Rete di computer

Avere la tecnologia di comunicazione di rete come un unico grande modello sarebbe difficile da implementare. Di conseguenza, abbiamo suddiviso vari componenti della rete in moduli o strati più piccoli. Il modello standard di una rete è il modello Open Systems Interconnection (OSI) stabilito dall'International Organization Standard (ISO). Esistono altri modelli di rete, anche se sono tutti suddivisi in strati simili. Ogni strato utilizza i servizi che lo strato sottostante fornisce, mentre fornisce servizi per lo strato sovrastante. Ogni livello può comunicare con lo stesso livello solo sul dispositivo di destinazione.

OSI (Open Systems Interconnection) è un modello di rete a 7 strati specificato dalla norma ISO (International Organization for Standardization) ed è ampiamente utilizzato in tutto il mondo. Il concetto di un modello a sette strati è stato fornito dal lavoro di Charles Bachman, Honeywell Information Services. Vari aspetti della progettazione OSI si sono evoluti dalle esperienze con le reti ARPANET, NPLNET, EIN e CYCLADES e dal lavoro in IFIP WG6.1.

Strato 1

Lo strato fisico definisce le specifiche elettriche e fisiche dei dispositivi. Specifica anche la trasmissione modulata e a banda base.

Baseband

La banda base è costituita da dati digitali nella loro forma grezza (1001 1101 1010 0011). Questo permette una trasmissione molto veloce e affidabile su brevi distanze; tuttavia, i supporti tendono a far sì che i bit interferiscano tra loro, la gamma di trasmissione in banda base è molto limitata. Peggiora con l'aumentare della velocità. La tecnologia a banda base è spesso utilizzata su LAN.

• Cavo UTP - max 100 m su 100 Mbit/s velocità senza ripetitore
• Fibra ottica - max 1 km su 100 Mbit/s di velocità senza ripetitore

Tecnologia tipica: Ethernet

Trasmissione modulata

Nelle telecomunicazioni, la modulazione è il processo di trasmissione di un segnale di messaggio, ad esempio un flusso di bit digitale o un segnale audio analogico, all'interno di un altro segnale che può essere fisicamente trasmesso. Il dispositivo che fornisce la modulazione del segnale in banda base è chiamato modulatore, e il dispositivo che fornisce la demodulazione del segnale modulato verso la banda base è chiamato demodulatore. Oggi, il modulatore e il demodulatore sono integrati in un unico dispositivo chiamato Modem (modulatore-demodulatore). Spesso utilizzato su WAN, WLAN, WWAN.
Tecnologia tipica: WI-FI, ADSL, connessione TV via cavo (CATV)

Strato 2

Il livello di collegamento dati fornisce i mezzi funzionali e procedurali per trasferire i dati tra le entità della rete e per rilevare ed eventualmente correggere gli errori che possono verificarsi nel livello fisico.

Strato 3

Il livello di rete fornisce il mezzo funzionale e procedurale per trasferire sequenze di dati di lunghezza variabile da un host sorgente su una rete ad un host di destinazione su una rete diversa utilizzando l'indirizzo IP.

Indirizzo IP

Un indirizzo Internet Protocol (indirizzo IP) è un'etichetta numerica assegnata ad ogni dispositivo (ad es. computer, stampante) che partecipa ad una rete di computer che utilizza il Protocollo Internet per la comunicazione. Attualmente esistono due versioni di protocolli in uso - IPv4 e IPv6.

• IPv4 utilizza l'indirizzamento a 32 bit che limita lo spazio degli indirizzi fino a 4294967296 (232) possibili indirizzi univoci.

Esempio: IP-192.168.0.1 mask-255.255.255.0.0 significa che l'indirizzo di rete è 192.168.0.0 e l'indirizzo del dispositivo è 192.168.0.1

• L'IPv6 utilizza un indirizzamento a 128 bit che limita lo spazio degli indirizzi fino a 2128 possibili indirizzi. Si ritiene sufficiente per il prossimo futuro. Il supporto completo dell'IPv6 è ancora in fase di implementazione.

Strato 4

Il livello di trasporto fornisce un trasferimento trasparente dei dati tra gli utenti finali, fornendo servizi affidabili di trasferimento dati ai livelli superiori. Il Transmission Control Protocol (TCP) e l'User Datagram Protocol (UDP) dell'Internet Protocol Suite sono comunemente classificati come protocolli di livello 4 all'interno dell'OSI.

• TCP (protocollo di controllo della trasmissione) fornisce una consegna affidabile e ordinata di un flusso di byte da un programma su un computer ad un altro programma su un altro computer. Il TCP viene utilizzato per applicazioni che richiedono un trasferimento affidabile (e-mail, WWW, trasferimento di file (FTP), ...).
• Il protocollo UDP (user datagram protocol) utilizza un modello di trasmissione semplice senza dialoghi di handshake impliciti per fornire affidabilità, ordine o integrità dei dati. UDP è utilizzato in applicazioni in cui si richiede una latenza ridotta rispetto all'affidabilità (video in streaming, VOIP, giochi online,...)

Strati 5-7

Comunemente unito in un unico livello in modelli di rete semplificati, il suo scopo principale è quello di interagire con le applicazioni, crittografando e stabilendo, se necessario, connessioni dedicate.

Latenza

La latenza, erroneamente chiamata ping, è un valore che misura la quantità di tempo di cui i pacchetti di tempo hanno bisogno per viaggiare verso la loro destinazione. Si misura in milisecondi (ms). Lo strumento che misura la latenza è chiamato ping, comunemente usando speciali pacchetti ICMP che sono più piccoli dei pacchetti dati standard, in modo da non appesantire la rete con la loro presenza.

• La latenza immediata viene misurata ogni X secondi e immediatamente visualizzata. Il suo valore cambia costantemente a causa delle proprietà naturali della tecnologia di rete a commutazione di pacchetto. Picchi di latenza elevati hanno effetti negativi sulla maggior parte delle applicazioni di rete che possono adattarsi alla latenza media allocando la corrispondente dimensione della memoria come buffer. Elevati picchi di latenza portano allo svuotamento di questo buffer e al temporaneo congelamento delle applicazioni. Questo congelamento è comunemente chiamato lag.
• La latenza media è la somma della latenza immediata misurata Y volte ogni X secondi divisa per Y. La latenza media è utilizzata per stimare la dimensione del buffer, soprattutto perché non cambia così spesso. Il buffer consente ad alcune applicazioni, come i video stream, di funzionare senza problemi anche con un'elevata latenza media, ma non può proteggerci da elevati picchi di latenza.

Capacità (larghezza di banda)

La capacità è una misura della capacità di trasferimento di una rete ed è misurata in bit al secondo (bps o b/s), oggi comunemente Mbps o Mb/s. Ci mostra quante unità di dati vengono trasferite ogni secondo. Attualmente, la larghezza di banda media è molto più alta del necessario e nella maggior parte dei casi non è un fattore limitante.

• Uplink è la quantità di larghezza di banda utilizzata per il trasferimento dei dati dall'utente al server (di solito inferiore per gli utenti finali).
• Downlink è la quantità di larghezza di banda utilizzata per il trasferimento dei dati dal server all'utente (di solito maggiore per gli utenti finali).

Trasmissione

La radiodiffusione è una trasmissione speciale che non è destinata ad un singolo dispositivo, ma è indirizzata a tutti i dispositivi di una rete specifica. È usato principalmente per emettere automaticamente indirizzi IP ai dispositivi da un server DHCP e per creare una tabella ARP che mappi la rete e acceleri il traffico.