Rete di computer
Una rete di computer è un gruppo di due o più computer collegati tra loro. Le reti sono solitamente utilizzate per condividere risorse, scambiare file o comunicare con altri utenti.
Una rete è un insieme di nodi collegati da collegamenti di comunicazione. Un nodo può essere un computer, una stampante o qualsiasi altro dispositivo in grado di inviare o ricevere dati dall'altro nodo attraverso la rete.
Spesso sono necessari altri dispositivi per il corretto funzionamento della rete. Esempi di tali dispositivi sono gli hub e gli switch. Diversi tipi di rete possono essere collegati tra loro con un router. In generale, le reti che utilizzano cavi per connettersi possono funzionare a velocità più elevate rispetto a quelle che utilizzano la tecnologia wireless.
Una rete locale (LAN) collega i computer che sono vicini tra loro. Costruire una LAN è più facile che collegare reti diverse (tramite una Wide Area Network). La più grande Wide Area Network è Internet.
I computer possono far parte di diverse reti. Le reti possono anche far parte di reti più grandi. La rete locale in una piccola impresa è di solito collegata alla rete aziendale dell'impresa più grande. Queste connessioni possono consentire l'accesso a Internet. Per esempio, un negozio può usarlo per mostrare la merce sul suo sito web attraverso un server web, o per convertire gli ordini ricevuti in istruzioni di spedizione.
Una rete deve essere collegata con un hardware appropriato. Questa può essere cablata o wireless. Per una semplice LAN, sono sufficienti computer, media e periferiche. Le WAN (wide area network) e alcune grandi LAN (reti locali) hanno bisogno di alcuni dispositivi aggiuntivi come un bridge, un gateway o un router per collegare diverse reti piccole o grandi.
Una rete ha bisogno di un protocollo di comunicazione. Microsoft Windows, Linux e la maggior parte degli altri sistemi operativi utilizzano il TCP/IP. I computer Apple Macintosh utilizzavano Appletalk nel XX secolo, ma ora usano il TCP/IP.
Tipica rete di biblioteche, in una mappa ad albero ramificata e accesso controllato alle risorse
Modelli di rete
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.
Esempio di comunicazione nel modello di rete
Modello OSI
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.
| Unità dati | Strato | Funzione |
| Dati | Applicazione | Processo di rete all'applicazione |
| Presentazione | Crittografia, decrittazione e conversione dei dati | |
| Sessione | Gestione delle sessioni tra le applicazioni | |
| Segmenti | Trasporto | Connessione end-to-end e affidabilità |
| Pacchetti (datagrammi) | Rete | Determinazione del percorso e indirizzamento logico |
| Telaio | Collegamento dati | Indirizzamento fisico |
| Bit | Fisico | Segnale e trasmissione binaria |
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.
Modulazione digitale: 16-QAM con punti di costellazione di esempio.
Modulazione analogica: AM - ampiezzaFM - frequenza
Termini di collegamento in rete
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.
Piano di frequenza ADSL. Upstream + downstream = larghezza di banda della rete
Domande e risposte
D: Che cos'è una rete di computer?
R: Una rete di computer è un gruppo di due o più computer collegati tra loro per condividere risorse, scambiare file o comunicare con altri utenti.
D: Cosa sono i nodi di una rete?
R: I nodi di una rete sono dispositivi come computer, stampanti e altri dispositivi in grado di inviare e ricevere dati da un nodo all'altro.
D: Che tipo di dispositivi aggiuntivi possono essere necessari per il corretto funzionamento delle reti?
R: Per il corretto funzionamento delle reti possono essere necessari dispositivi aggiuntivi come hub e switch.
D: Come si possono collegare tra loro diversi tipi di rete?
R: I diversi tipi di rete possono essere collegati tra loro con un router.
D: Le reti locali (LAN) sono più facili da costruire rispetto alle reti geografiche (WAN)?
R: Sì, la costruzione di una LAN è generalmente più facile che collegare reti diverse tramite WAN.
D: I computer possono far parte di diverse reti contemporaneamente?
R: Sì, i computer possono far parte di diverse reti contemporaneamente.
D: Che tipo di protocollo di comunicazione utilizza la maggior parte dei sistemi operativi?
R: La maggior parte dei sistemi operativi utilizza il protocollo TCP/IP come protocollo di comunicazione.
