le reti in informatica | Appunti di Elementi di Informatica

Le reti

Nozione di rete – In generale (non solo in Informatica) una RETE consiste di:

• NODI (i componenti della rete) • CONNESSIONI fra nodi – Una connessione collega UNA COPPIA nodi –

Ogni nodo può avere più connessioni

Le reti di computer

• NODI: computer, ma anche altri dispositivi (stampanti, tablet, switch, router, …)

• CONNESSIONI: collegamenti elettromagnetici o ottici (cavi, onde radio, fibre ottiche, …

Le reti di computer vengono solitamente classificate secondo due parametri: – scala dimensionale (quanto è

«grande» la rete) – tecnologia trasmissiva (come si diffondono i messaggi nella rete

Prima classificazione: Scala dimensionale

• Rete locale (fino ad 1KM) o LAN

• Rete metropolitana (fino a 100 Km) o MAN

• Rete geografica (fino a 1000 Km) o WAN

• Internet (oltre 1000 Km)

Le reti Local Area Network – Sono in genere reti private – Si distendono nell'ambito di un singolo edificio o

campus (non si possono, di norma, posare cavi sul suolo pubblico)

Sono in generale reti con velocità di trasmissione molto alte – tipicamente tra 100 e 1000 Mbps (megabit al

secondo, cioè milioni di bit al secondo)

• Affidabilità: essendo reti di piccola dimensione e appartenenti a un contesto chiuso prevedono

solitamente un basso tasso di errori di trasmissione (interferenze elettromagnetiche)

Sono molto controllate: se un componente si rompe subito qualcuno se ne accorge e lo ripara o sostituisce

Le due tipologie più diffuse di reti locali sono: – Ethernet (rete cablata) – WiFi (rete senza fili – Wireless)

Caratteristiche MAN

Le Metropolitan Area Network sono generalmente pubbliche. Attualmente vengono spesso realizzate in

contesti cittadini per portare nelle case il collegamento a Internet ad alta velocità – Esempio: reti

metropolitane a fibre ottiche per portare Internet «veloce» a casa della gente

Una Wide Area Network è una rete tipicamente di portata nazionale – Esempio: La rete del consorzio GARR

che distribuisce il collegamento a Internet a tutte le istituzioni universitarie e di ricerca a livello nazionale

Vista la dimensione, una Wide Area Network è tipicamente una rete più strutturata rispetto alla LAN o alla

MAN. Una WAN prevede uno scheletro (chiamato subnet) che è una rete di router .Ad ogni router è

collegata tipicamente una LAN o MAN

E’ un po’ come la rete stradale nazionale: c’è la rete delle autostrade (=subnet) con i suoi svincoli e caselli

(=router) collegati alle reti stradali locali Vista la dimensione, una Wide Area Network è tipicamente una

rete più strutturata rispetto alla LAN o alla MAN

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Le reti Nozione di rete – In generale (non solo in Informatica) una RETE consiste di:

NODI (i componenti della rete) • CONNESSIONI fra nodi – Una connessione collega UNA COPPIA nodi – Ogni nodo può avere più connessioni Le reti di computer
NODI: computer, ma anche altri dispositivi (stampanti, tablet, switch, router, …)
CONNESSIONI: collegamenti elettromagnetici o ottici (cavi, onde radio, fibre ottiche, … Le reti di computer vengono solitamente classificate secondo due parametri: – scala dimensionale (quanto è «grande» la rete) – tecnologia trasmissiva (come si diffondono i messaggi nella rete Prima classificazione: Scala dimensionale
Rete locale (fino ad 1KM) o LAN
Rete metropolitana (fino a 100 Km) o MAN
Rete geografica (fino a 1000 Km) o WAN
Internet (oltre 1000 Km) Le reti Local Area Network – Sono in genere reti private – Si distendono nell'ambito di un singolo edificio o campus (non si possono, di norma, posare cavi sul suolo pubblico) Sono in generale reti con velocità di trasmissione molto alte – tipicamente tra 100 e 1000 Mbps (megabit al secondo, cioè milioni di bit al secondo)
Affidabilità: essendo reti di piccola dimensione e appartenenti a un contesto chiuso prevedono solitamente un basso tasso di errori di trasmissione (interferenze elettromagnetiche) Sono molto controllate: se un componente si rompe subito qualcuno se ne accorge e lo ripara o sostituisce Le due tipologie più diffuse di reti locali sono: – Ethernet (rete cablata) – WiFi (rete senza fili – Wireless) Caratteristiche MAN Le Metropolitan Area Network sono generalmente pubbliche. Attualmente vengono spesso realizzate in contesti cittadini per portare nelle case il collegamento a Internet ad alta velocità – Esempio: reti metropolitane a fibre ottiche per portare Internet «veloce» a casa della gente Una Wide Area Network è una rete tipicamente di portata nazionale – Esempio: La rete del consorzio GARR che distribuisce il collegamento a Internet a tutte le istituzioni universitarie e di ricerca a livello nazionale Vista la dimensione, una Wide Area Network è tipicamente una rete più strutturata rispetto alla LAN o alla MAN. Una WAN prevede uno scheletro (chiamato subnet) che è una rete di router .Ad ogni router è collegata tipicamente una LAN o MAN E’ un po’ come la rete stradale nazionale: c’è la rete delle autostrade (=subnet) con i suoi svincoli e caselli (=router) collegati alle reti stradali locali Vista la dimensione, una Wide Area Network è tipicamente una rete più strutturata rispetto alla LAN o alla MAN

La ridondanza esprime l’esistenza di più percorsi alternativi tra le coppie di nodi (router) della subnet Maggiore ridondanza implica migliore capacità di tolleranza ai guasti (ossia, continuare a funzionare in caso di guasto) :

Si rompe un router lungo un percorso? Si trova un percorso alternativo…
La tolleranza ai guasti è particolarmente importante nelle reti di grandi dimensioni come le WAN.
I guasti sono probabili e ci vuole tempo per porvi rimedio
Gli utenti collegati sono tanti. Un guasto può causare un grosso disservizio Seconda Classificazione: Tecnologie trasmissive Due tipologie: –reti broadcast –reti punto a punto Le reti broadcast sono dotate di un unico "canale" di comunicazione che è condiviso da tutti gli elaboratori. Ad esempio: le reti WiFi, in quanto il canale di comunicazione è l’etere usato da tutti Un messaggio inviato da un dispositivo è ricevuto DA TUTTI gli altri dispositivi. Un indirizzo scritto all'interno del messaggio specifica il destinatario. Quando un elaboratore riceve un messaggio, esamina l'indirizzo di destinazione; se questo coincide col proprio indirizzo il messaggio viene elaborato, altrimenti viene ignorato 19 Reti punto a punto Nelle reti punto a punto i messaggi vengono ricevuti SOLO DAL DESTINATARIO. Per andare dal mittente alla destinazione, un messaggio può dover attraversare uno o più intermediari (ad es. i router). Il percorso che deve effettuare un messaggio nella rete viene calcolato da opportuni algoritmi di instradamento (routing) che mirano a minimizzare il tempo di trasmissione Spesso (ad esempio nel caso delle WAN) esistono più cammini alternativi per raggiungere una destinazione (ridondanza) 20 Tecnologia trasmissiva e topologia In generale: – Le reti più piccole tendono ad essere broadcast (e.g. WiFi) – Le reti geograficamente molto estese tendono ad essere punto a punto (e.g. WAN) Alcune eccezioni: – Reti geografiche realizzate via satellite o via radio (broadcast anche se di grandi dimensioni) 21 Protocolli di Comunicazione 22 Organizzazione a livelli. I messaggi scambiati sulle reti devono seguire specifici protocolli di comunicazione Reti diverse possono seguire protocolli diversi. I protocolli sono in generale organizzati in modo gerarchico, a livelli. Lo scopo di ogni livello è offrire servizi ai livelli superiori, nascondendo i dettagli sul come tali servizi siano implementati Architettura di rete di Internet La rete globale Internet è governata da alcuni protocolli ben precisi, che formano una architettura di rete Una architettura di rete è l'insieme dei livelli e dei relativi protocolli utilizzati nell’ambito di una determinata rete (ad es. Internet, la rete bluetooth dei dispositivi collegati al cellulare, la rete dei bancomat, …) – Fornisce la descrizione dei dettagli sufficienti da consentire la realizzazione di software e/o hardware che, per ogni livello, rispetti il relativo protocollo 25 Architettura TCP/IP

Il router si preoccuperà anche di fare la traduzione inversa per i pacchetti in entrata – Gli indirizzi IP privati di solito hanno la forma 192.168.x.y – Gli stessi indirizzi IP privati possono essere (ri)usati in reti locali diverse Per limitare lo spreco di indirizzi IP si usano due tecniche principali, il mascheramento e l’assegnamento dinamico. Livello transport Il livello transport estende il servizio di consegna tra due computer proprio del protocollo IP ad un servizio di consegna a due programmi applicativi in esecuzione sui computer Il protocollo di livello transport dell’Architettura TCP/IP è il protocollo TCP TCP (Transmission Control Protocol) introduce la nozione di «numero di porta TCP» che si aggiunge, nei pacchetti, all’indirizzo IP Un numero di porta identifica un programma in esecuzione sul computer. Ad ogni programma in esecuzione sul computer che richiede di inviare o ricevere dati sarà attribuito un numero di porta. La coppia (indirizzo IP, porta TCP) identifica in maniera univoca il programma destinatario di un certo pacchetto TCP (Transmission Control Protocol) introduce la nozione di «numero di porta TCP» che si aggiunge, nei pacchetti, all’indirizzo IP. Un numero di porta identifica un programma in esecuzione sul computer. Ad ogni programma in esecuzione sul computer che richiede di inviare o ricevere dati sarà attribuito un numero di porta La coppia (indirizzo IP, porta TCP) identifica in maniera univoca il programma destinatario di un certo pacchetto TCP (Transmission Control Protocol) introduce la nozione di «numero di porta TCP» che si aggiunge, nei pacchetti, all’indirizzo IP. Un numero di porta identifica un programma in esecuzione sul computer. Ad ogni programma in esecuzione sul computer che richiede di inviare o ricevere dati sarà attribuito un numero di porta La coppia (indirizzo IP, porta TCP) identifica in maniera univoca il programma destinatario di un certo pacchetto

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