Reti Informatiche: Concetti Chiave e Tecnologie

Reti Informatiche: Concetti Fondamentali

Cos'è una rete?

Una rete è un insieme di computer interconnessi che possono comunicare condividendo dati e risorse, indipendentemente dalla posizione fisica dei dispositivi.

Il Modello OSI

Il modello di riferimento OSI (Open System Interconnection) è stato creato per sviluppare protocolli "standard" per ogni strato. È un modello standardizzato di comunicazione tra strati, utilizzato nelle reti di computer.

Trasferimento delle Informazioni nel Modello OSI

Il trasferimento avviene attraverso sette strati. L'architettura del modello di riferimento OSI divide la comunicazione di rete in sette livelli. Ogni livello comprende diverse attività, attrezzature o protocolli di rete. Il modello OSI definisce come comunica ogni livello e come lavora con i livelli sopra e sotto.

I Primi Tre Strati del Modello OSI

Livello Fisico

Il livello fisico si occupa di inviare i bit su un mezzo fisico di trasmissione e assicura che siano trasmessi e ricevuti senza errori. Descrive anche gli impianti elettrici e meccanici associati all'ambiente, i connettori e i tempi di approvazione per inviare o ricevere un segnale.

Livello di Rete

È responsabile del controllo del funzionamento della subnet. Il suo compito principale è decidere come far raggiungere i pacchetti alla loro destinazione, definendo la sorgente e la destinazione in un formato predefinito per un protocollo. Un'altra funzione importante a questo livello è risolvere le strozzature.

Link Layer

Questo livello prende i bit forniti dal livello fisico e li raggruppa in frame di diverse centinaia o migliaia di bit. A questo livello, viene effettuato un controllo per riconoscere gli errori e, in caso, il frame viene rispedito al mittente. Il Link Layer è responsabile del rilevamento di frame persi o danneggiati nell'ambiente fisico.

Vantaggi e Svantaggi delle Topologie di Rete

Topologia a Bus

I vantaggi delle reti a bus lineare sono la sua semplicità ed economia. Il cablaggio va da una stazione all'altra. Uno svantaggio è che, se il cavo si interrompe in un punto qualsiasi, l'intera rete smette di funzionare.

Topologia a Stella

L'individuazione dei problemi di cablaggio in questo sistema è molto semplice perché ogni postazione ha il proprio cavo. Per lo stesso motivo, la resistenza ai guasti è molto alta perché un problema di cavo interessa solo quell'utente. Tuttavia, ogni dispositivo con un cavo dedicato collegato a un HUB rende questa topologia più costosa.

Topologia ad Albero

La topologia ad albero è anche chiamata topologia a stella distribuita. Come nella topologia a stella, i dispositivi di rete sono collegati a un punto centrale, che è una scatola di giunzione chiamata HUB.

Questa topologia presenta molti dei vantaggi e degli svantaggi dei sistemi a bus e a stella.

Topologia ad Anello

In una rete ad anello, i nodi sono collegati formando un cerchio chiuso. L'anello è unidirezionale, quindi i pacchetti che trasportano i dati fluiscono attraverso l'anello in una direzione. Questo rende la rete più veloce.

In una rete LAN ad anello semplice, un taglio del cavo influisce su tutte le stazioni, per cui sono stati sviluppati sistemi che combinano doppio anello o topologie ad anello e a stella.

Divisione delle Reti per Area Geografica

Reti Locali (LAN)

Le reti LAN sono di proprietà privata e si estendono fino a pochi chilometri, ad esempio in un ufficio o una scuola.

Reti Metropolitane (MAN)

Le reti MAN sono una versione più grande delle reti LAN e utilizzano una tecnologia simile. Attualmente, questa classificazione è caduta in disuso, e si fa solitamente una distinzione solo tra reti LAN e WAN.

Reti Geografiche (WAN)

Queste reti si estendono su una vasta area geografica e contengono un insieme di macchine dedicate all'esecuzione dei programmi utente (host).

Divisione delle Reti per Logica di Distribuzione

Server

Una macchina che fornisce informazioni e servizi alle stazioni di rete.

Client

Una macchina che accede alle informazioni sui server o utilizza i loro servizi.

Reti Client/Server

I ruoli di ogni postazione sono ben definiti: uno o più computer agiscono come server e il resto come client.

Reti Peer-to-Peer

Non esiste una gerarchia nella rete: tutti i computer possono agire sia come client (accedendo alle risorse di altre postazioni) sia come server (fornendo risorse).

Concetti di Master/Slave e Slave Intelligente

Master/Slave

Questo schema definisce un server master (o primario) e uno slave (o secondario). Il server master risponde alle domande in modo autorevole e legge da una zona di file. Il server slave risponde alle richieste in modo autorevole per le zone in cui è stato definito come figlio e legge il territorio dal server master (la procedura consiste nel leggere dal master e conservare in memoria i dati letti).

Slave Intelligente

Un server che funziona come slave può essere impostato e lasciato come slave, ma con i poteri di un server master. Questo è chiamato slave intelligente.

Livello del Modello OSI del Protocollo IP

Il protocollo IP si trova al livello 3, il livello di rete.

Indirizzo MAC

È un indirizzo univoco che hanno tutte le schede di rete dei dispositivi. È composto da sei gruppi di due caratteri ciascuno.

Indirizzo IP

Ogni computer e ogni dispositivo di routing (Host) ha un indirizzo univoco di 32 bit (2³² = 4294967296) da utilizzare nei campi indirizzo sorgente e destinazione nell'intestazione.

Identificazione della Classe di Rete

La classe a cui appartiene un indirizzo può essere determinata dalla posizione del primo 0 nei primi quattro bit.

Maschera di Sottorete

Quando due o più reti differenti sono collegate tra loro tramite un router, è necessario un mezzo per differenziare i pacchetti che hanno come destinatari gli host per ciascuna delle reti.

Qui entra in gioco il concetto di maschera di rete, che è una sorta di indirizzo IP speciale che consente l'instradamento dei pacchetti interni.

Esempio di Indirizzo di Rete, Sottorete e Host (175.10.20.6/24)

Indirizzo di rete: 175.10.0.0

Indirizzo di sottorete: 175.10.20.0

Indirizzo host: 175.10.20.6

Livello TCP

Il protocollo TCP lavora al livello 4, il livello di trasporto.

Significato dell'Indirizzo 84.0.0.0

Indirizzo di rete, Classe A. Indirizzo di rete delle schede NOE Plc?

Livello del Modello OSI dell'HUB

L'HUB opera nel primo strato, il livello fisico.

Funzionamento dell'HUB

La funzione principale dell'HUB è ripetere il segnale che entra in ciascuna delle sue porte a tutte le altre porte, realizzando così il broadcast richiesto da Ethernet.

Inoltre, gli HUB controllano anche lo stato del collegamento delle connessioni alle sue porte, per verificare che la rete funzioni correttamente.

Livello del Modello OSI del Bridge

Il Bridge opera nel secondo livello, il data link layer.

Funzionamento del Bridge

Il bridge ascolta la rete e impara chi è dove. Questo dispositivo genera una tabella con indirizzi MAC. Se vede qualcuno che vuole inviare qualcosa a un altro partecipante nello stesso segmento, ripete il segnale. Se un altro segmento emette il segnale e si collega al partecipante, ripete il segnale fino a quando si stabilisce la connessione correttamente.

Livello del Modello OSI dello Switch

Lo Switch opera nel secondo livello, il data link layer.

Funzionamento dello Switch

Gli switch sono dispositivi che analizzano il frame Ethernet e lo inviano alla porta corretta in base alla destinazione. A differenza degli HUB, che lavorano al livello 1 (livello fisico), gli switch lavorano al livello 2 (strato di collegamento). Ciò consente a più macchine di inviare frame contemporaneamente, senza collisioni.

Per rendere possibile ciò, gli switch devono conoscere l'indirizzo dei collegamenti (noti come indirizzi MAC Ethernet) collegati a ciascuna delle sue porte. La maggior parte degli switch impara automaticamente gli indirizzi MAC collegati a ogni porta, come i bridge. Quando riceve un frame da una porta, ottiene l'indirizzo di origine e lo associa alla porta da cui ha ricevuto il frame.

Livello del Modello OSI del Router

Il Router opera nel terzo livello, il livello di rete.

Funzionamento del Router

La sua funzione principale è gestire ogni pacchetto, esaminare l'indirizzo IP e determinare il miglior percorso per far raggiungere il pacchetto alla destinazione. Basandosi su tabelle e tenendo conto della topologia della rete, valuta se un pacchetto può essere inviato direttamente alla destinazione oppure se deve essere inviato a un altro router per l'elaborazione.

Cos'è Ethernet

Ethernet è una tecnologia per reti locali (LAN) che trasmette le informazioni tra computer a una velocità di 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (Fast Ethernet) o 1000 Mbps (Gigabit Ethernet). [10 Gigabit Ethernet è in fase di sviluppo.

Media, Topologie e Velocità basate sulla Tecnologia Ethernet

10Base2 e 10Base5: Media 2, velocità di 10 Mbps. Topologia fisica a bus e logica a bus.

10BaseT: Media T, velocità di 10 Mbps. Topologia fisica a stella e logica a bus.

100BaseT: Velocità di 100Mbps. Medio T. Topologia fisica a stella e logica a bus.

100BaseF: Velocità di 100Mbps. Medio F.

1000BaseT e 1000BaseF: Velocità di 1000Mbps. Medio T.

Topologie di cablaggio: lineare, spina, albero e segmentato.

Accesso ai Mezzi di Comunicazione Ethernet

Baseband

Il segnale trasmesso dal mezzo non subisce alcun tipo di modulazione, è trasmesso in banda base. Questo è il più utilizzato nelle reti Ethernet.

Broadband

Il segnale viene modulato come nella televisione via cavo, divisione di frequenza non ha avuto accoglienza molto (10Broad36)

Vantaggi e Svantaggi di Ethernet

Vantaggi

• La sentenza non riguarda una rete informatica.
• Le connessioni di rete sono semplici e flessibili.
• È una tecnologia a buon mercato in una questione di cavi, connettori e terminatori T.
• Il fallimento del cavo di un dispositivo non influisce sulla rete.
• Facilità di aggiungere nuovi dispositivi.
• Possibilità di controllo centralizzato e la gestione.

Svantaggi

• Fragile, se il cavo viene scollegato o il registro, la rete cessa di funzionare interamente da perdita di impedenza.
• Difficile isolare quando i problemi di cablaggio.
• Un significativo deterioramento delle prestazioni della rete con i dispositivi in aumento.
• Costo medio di cablaggi, connettori, e il mozzo.
• Se l'hub non riesce, l'intera rete smette di funzionare.

Significato di 10BaseT

10 = velocità.

Base = tipo di modulazione.

T = tipo di media.

Collegamento PC a PC, PC a HUB, HUB a HUB, ecc.

Cavo di Crossover: Cavo Diretto

• Router a un router.
• Router con Switch.
• Hub con un HUB.
• Router con Hub.
• Switch a uno switch.
• Hub a un PC.
• PC con un PC.
• Passare ad un PC
• Router con un PC.
• Mozzo con uno Switch

Cos'è una VLAN

VLAN: Virtual Local Area Network

Casi in cui si configura una VLAN

Le VLAN sono configurate sugli switch.

A cosa serve una VLAN

• Le VLAN creano domini di broadcast distinti.
• L'offerta di controllo VLAN di livello 2 broadcast