Reti di Computers

Le reti di computer possono essere paritetiche  oppure basate su server.                                                        

Le reti di computer paritetiche (dette anche peer-to-peer  P2P - punto a punto) operano senza server dedicati sulla rete. Ciascun host funge sia da client che da server. L'utente di ciascun host determina le informazioni o le periferiche che desidera condividere con gli altri membri della rete.  

Le reti di computer basate su server, hanno almeno un host che funge da server. 

I computers clients non condividono alcuna informazione con gli altri computer. 

Tutti i dati sono archiviati sul server centrale.  

   

Tipi più comuni di reti di computer. 

reti a bus 

reti a stella 

Reti di computer a bus 

La rete a bus é il metodo più semplice utilizzato per mettere in rete i computer. 

Consiste in un singolo cavo che connette tutti i computer, i server e le varie periferiche in un singolo segmento di rete. Gli host su una rete a bus, comunicano tra loro mettendo le informazioni sul cavo, indirizzate all'indirizzo fisico della scheda di rete usata per connettere il computer destinatario al segmento di rete. 

Indirizzo fisico = MAC  (Media Access Control) . 

I dati messi sulla rete vengono inviati a tutti i computer che fanno parte della rete.

Ogni computer esamina questi dati per scoprire se il loro indirizzo corrisponde al proprio  MAC. 

In caso affermativo, il computer legge le informazioni, altrimenti le rifiuta. 

Reti di computer a stella 

In una rete a stella, i segmenti di cavo da un’unità centrale di connessione (hub), connettono tutti i computer. In alcuni casi, l’hub può prendere anche il nome di “concentratore”. Questo sistema è utilizzato moltissimo. Il vantaggio principale, rispetto ad una rete a bus è che, se un segmento di cavo si rompe, solo l’host connesso all'hub su quel segmento viene isolato.

E' possibile disporre più hub, uno sopra all’altro, per aumentare  il numero di porte che collegano gli host alla pila di hub. In questo modo, le reti a stella, possono diventare di grandi dimensioni. 

Se si utilizza un hub attivo, è possibile controllare in via centralizzata l’attività ed il traffico sulla rete, tramite protocolli per la gestione della rete, come il Simple Network Management Protocol (SNMP). 

Lo standard Ethernet  è il più diffuso tipo di rete locale esistente al mondo.

Le reti di computer ethernet - adottano un metodo chiamato "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection" (CSMA/CD). 

Ciò significa che un solo computer per volta può inviare dati sulla rete a bus. Se un host vuole trasmettere dati e scopre che vi sono già altri dati in transito sulla rete, esso deve aspettare che questa sia libera prima di trasmettere le sue informazioni. 

Se due host iniziano contemporaneamente a trasmettere dati sulla rete, avviene un fenomeno chiamato “collisione”. Gli host possono accorgersi di questa situazione ed inviare sulla rete un segnale di ingorgo. Questo fa sì che la collisione duri abbastanza a lungo perché tutti gli altri host la riconoscano. Ciascun host trasmittente aspetta un periodo di tempo casuale prima di tentare di nuovo l’invio dei dati. Questo intervallo di tempo è reso casuale per ovvi motivi. Se infatti due host rilevassero una collisione e dopo un periodo di tempo  tornassero entrambi ad inviare il messaggio, vi sarebbe nuovamente una collisione. Si creerebbe  un ciclo infinito e quindi un blocco della rete. 

Le reti di computer Ethernet praticamente si comportano come reti a stella.

 Le schede di rete (NIC) (Network Interface Cards) note anche come NIU (Network Interface Units), sono schede a circuiti stampati che forniscono l’accesso fisico dal nodo al mezzo trasmissivo della LAN. 

La NIC esegue la frammentazione della trasmissione dati e la formattazione dei pacchetti di dati con l’intestazione e la coda opportune. Una NIC, conforme allo standard IEEE, contiene un indirizzo logico univoco (MAC address), codificato nell’hardware, che antepone all’intestazione di ciascun pacchetto dati.

La NIC dispone in genere di una certa quantità di memoria buffer che le consente di assorbire alcuni bit trasmessi dal dispositivo associato, costituire i pacchetti e mantenerli fino a che la rete non sia disponibile. Nell’ambito del modello di riferimento OSI le NIC operano a livello dei due strati più bassi (fisico e collegamento dati) e possono contenere un microprocessore in grado di svolgere alcune banali funzioni di elaborazione, diminuendo il carico di lavoro del dispositivo collegato (solitamente un PC). La NIC può essere inserita in uno slot di espansione del PC, oppure in un contenitore separato. 

I transceiver, integrati nelle NIC/NIU e nei MAU, vengono inseriti nelle LAN per ricevere un segnale di trasporto e trasmetterlo lungo il percorso assegnatogli. I MAU (Media Access Units o Multistation Access Units) sono dispositivi autonomi contenenti le NIC, che supportano uno o più nodi.

Cablaggio di LAN 

I cavi di rete si suddividono fondamentalmente in quattro categorie: 

-cavi coassiali 

-cavi twisted-pairs 

-cavi USB 

-cavi in fibre ottiche 

Ogni tipo di cavo, possiede caratteristiche ben precise: lunghezza massima del singolo segmento, impedenza, numero massimo di host collegabili al singolo segmento e molte altre. 

Cavi coassiali 

I cavi coassiali si dividono sostanzialmente in due tipi diversi: 

-cavi coassiali “thin ethernet” (denominati più comunemente“thinnet”); 

-cavi coassiali “thickethernet” (denominati più comunemente“thicknet)”.

Entrambi i tipi di cavo garantiscono un’ampiezza di banda di circa 10 Mbit/sec. 

Thin Ethernet (10base-2) 

Si tratta del cavo di rete in assoluto più utilizzato. Un singolo segmento può essere lungo fino a 185 metri e vi possono essere collegati fino a 30 host. Mediante l’utilizzo di un ripetitore di segnale, è possibile collegare tra loro fino a 5 segmenti da 185 metri l’uno, raggiungendo la  cifra di 925 metri. I segmenti utilizzabili per collegare gli host, sono però al massimo3. I professionisti, infatti, dicono che  thinnet deve rispettare la regola del 5-4-3: al massimo 5 segmenti, con 4 ripetitori e 3 segmenti utili per mettere in rete le macchine. L’impedenza del cavo thinnet (o coassiale sottile) è di 50 ohm. La topologia di rete in cui questo cavo viene utilizzato è quella di rete a bus.   Si tratta però di un cavo molto delicato soprattutto in considerazione della topologia di rete in cui è utilizzato. In una rete a bus, infatti, è sufficiente che un cavo si danneggi, affinché tutti gli host rimangano completamente isolati. 

Thick Ethernet (10-base-5) 

Caratterizzato da maggiore spessore, che migliora la distanza massima del singolo segmento (circa 500 metri) ed il numero di host ad esso collegabili (circa 100). L’impedenza del cavo thicknet è di 75 ohm ed anche in questo caso la topologia di rete nel quale viene utilizzato è quella di una rete a bus. E’ un cavo decisamente più costoso rispetto all altro e molto difficile da posare causa lo spessore.

Cavi twisted-pairs (10Base-T) 

Si tratta di quello che in Italia é generalmente chiamato  “doppino”. Così come per i cavi coassiali, anche i cavi twisted-pairs sono suddivisi in due diverse categorie:

-cavi twisted-pairs STP (Shielded Twisted-Pairs)

-cavi twisted-pairs UTP (Unshielded Twisted-Pairs) 

Entrambi sono formati da 8 fili, intrecciati tra di loro in modo da formare 4 coppie. L’ampiezza di banda garantita da un rete di cavi twisted-pairs può arrivare fino a 100Mbps. 

Normalmente usati per Reti a Stella. 

Unshielded Twisted-Pairs (UTP) Il cavo UTP si differenzia dall’STP esclusivamente per il fatto di non essere schermato. Può essere di cinque categorie differenti:

Categoria 1: usata nei tradizionali cavi telefonici. Trasporta solo il traffico vocale e non i dati; 

Categoria 2: trasmissioni di dati fino a 4Mbps (le prime token ring); 

Categoria 3: trasmissioni di dati fino a 10Mbps (ethernet); 

Categoria 4: trasmissioni di dati fino a 16 Mbps (token ring); 

Categoria 5: trasmissioni di dati fino a 100Mbps (fast ethernet). 

A seconda del tipo di cablaggio servono connettori diversi per interfacciare i segmenti di cavo con le schede di rete. I connettori RJ45 si accompagnano spesso al cablaggio UTP. Molto simili ai connettori telefonici, ma rispetto a questi sono di dimensioni doppie. Non essendo schermato, il cavo UTP non raggiunge grandi distanze: tra stazione ed hub, infatti, difficilmente possono esserci più di100 metri di distanza. 

Shielded Twisted-Pairs (STP)

Il cavo STP, così come l’UTP, presenta una impedenza di 100 ohm.

Trattandosi di un cavo schermato, la distanza raggiungibile dal segnale sul singolo segmento è circa doppia rispetto all’UTP , fino a 200 metri. Importanza fondamentale nel costruire un cavo STP sta nell' intrecciare il più possibile le quattro coppie di fili presenti al suo interno. In questo modo si riesce ad attenuare il più possibile il fenomeno elettromagnetico denominato “cross-talk”. 

Cavi USB  

L'USB  fornisce una larghezza di banda di 12 Mbps  con un massimo di 63 periferiche e una distanza massima del segnale di cinque metri per segmento. Si tratta dunque di un tipo di collegamento di rete poco pratico, in quanto il segnale decade in uno spazio veramente molto ridotto. L’USB si conferma dunque un ottimo sistema (soprattutto se alimentato dall’esterno) per collegare periferiche come mouse, stampanti, scanner, ecc... Per creare reti di PC, invece, è meglio orientarsi su altri tipi di cavi. 

Cavi in fibre ottiche A differenza dei cavi visti in precedenza, quelli in fibre ottiche non trasmettono impulsi elettrici, ma bensì impulsi luminosi. Questa tecnica permette di raggiungere grandi distanze senza che il segnale decada, con una velocità prossima a quella della luce. Il principio di funzionamento dei cavi in fibre ottiche è concettualmente semplice. Il trasmettitore converte gli impulsi elettrici da spedire in segnali luminosi. Questi fasci di luce vengono immessi nel cavo, da dove (sfruttando i fenomeni fisici della rifrazione e della riflessione) viaggiano verso il destinatario. Una volta raggiunto l’host destinatario, una serie di fotocellule raccolgono l’impulso e lo riconvertono in una grandezza elettrica pronta per essere elaborata dal PC. A causa del costo ancora proibitivo, attualmente i cavi in fibre ottiche non vengono utilizzati per la cablatura di reti locali. Tuttavia, molte dorsali di reti estese sfruttano già ora questa tecnologia. 

 

Wide Area Netowrk  - WAN

Molte reti geografiche estese (WAN) sono semplici combinazioni di reti locali e collegamenti aggiuntivi per le comunicazioni tra le varie LAN. Per descrivere la portata o le dimensioni della WAN, si usano i seguenti termini:

-Reti di area metropolitana: le MAN (Metropolitan Area Network) sono WAN disposte in piccole aree geografiche.  

   

Le comunicazioni su di una WAN, si servono comunque di una delle seguenti tecnologie di trasmissione: 

-analogica; 

-digitale; 

-a commutazione di pacchetto. 

Reti WAN analogiche 

Nonostante la loro scarsa qualità e le velocità piuttosto ridotte,é possibile utilizzare linee telefoniche analogiche per connettere varie reti locali. La Public-Switched Telephone Network (PSTN) é principalmente destinata al traffico vocale, ma viene correntemente utilizzata anche per il traffico di dati. Un host che desideri collegarsi ad una PSTN, necessita obbligatoriamente di un modem  che converta i segnali digitali emessi dal computer e li trasformi in grandezze analogiche, adatte a viaggiare sulla linea telefonica. Il modem, ovviamente, si preoccupa anche di convertire le grandezze analogiche che riceve in ingresso nei corrispettivi valori digitali.   

Si fornisce ogni stazione di un modem di tipo analogico, di un opportuno software di comunicazione e ci si allaccia alla linea telefonica come si farebbe con un normale apparecchio telefonico.

La linea viene detta commutata, perché lo smistamento in centrale avviene mediante organi di commutazione. 

Le prestazioni dipendono essenzialmente dal tipo di modem utilizzato: si passa dai 300 bit/sec del vecchio V.21, ai 56000 bit/sec del più recente V.90.Si tenga presente che queste velocità sono lorde, cioè comprendono over head per la sincronizzazione e la gestione degli errori, quindi vanno corrette verso il basso di un 15-30% in funzione del protocollo in uso.    

Reti WAN digitali 

Un altro metodo diffuso per collegare una WAN, prevede l’utilizzo delle linee DDS (Digital Data Service), che forniscono una connessione sincrona punto a punto.  

Le linee WAN digitali sono divise in quattro categorie: 

-T1

-T3

-ISDN

-linea dedicata

-ADSL

Commutazione di pacchetto 

I dati originali sono suddivisi in pacchetti più piccoli, ciascuno contrassegnato con l’indirizzo di destinazione ed un numero sequenziale. Quando il pacchetto attraversa la rete tra l’host di origine e quello destinatario, viaggia sul miglior percorso disponibile al momento della spedizione. In questo modo, se un collegamento della rete si interrompe durante la trasmissione del flusso di pacchetti, non occorre inviarli tutti una seconda volta, poiché alcuni avranno trovato una strada alternativa quando il collegamento si è interrotto.   All’host destinatario, i pacchetti potrebbero arrivare in momenti diversi o comunque non in sequenza. Poiché, però, ogni pacchetto è contraddistinto da un numero sequenziale, il messaggio originale si può ricostituire senza sbagliare. L’host destinatario può anche richiedere un nuovo invio dei pacchetti eventualmente persi, in base ai numeri mancanti nella sequenza.