN
1000 km Continente Internet
10000 km Pianeta Internet
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LAN = Local Area Network
Reti private per la condivisione di risorse all’interno di un edifico o in edifici vicini Risorse come computer, stampanti, dati
Sono generalmente di dimensioni ridotte Si possono distinguere a seconda della topologia
(punto-a-punto, ad anello, a stella, lineare, …)
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LAN – Client/Server
Server: elaboratore che può essere condiviso dagli altri computer collegati in rete Server gestore dei dati (file server): gestisce la
memorizzazione e la condivisione di dati in una rete locale Server di stampa (printer server): gestisce le stampanti
disponibili in una rete locale Server di comunicazione: permette l’accesso ad altre reti
locali o ad Internet Client: elaboratore che usa delle risorse condivise,
messe a disposizione dal server
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LAN – Sistema operativo di rete
Il sistema operativo non è in grado di gestire le risorse che non appartengono all’elaboratore
Si introduce un nuovo livello nella “struttura a cipolla”: il sistema operativo di rete
011100010111010101000011110
HardwareSistema operativo locale
Sistema operativo di rete
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WAN = Wide Area Network
Una rete WAN copre una grande area geografica Ad esempio, la rete GARR collega tutte le Università
italiane Nella maggior parte delle reti WAN la sottorete di
comunicazione è formata da Linee di trasmissione (che spostano i dati fra i vari
nodi) Elementi di commutazione (router), calcolatori
specializzati usati per collegare due o più linee di trasmissione
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LA RETE COME STRUMENTO DI COMUNICAZIONE
L’uso fondamentale di una rete è quello di consentire la comunicazione tra i nodi
I nodi si scambiano dei dati sotto forma di messaggi codificati in forma digitale
Ogni messaggio è caratterizzato da un mittente, un destinatario, e un insieme di informazioni che costituiscono il corpo del messaggio
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PROTOCOLLI
Affinché questa comunicazione possa avvenire in modo corretto si deve definire un protocollo di comunicazione Come nella vita reale si stabiliscono delle convenzioni per
il comportamento tra gli individui, nel caso della comunicazione tra gli elaboratori un protocollo definisce quell’insieme di regole che il nodo mittente e il nodo destinatario devono seguire per interagire tra loro
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PROTOCOLLI
Un protocollo specifica: A che velocità vengono trasmessi i messaggi; Come verificare la correttezza del messaggio; Come segnalare che il messaggio e’ stato ricevuto; Dove inviare il messaggio (addressing) ed attraverso
quale percorso (routing)
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STANDARD
Come nel caso della codifica dei dati, sono necessari degli STANDARD internazionali per garantire che la comunicazione avvenga senza errori e confusioni Esempio: TCP/IP
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Comunicazione nelle reti – protocolli
Un protocollo “monolitico” che realizzi tutte le funzionalità necessarie per la comunicazione tra elaboratori in rete è difficile da realizzare
Inoltre, se cambia qualche componente della rete, si deve modificare l’intero protocollo
Per ridurre la complessità di progettazione la maggior parte dei protocolli è organizzata come una serie di livelli Il numero dei livelli, il loro nome, le funzionalità
differiscono da una rete ad un’altra
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Comunicazione multilivello
Per ogni coppia di livelli adiacenti esiste una interfaccia
Le convenzioni usate nella conversazione sono il protocollo Si tratta di un accordo tra i partecipanti su come deve
avvenire la comunicazione
Al di sotto del livello più basso c’è il mezzo fisico che serve per il trasferimento dei dati
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Comunicazione multilivello: lo standard ISO - OSI
Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello
OSI: Open Standard Interconnection
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
Modello teorico di riferimento per definire le caratteristiche della comunicazione multilivello
OSI: Open Standard Interconnection
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Servizi per utilizzo delle rete
Comunicazione end-to-end
Indirizzamento, routing tra reti
Per esempio:
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
Physical
• Il livello n di un calcolatore comunica virtualmente con il livello n di un altro calcolatore• In realtà nessun dato viene trasferito da un livello n adun altro ma passa ad un livello sottostante
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Comunicazione multilivello: ISO - OSI
I livelli più bassi sono quelli più vicini all’hardware e definiscono delle regole di basso livello che consentono di “azzerare” le differenze tra le diverse reti fisiche
Si introduce un livello virtuale uniforme sul quale si basano i livelli successivi che possono essere definiti in modo indipendente dalle reti fisiche sottostante
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INTERNET
La reti delle reti: collega fra loro reti locali, metropolitane, geografiche e singoli computer di
tutto il mondo
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Come funziona Internet Un aspetto importante di Internet è la sua topologia
distribuitae decentrata
N7
N3
N4
N5 N6
N2N1
• In questo modo se un percorso è interrotto o troppo trafficato i dati possono prendere strade alternative
• Ad esempio per andare da N1 a N3 si può prendere il percorso N1-N2-N6-N3 oppure N1-N5-N4-N3 e così via
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INTERNET
Una macchina è in Internet se: utilizza il protocollo TCP/IP ha un suo indirizzo IP (Internet Protocol) ed ha la capacità di spedire pacchetti IP a
tutte le altre macchine su Internet
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LIVELLI DI PROTOCOLLI INTERNET
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I DUE PROTOCOLLI DI BASE: TCP / IP
Insieme, si occupano di: Dividere il messaggio in pacchetti Instradarli Assicurarsi che arrivino (tramite meccanismi di
conferma della ricezione e segnalazione di errori)
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Network layer: IP
Internet può essere vista come una collezione di sottoreti diverse (eterogenee) connesse tra loro (internetworking)
La “colla” che tiene insieme le varie sottoreti è l’Internet Protocol (IP)
Permette di trasportare i dati dalla sorgente alla destinazione, sfruttando la presenza di reti intermedie lungo il percorso
Application
Transport
Network
Link & Physical
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Network layer: IP
Una entità di livello Network è presente su tutti i dispositivi ad Internet
Trasmissione di tipo packet switching
Application
Transport
Network
Link & Physical
Application
Transport
Network
Link & Physical
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Network layer: IP
Ogni computer collegato ad Internet possiede un indirizzo univoco detto indirizzo IP (32 bit)
I 32 bit di un indirizzo IP sono suddivisi in 4 campi da 8 bit ciascuno Per esempio: 10000000000101000011111010101011
Di solito si usa una rappresentazione formata da 4 numeri decimali separati da un punto Per esempio: 128.10.2.30
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Network layer: IP
Gli indirizzi IP devono essere univoci Per questo motivo è stata istituita una
organizzazione, Internet Assigned Number Authority, preposta ad assegnare gli indirizzi IP garanthendone l’univocità
Quando vi collegate ad Internet da casa è il provider che vi assegna un indirizzo IP scegliendolo tra quelli che ha acquistato
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Network layer: IP
IP fornisce anche l’instradamento (routing) dei pacchetti tra mittente e destinatario
Protocollo di routing: Scopo: determinare un “buon” percorso nella rete tra
sorgente e destinazione Percorso “buono”: in genera significa “più corto” La topologia della rete può cambiare (qualche router o
link si può guastare)
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Transport layer
Il compito del livello Transport è quello di fornire un trasporto affidabile dall’host di origine a quello di destinazione, indipendentemente dalla rete utilizzata
In Internet il protocollo di questo livello è chiamato Transmission Control Protocol (TCP)
Application
Transport
Network
Link & Physical
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Application layer
Si colloca al di sopra del livello Transport ed è il livello nel quale viene svolto il “lavoro utile” per l’utente
In questo livello si trovano diversi protocolli, alcuni relativi alle applicazioni che usiamo abitualmente in Internet SMTP: Simple Mail Transfer Protocol FTP: File Transfer Protocol TELNET HTTP: HyperText Transfer Protocol
Application
Transport
Network
Link & Physical
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INTERNET: STORIA IN BREVE
1962: inizio del progetto ARPANET: creare una rete sperimentale che collega siti universitari e governativi negli USA
1964: prima LAN (Lawrence Livermore Labs) 1973: Metcalfe pubblica paper su Ethernet 1974: Kahn & Cerf propongono idee di base 1978: separazione di TCP da IP 1990: 3000 reti e 200.000 computer (detti host) 1992: viene collegato il milionesimo host Agli esordi il numero di host cresce in modo esponenziale
mentre in questi anni si osserva un rallentamento, con incremento annuo del del 6%
2002: hanno accesso ad Internet 457 milioni di persone (di cui 174 milioni negli Stati Uniti)
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LETTURE
Ciotti / Roncaglia, capitoli IV e V