Introduzione alle reti: Tipologia di reti e struttura di Internet

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Introduzione alle reti: Tipologia di reti e struttura di Internet

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Per introdurre la teoria sulle reti di elaboratori, parleremo della classificazione dei tipi di rete parlando prima di tutto dei dispositivi che possiamo incontrare, per poi definire piano piano la struttura di Internet.

Esistono principalmente due tipi di dispositivi che fanno parte di una rete (tralasciandone la dimensione), e possono essere:

  • Sistemi Terminali, o end system
  • Dispositivi di interconnessione,

Sistemi Terminali

Possiamo ulteriormente suddividere gli End System in due tipi: Host e Server.

Gli host sono tutti i dispositivi che appunto hostano applicazioni e solitamente sono i dispositivi da cui ci connettiamo abitualmente tipo Computer, Tablet, Smartphone ecc.

I Server invece sono solitamente dei computer molto potenti che offrono servizi di solito orientati alla rete tipo Email o Web Server. In questa categoria, gestita da un amministratore di sistema, includiamo anche le stampanti.

Dispositivi di Interconnessione

I Dispositivi di Interconnessione sono tutti quei dispositivi che rigenerano o modificano il segnale che ricevono in ingresso, e possono essere suddivisi in:

  • Router, coloro che hanno il compito di connettere una rete a un’altra
  • Switch (commutatori), collegano più End System allo stesso livello locale
  • Modem, incaricati di trasformare la codifica dei dati.

Collegamenti e Mezzi Trasmissivi

I dispositivi di rete, ovvero quelli visti poco fà, sono collegati fra loro utilizzando Mezzi cablati (rame, fibra ottica) o wireless( onde elettromagnetiche, satellite), chiamati Link (dall’inglese, collegamento). E proprio queste due categorie di Link, ci permettono di definire i Mezzi Trasmissivi: un bit di informazione viaggia da un End System ad un altro attraverso una serie di coppie ricevente-trasmettente ed il Mezzo Fisico è ciò che si trova nel mezzo. Come abbiamo visto, possiamo trovarci due tipi di Mezzi Trasmissivi: Mezzo a onda libera (Wireless), in cui i segnali si propagano nell’atmosfera; e Mezzo guidato (cablato) in cui i segnali si propagano in un mezzo fisico.

Classificazione della rete in base alle dimensioni

Una prima classificazione che possiamo fare di una rete, è in base alle sue dimensioni: partiamo dalla più piccola Lan (Local Area Network) passando per la Man (Metropolitan Area Network) fino ad arrivare alla più estesa Wan (Wide Area Network).

Lan

Local Area Network

Local Area Network

 

Normalmente quando si parla di dimensione di una rete, quello di cui si parla é di Lan e di Wan Lan Acronimo di Local Area Network, comprende tutte le piccole reti per esempio in un ufficio o in una casa. Inizialmente la Lan era pensata per condividere risorse fra tutti i sistemi terminali: oggi le Lan vengono connesse usate anche per accedere ad altre reti (Lan, Wan, Internet).
La dimensione non é specificata in base al numero di dispositivi connessi alla rete, bensì in base alla sua estensione. È possibile creare una rete Lan usando un cavo condiviso (mezzo broadcast) o il più moderno cavo a commutazione.

Cavo condiviso

La connessione con cavo condiviso consiste in un unico cavo a cui si collegano tutti i computer. Data la sua struttura, è molto inefficiente: quando un computer A vuole comunicare con un computer C, deve occupare la rete e/o aspettare il suo turno per trasmettere.
Mentre comunica con C, un eventuale computer B che volesse comunicare con A dovrà aspettare il suo turno. Inoltre, con broadcast si intende che tutti i computer ricevono il messaggio di A e devono loro stessi controllare se l’ indirizzo Mac (Media Access Control – un indirizzo univoco di ogni dispositivo) corrisponde con quello specificato nel messaggio di A.
Volendo, un malintenzionato potrebbe quindi non solo intercettare la comunicazione, ma anche fare un attacco MITM.

Cavo a commutazione

I cavi a commutazione sfruttano un dispositivo di interconnessione chiamato switch: ogni computer é connesso unicamente a questo dispositivo e quando A vuole comunicare con C, sara lui a spedire i dati al giusto ricevente. Inoltre, se non ci sono destinatario- ricevente in comune- lo switch permetterebbe anche a più coppie di dispositivi di comunicare fra loro in modo da rendere la rete molto efficiente. Generalmente questa soluzione viene chiamata connessione a Stella.

Reti Wan

Wan é l’ acronimo di Wide Area Network e si intende una rete di vaste dimensioni: una rete che serve una cittá, uno stato, una nazione.

Le Wan ovviamente non sono reti di piccole dimensioni: per questo sono gestite da aziende apposite chiamate ISP (Internet Service Provider). Esistono due tipi di Wan: Wan punto a punto, e Wan switched.

Wan punto a punto

Questo tipo di consiste consiste nells connessoone fra due dispositivi di trasmissione tramite link diretto, che come abbiamo visto puo essere wireless o cabla

Wan Switched

Le Wan switched sono quelle utilizzate dalle dorsali di internet e consistono in un collegamento con piú Wan. Di più sulle reti a commutazione

Internet

Reti a Commutazione

La Internet ( con la i maiuscola) é una rete formata da dispositivi e Link capaci di comunicare fra di loro. Gli end system riescono in particolare a comunicare fra di loro tramite switches e router che si trovano fra di loro. In base al tipo di percorso con cui i dati raggiungono la destinazione, possiamo avere due tipi di comunicazione: reti a commutazione di circuito e reti a commutazione di pacchetto.

Reti a commutazione di circuito

Nelle reti a commutazione di circuito, fra mittente e ricevente si instaura un circuito che occupa temporaneamente tutte le risorse della rete utilizzata. Il percorso é sempre lo stesso per tutta la durata della comunicazione.

Quì, anche se forse non subito evidente, nascono diversi problemi di efficienza.

Nel progettare una rete cerchiamo sempre di sfruttarne al massimo le capacita: per questo motivo, nelle reti a commutazione di circuito, abbiamo due tecniche.

La prima, consiste nel suddividere la capacità (FDM – Frequency Division Multiplexing) della rete( ad esempio la banda) in parti uguali per tutti gli utenti.

Se da un lato può sembrare equo, dall’ altro risulta molto inefficiente quando è un solo utente a usare la rete mentre gli altri sono in stand-by.
La seconda é suddividere in slot temporali (TDM – Time Division Multiplexing) la connessione per ogni utente che la richiede.
Gli slot temporali sono estremamente brevi tanto da non farcene rendere conto, ma questa tecnica permette di assegnare la massima capacita ad ogni utente che trasmetta da solo.

Reti a commutazione di pacchetto

Questo tipo di rete conosciuta come Store and Forward (memorizza e invia) sfrutta una coda per mantenere i pacchetti (ovvero dati suddivisi in blocchi di grandezza prestabilita) che poi vengono inviati da un router all’altro.

Invece di avere un flusso continuo, i dispositivi si scambiano continuamente pacchetti di dati. In questo modo, non serve riservare alcuna risorsa per la comunicazione.

Gli switch quindi, non fanno altro che Memorizzare e Inoltrare i pacchetti provenienti dai vari dispositivi.

Si creerà così una coda all’interno del dispositivo. I pacchetti quando vengono inviati, a differenza delle reti a commutazione di circuito, non utilizzano sempre lo stesso percorso. Questo potrebbe causare l’arrivo a destinazione in ordine diverso dei pacchetti: un pò come quando imbuchiamo diverse lettere. I contenuti comunque, hanno un ‘ordine (che vedremo più avanti) e quindi possono essere riassemblati riformando l’oggetto inizialmente inviato (pensate per esempio a un’immagine  o un documento di testo).

computernetwork

Internet

internet (con la i minuscola) è un diminutivo di interNetwork: una rete costituita da due o più sottoreti interconnesse fra di loro.

La internetwork più famosa di tutte è la Internet( con la I maiuscola) che è composta da migliaia di reti interconnesse fra di loro.

Il collegamento che connette l’utente al primo router di Internet viene chiamato rete di accesso: l’accesso stesso alla rete può essere effettuato:

  • Via rete telefonica: Dial-up (i vecchi modem), DSL (Digital Subscriber Line);
  • Via reti Wireless: Wifi, cellulare;
  • Collegamento diretto: Aziende molto grandi possono diventare ISP locali affidando reti Wan da un operatore

Via rete telefonica

E’ possibile connettersi alla rete delle reti utilizzando la comune linea di casa: prima le connessioni erano principalmente di questo tipo. In pratica si utilizza un modem, termine che significa modulatore-demulatore, il cui scopo è quello di trasformare segnali da digitali ad analogici e viceversa.

Non era male, apparte il fatto di scaricare a 56kbps e di non poter utilizzare contemporaneamente il telefono.

Il DSL invece è già migliore: si divide la banda in 3 bande di frequenza non sovrapposte che garantisce non solo velocità nel download, ma anche di utilizzare contemporaneamente la linea telefonica per chiamare e connettersi ad Internet.

Via Ethernet

Di solito questa è la scelta di grandi aziende o comunque di rete di buone dimensioni: lo switch della LAN è generalmente collegato ad un router istituzionale che è connesso ai router della dorsale.

Wireless

Tramite Wifi di solito ci si collega ad un Access Point che è a sua volta connesso ad internet, la convenienza è la facilità di impostazione ed il fatto appunto che sia una connessione non cablata con un raggio di azione di qualche decina di metri.

Tramite cellulare invece si utilizza la rete del nostro gestore telefonico che funziona similarmente al wifi: un Access Point (che questa volta è la base station della compagnia) che ha un raggio di azione di decine di kilometri.

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Federico PonziStudente, Webmaster ed appassionato di tutto ciò che è informatico con una spruzzata di scienza.View all posts by Federico Ponzi

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