Trasmissione nelle reti
uno a uno
WAN
uno a tutti
uno a molti
LAN, Satellite, Radio
WAN
(Multiconferencing)
Arbitraggio
Topologia delle reti
La topologia di una rete è la disposizione e il
conseguente funzionamento dei suoi diversi
dispositivi nello spazio.
- La topologia fisica descrive la dislocazione
spaziale
- La topologia logica descrive come avviene il
flusso di dati attraverso una determinata
dislocazione spaziale
Topologie di rete
Star
(stella)
bus
Ring (anello)
albero
maglia
Rete a bus
Il cavo deve contenere delle terminazioni hardware che segnino gli
estremi della rete per evitare che il segnale rimbalzi lungo il cavo.
Pregi
* un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri
Difetti
* ogni computer può intercettare le comunicazioni altrui
* elevato traffico in tutta la rete
bus
Rete a stella
Pregi
* un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri
* comunicazioni sicure e difficilmente intercettabili tra un host e
l'altro (con l'uso dello switch)
* basso traffico di pacchetti per gli host (con l'uso dello switch)
Difetti
* elevato traffico sul centrostella
* rottura del centrostella con conseguente interruzione delle
comunicazioni per tutti gli host
stella
Rete ad anello
Pregi
* può coprire distanze maggiori di quelle consentite da altre reti
senza l'aggiunta di amplificatori di segnale
Difetti
* esiste il rischio che gli host possano intercettare comunicazioni
altrui
* elevato traffico in tutta la rete
* il guasto di un host compromette la trasmissione di dati
Ring (anello)
Rete ad albero
Generalizzazione della topologia bus ottenuta collegando più linee
bus tra loro
Rete a magliatura
Pregi
* Affidabilità delle trasmissioni
Difetti
* Ridondanza
maglia
Topologie ibride
Star-Bus
Bus
Star-Ring
Topologia logica di Internet
accesso
core
distribuzione
L'utenza casalinga accede ad Internet mediante l'uso di ISP (Internet Service
Provider) i quali sono connessi a loro volta ad ISP di livello superiore che
utilizzano router ad alta velocità e link in fibra ottica.
La struttura di Internet non è uniforme ma la "ragnatela" è composta da un'ossatura
molto veloce e potente a cui si connettono sottoreti a volte più deboli e lente.
Topologia logica di Internet
Internet ha una topologia logica estremamente complessa,
schematizzabile con una topologia formata da un centro (core)
altamente connesso attraverso una magliatura costituita da linee di
collegamento ad alta velocità (dorsali) che connettono i dispositivi
più importanti per il funzionamento complessivo della Rete
(provider);
un’area intermedia (area di distribuzione) costituita dai terminali
dei principali servizi di rete (server più importanti) con topologia a
stella doppia rispetto al core centrale;
un’area di accesso che si sviluppa con topologia a stella dalle
terminazioni dell’area di distribuzione cui si affacciano i dispositivi
dei singoli utenti (client, server minori).
Topologie standard delle reti locali
A livello locale le topologie standard di rete più diffuse sono
- Ethernet (bus-stella)
- Token Ring (anello)
- Wireless (WLAN).
Cavi di rete e schede di rete
Fisicamente una rete locale, a parte il caso wireless, si realizza con
cavi di rete che si connettono alla scheda di rete
cavo-connettore-scheda di rete
Questi tre elementi devono essere compatibili tra loro, se cambia la
natura di uno devono cambiare anche gli altri due:
Doppino telefonico
Cavo coassiale
Fibra ottica
Scheda di Rete
(NIC Network Interface Controller o Card )
Dispositivo elettronico che si collega ad
un computer attraverso una sua slot.
Per i pc portatili (laptop) disponibili in
formato PCMCIA (slot molto sottile)
Indirizzo MAC (Media Access Control
- controllo di accesso al mezzo)
numero di 48 bit (6 byte) che
identifica univocamente la scheda
hardware
Es. notazione a sei ottetti con cifre
esadecimali
A5:45:FB:1C:57:AA
Lo standard Ethernet
Lo standard IEEE 802.3 (chiamato Ethernet dove IEEE sta per
Institute of Electrical and Electronic Engineers) è per una rete
locale broadcast, basata su un bus, con arbitraggio distribuito,
operante a 10 oppure 100 Mbps.
La gestione dei conflitti di trasmissione (arbitraggio) è affidata al
meccanismo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access/Collision Detection) e i dati viaggiano in forma di frame
(trama) comprensiva dell'indirizzo dei destinatari.
LAN Ethernet
Una rete locale Ethernet si può realizzare collegando direttamente
tra loro due o più computer attraverso cavi che in questo caso sono
detti cross perché consentono il flusso incrociato di dati tra i
computer collegati.
Cavo Ethernet cross
Più spesso però una rete locale Ethernet si realizza avvalendosi di
particolari dispositivi (hub o switch) da cui con topologia fisica a
stella si dipartono i diversi collegamenti ai computer.
Cavo Ethernet non-cross (Rj45)
LAN Ethernet con hub o switch
Una LAN con hub o switch centrale ha
topologia fisica a stella, ma topologia
logica bus.
Infatti è il dispositivo centrale (hub o
switch) che funziona da bus cui sono
collegate tutte le ramificazioni della rete.
Gli hub agiscono a livello fisico e si
utilizzano per LAN di dimensioni ridotte
(fino a una ventina di nodi), gli switch
intervengono a livello datalink e la loro
“intelligenza” si utilizza per LAN di
dimensioni maggiori.
Cavi Ethernet
10BaseT
Doppino telefonico
Mbps
T sta per Twisted Pair (doppino)
2-3 km
Rj45 (più grosso dell’Rj11)
Cavo coassiale
2 indica 200 m
5 fino a 500 m
BNC, AUI
10Base2, 10Base5
thin
thick
Gbps
10BaseF
decine di Km
Tbps
Fibra-Ottica
F sta per Fiber (fibra ottica)
Token ring
Lo standard IEEE 802.5 (derivante
dalla rete IBM Token Ring) è una
rete broadcast basata su ring, con
arbitraggio distribuito, operante a
4 o 16 Mbps.
Nella topologia ad anello (ring) di
una rete il sistema di trasmissione
dei dati è chiamato token
(gettone).
È come un gettone costituito da una
serie di bit che contengono
informazioni di controllo della
rete. Esso viene trasmesso insieme
ai dati e solo il computer che
possiede questo “gettone” è
abilitato a trasmettere.
Topologia logica
Anello
Fisico
WLan - Reti locali senza fili
Il primo standard della famiglia IEEE
802.11 per le reti WLan (Wireless Local
Area Network, reti locali senza fili) risale
al 1997. Oggi si è arrivati alla versione
IEEE 802.11g.
Nel 2000, la Wireless Ethernet
Compatibility Alliance (Weca) ha lanciato il
programma di certificazione Wi-Fi
(Wireless Fidelity), atto a garantire
l’interoperabilità dei dispositivi di
produttori diversi.
La concorrenza tra produttori e le
economie di scala hanno portato a un
notevole calo dei prezzi per la
realizzazione di WLan.
L’aggiornamento dei protocolli IEEE
802.11 hanno consentito di raggiungere
prestazioni migliori
Frequenze
2.4 gigahertz
Componenti WLan
servizio di collegamento alla Rete (preferibilmente a banda larga)
modem, router, firewall
Access Point
Wireless Terminal
PCI
(pc desktop)
miniPCI (es Intel Centrino)
(pc laptop)
Wireless Terminal
USB
(pc desktop e laptop)
WLan - Reti locali senza fili
I problemi principali delle reti senza filo sono
Interferenza. Viaggiando i dati sotto forma di onde radio possono
subire l’interferenza di altre onde radio operanti a frequenze simili
(telecomandi, antifurti, comunicazioni militari)
Ostacoli. Le onde radio riescono a raggiungere solo quei
dispositivi che sono a vista o comunque raggiungibili nel raggio
d’azione delle onde.
Sicurezza. Essendo i segnali irradiati nell'etere possono essere
intercettati e quindi vanno cifrati.
WLan - Reti locali senza fili
Anche se le WLan non raggiungono ancora le performance di un
network cablato (Mbps vs. Gbps) i vantaggi in termini di
mobilità, costi di installazione e possibilità di integrazione
(tra personal computer, palmari, consolle da gioco) ne fanno delle
soluzioni sempre più diffuse.
Wi-fi, nato per reti locali LAN, ora è spesso utilizzato per
l'accesso a Internet. Esso consente a un computer dotato di
scheda wireless, a un computer portatile o ad un palmare (PDA)
di collegarsi a Internet quando si trova in prossimità di un punto
d'accesso. La regione coperta da un access point, è detta hotspot.
Questo aspetto delle WLAN ha comportato una serie di problemi
dal punto di vista legislativo per contrastare un accesso a
Internet “senza controlli”.
Accessi Wi-fi
Accessi wi-fi sono disponibili in aeroporti, stazioni ferroviarie,
università, internet cafè sparsi per il mondo.
In Italia (decreto Stanca del 2003) la costruzione di una
propria rete geografica non è possibile se non per soggetti
autorizzati dal Ministero delle Comunicazioni; né tantomeno è
consentito a un privato cittadino utilizzare il proprio access point
per trasmettere al di fuori dell'ambito del proprio domicilio. Chi
volesse fornire servizi wireless dovrebbe seguire tre passi:
•diventare soggetto autorizzato dal ministero delle tlc
•ottenere dal ministero della difesa il permesso di utilizzare le
frequenze nel raggio di 30 km coperto dall'antenna
•chiedere al comune che intende coprire uno spazio di 10 metri
quadri dove piazzare l'access point.
Il successivo decreto Landolfi (2004) ha aperto l'accesso a reti
wi-fi ai comuni, cittadini in qualche forma di aggregazione
(onlus, associazioni, cooperative). Il Ministero della Difesa
inoltre ha deciso di spostare le comunicazioni militari
leggermente sopra e sotto le frequenze del Wi-fi per evitare
interferenze.
Wi-max
Wi-max (Worldwide Interoperability for Microwave Access) utilizza
lo standard IEEE 802.16 (del gruppo wireless 802, ma diverso dalla
famiglia Wi-fi IEEE 802.11).
Il wi-max opera a frequenze superiori rispetto al Wi-fi, richiede il
pagamento di una licenza, è più appetibile per grandi operatori,
prevede la copertura in esclusiva di una data area geografica
(dimensioni geografiche MAN circa 50 km).
Wi-max è specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del
genere punto-multipunto. È un mezzo trasmissivo alternativo ai cavi
per il collegamento a banda larga (aree remote o aree metropolitane).
Es. Los Angeles, New York, Boston, Providence (Rhode Island), Seattle, Città del
Messico, Dalian e Chengdu (Cina), Arezzo, Champolouc...