Rete
Una rete è composta da noti, ovvero dispositivi capaci di scambiarsi informazioni che vengono categorizzati in sistemi terminali e dispositivi di interconnessione che sono collegati tra loro attraverso dei collegamenti detti link.
I sistemi terminali possono essere di due tipi:
- Host - macchine generalmente di proprietà dell’utente dedicate ad eseguire applicazioni.
- Server - tipicamente è una macchina ad elevate prestazioni destinata a fornire servizi a diverse applicazioni utente.
I dispositivi di interconnessione rigenerano/modificano il segnale che ricevono e lo ridistribuiscono:
- Router - collegano una rete ad altre reti
- Switch - (commutatori) collegano più sistemi terminali a livello locale
- Modem - trasformano la codifica dei dati
Mezzi Transitivi
I collegamenti chiamati genericamente link sono mezzi transitivi utilizzati per collegare dispositivi di rete, ne esistono di due tipi:
- cablati (o guidati) - solitamente in rame o fibra ottica
- wireless - onde elettromagnetiche o satellite
Mezzi Transitivi Cablati
I segnali si propagano in un mezzo che collega fisicamente due dispositivi. Alcuni di questi mezzi sono:
1) Doppio Intreccio - (TP: twister pair) due fili di rame distinti, il tradizionale cavo telefonico.
2) Ethernet - intreccio di quattro coppie di fili.
3) Cavo Coassiale:
- Due conduttori in rame concentrici capace di propagare il segnale bidirezionalmente.
- Era usato per cablatura reti locali ad alta velocità perché resistente alle interferenze, ma oggi è stato soppiantato dalla fibra ottica.
4) Fibra Ottica:
- Mezzo sottile e flessibile che conduce impulsi di luce (ciascun impulso rappresenta un bit).
- È caratterizzato da un alta frequenze trasmissiva e un basso tasso di errore perché non subisce interferenze elettromagnetiche.
- Mezzo prevalente delle dorsali internet.
Mezzi Transitivi Wireless
Anche detti mezzi ad onda libera, i segnali si propagando bidirezionalmente nell’atmosfera e nello spazio esterno attraverso onde elettromagnetiche.
I segnali sono influenzati dall’ambiente di propagazione: riflessione, ostruzione da parte di ostacoli, interferenze da altri segnali.
I principali canali radio sono:
- Microonde Terrestri - es. canali fino a 45 Mbps
- LAN - es. Wifi-IEEE802.11
- Wide-area - es. cellulari
- Satellitari - canali fino a 45 Mbps channel con ritardo punto-punto di 270 msec sono creati da satelliti geostazionari/a bassa quota.
Classificazione delle reti
| Scale | Type | |
|---|---|---|
| Vicinity | PAN (Personal Area Network) | Bluetooth (e.g., headset) |
| Building | LAN (Local Area Network) | WiFi, Ethernet |
| City | MAN (Metropolitan Area Network) | Cable, DSL |
| Country | WAN (Wide Area Network) | Large ISP |
| Planet | The Internet (network of all networks) | The Internet! |
Reti LAN
Solitamente è una rete privata che collega i sistemi terminali di un singolo edificio, deve ogni sistema terminale nella LAN ha un indirizzo che lo identifica univocamente nella rete.
oss: non specifica un numero minimo o massimo di dispositivi.
Esistono due tipi di strutture LAN :
- con cavo condiviso (mezzo broadcast)
- a commutazione (con switch)
Rete LAN Broadcast
Quando un nodo trasmette tuti i terminali nella rete ricevono la trasmissione, dove solo il destinatario elabora il pacchetto, tutti gli altri lo ignorano.
In questa struttura solo un nodo alla volta può trasmettere e per questo al giorno d’oggi è obsoleta.
Reti LAN con Switch
Ogni nodo della LAN è collegato direttamente ad uno switch, in questa struttura soltanto il destinatario riceverà la trasmissione del trasmettitore.
Questo avviene grazio allo switch che effettua da intermediario è in grado di riconoscere l’indirizzo di destinazione e di inviare il pacchetto al solo destinatario senza inviarlo agli altri dispositivi.
Lo switch riduce il traffico nella LAN e consente a più coppie di dispositivi di comunicare contemporaneamente fra di loro.
Rete WAN
La rete WAN (Wide Area Network) è una rete che interconnette dispositivi di interconnessione (switch, router, modem) su una grande area geografica (città, una regione, o una nazione).
Questo tipo di rete è gestita da un operatore di telecomunicazioni (Internet Service Provider - ISP).
Ne esistono di due tipi la punto a punto e a commutazione.
Rete Punto a Punto
Collega semplicemente due mezzi di comunicazione tramite un mezzo trasmissivo (cavo o wireless)
Rete a Commutazione
Rete con più di due punti di terminazione, è utilizzata nelle dorsali di Internet.
Reti Composte (Internetwork)
Oggi giorno è difficile trovare LAN o WAN isolate: esse sono in genere connesse fra di loro per formare una internetwork, o internet.
Esempio - Due LAN e una WAN punto-punto
Un’azienda ha due uffici in due città differenti. In ciascun ufficio esiste una LAN che consente agli impiegati di comunicare l’uno con l’altro.
Per mettere in comunicazione le due LAN l’azienda affitta un’apposita WAN punto-punto da un ISP, realizzando una internet privata.
Esempio - Quattro WAN e tre LAN
Approfondimento rete GARR
La rete GARR interconnette ad altissima capacità università, centri di ricerca, biblioteche, musei, scuole e altri luoghi in cui si fa istruzione, scienza, cultura e innovazione su tutto il territorio nazionale.
È un’infrastruttura in fibra ottica che utilizza le più avanzate tecnologie di comunicazione e si sviluppa su circa 15.000 km tra collegamenti di dorsale e di accesso.
Oggi la capacità delle singole tratte della dorsale arriva a 100 Gbps, mentre quella dei collegamenti di accesso può raggiungere i 40 Gbps in base alle necessità di banda della sede.
Grazie alla grande scalabilità delle tecnologie utilizzate, queste capacità possono evolvere facilmente insieme alle necessità degli utenti.
Sito GARR: http://www.garr.it/it/infrastrutture/rete-nazionale/infrastruttura-direte-nazionale
Comunicazione (Switching)
Una internet (internetwork) è una combinazione di link e dispositivi capaci di scambiarsi informazioni. In particolare i sistemi terminali comunicano tra di loro per mezzo di dispositivi come switch e router.
Ci sono due tipi di reti basate su switch:
Reti a commutazione di circuito
Tra due dispositivi è sempre disponibile un collegamento dedicato chiamato circuito, utilizzato per l’intera comunicazione.
Stabilire un circuito significa riservare le risorse fisiche necessarie per effettuare il collegamento tra i due dispositivi. Queste risorse saranno inaccessibili a gli altri dispositivi per tutto il tempo necessario per effettuare la comunicazione.
Percorso - anche se esistono più percorsi tra due dispositivi in comunicazione, solo uno di questi verrà usato per l’intera comunicazione
Efficenza - questo tipo di comunicazione ci assicura che le risorse fisiche siano “prenotate” per tutto il tempo delle comunicazione.
Le risorse della rete (es. ampiezza di banda) possono essere suddivise in “pezzi”. La banda in particolare può essere divisa in due modi per frequenza (FDM) o per tempo (TDM).
FDM (Frequency Division Multiplexing)
TDM (Time Division Multiplexing)
Rete di comunicazione di pacchetto (store and forward)
La comunicazione fra i due lati, invece di avvenire in modo continuaviene effettuata trasmettendo blocchi di dati chiamati pacchetti.
Gli switch memorizzano i dati ricevuti dagli utenti in una coda (store) e li inoltrano nella rete in modo sequenziale (forward).
oss: non viene riservato nessun tipo di risorsa ma si vanno a suddividere i dati.
Non c’è un percorso specifico che viene usato per il trasferimento di dati tra due dispositivi.
Blocchi di dati, anche dello stesso file o comunicazione, possono prendere percorsi diversi nel viaggio dalla sorgente alla destinazione e arrivare a destinazione in un ordine diverso.
Internet
Con la parola internet (con i minuscola) ci si riferisci ad una rete composta da reti intercorresse. L’internet più famosa è chiamata Internet (I maiuscola) ed è composta da migliaia di reti interconnesse.
oss: È una rete a commutazione di pacchetto.
Rappresentazione concettuale di Internet
Acesso ad Internet
Internet è una internetwork che consente a qualsiasi utente di farne parte. L’utente, tuttavia, deve essere fisicamente collegato a un ISP, solitamente mediante una WAN punto-punto.
Il collegamento che connette l’utente al primo router di Internet è detto rete di accesso, esistono 4 principali tecnologie per “collegarsi” ad una rete di accesso:
Accesso tramite rete telefonica
E’ possibile collegarsi a Internet modificando la linea telefonica fra la sede del dispositivo che vuole connettersi (casa, azienda, etc.) e la centrale telefonica con una WAN punto-punto. Esistono due principali tecniche servizio dial-up e servizio DSL.
Servizio dial-up consiste nel inserire sulla linea telefonica un modem (modulatore-demodulatore) che converte i dati digitali (del computer) in analogici (per trasmetterli sulla linea telefonica) e viceversa.
Lento e rende impossibile effettuare chiamate telefoniche e navigare internet contemporaneamente.
Servizio DSL (Digital Subscriber Line) tecnologia che supporta la comunicazione digitale ad alta velocità sulla linea telefonica.
Il segnale tra abitazione e ISP è diviso tre bande di frequenza non sovrapposte ognuna con un compito specifico.
Accesso tramite Ethernet
Nelle reti aziendali e universitarie una delle tecnologie utilizzate per l’accesso internet è il collegamento Ethernet.
Lo switch (Ethernet) della LAN è generalmente collegato a un router istituzionale che è connesso diretamente ai router della dorsale.
Accesso Wireless
Il wi-fi è un Access Point (locale) connesso alla Ethernet cablata e ha un raggio di azione di qualche decina di metri.
La rete cellulare ha un access point (base station) molto potente della compagnia telefonica cellulare, con raggio di azioni di decine di kilometri.
Access Network
Collegamenti fisici che connettono un sistema al primo edge router, un router esterno della rete BackBome.
Nell’immagine gli edge router sono quelli in cui finiscono le line blu.
BackBome
Solo router e collegamenti tra altri router, e può essere a Commutazione di circuito o Commutazione di pacchetto.
Livello Rete ISP
La struttura di internet è una struttura gerarchica composta da reti di diverso livello, dove le reti sono gestite da ISP (Internet Service Provider).
ISP Livello 1
In cima ci gli ISP di livello 1 con copertura nazionale ed internazionale che comunicano tra loro alla pari (gestiscono Dorsali Sottomarine).
ISP Livello 2
Le reti degli ISP di livello 2, sono reti con copertura nazionale o distrettuale. Si può connettere solo al alcuni ISP di livello 1, e possibilmente ad altri ISP di livello 2.
ISP Livello 3
Le reti degli ISP di livello 3 sono reti locali di accesso, anche dette reti “ultimo salto” (last hop network), ovvero le più vicine ai sistemi terminali.
Routing
Il processo di determinare il percorso di un pacchetto all’interno della rete è detto routing.
Dorsali Sottomarine
