Sistemi di rete Infrastruttura

Cos'è una rete

Una rete informatica è un insieme di PC e di altri dispositivi che sono collegati tra loro tramite cavi. Il sistema consente a questi dispositivi di comunicare tra loro e di condividere informazioni e risorse. Le reti possono avere dimensioni differenti ed è possibile ospitarle in una sede singola oppure dislocarle in tutto il mondo.

RETE LOCALE (dall’inglese LAN, Local Area Network): rete che è collegata su un’area limitata, spesso localizzata in una sola sede.

WAN (Wide Area Network): gruppo di dispositivi o di LAN collegate nell’ambito di una vasta area geografica, spesso mediante linea telefonica o altro tipo di cablaggio (ad es. linea dedicata, fibre ottiche, collegamento satellitare, ecc..). Uno dei più grandi esempi di WAN è l’Internet stessa.

Esistono diverse tecnologie LAN. Le più comuni sono: Ethernet e Fast Ethernet. Una rete può essere formata da una o più di queste tecnologie. Le reti Ethernet e Fast Ethernet funzionano in modo simile, ma la differenza principale è data dalla velocità alla quale trasferiscono le informazioni (Ethernet funziona a 10 Megabit per secondo (o Mbps) e Fast Ethernet funziona a 100Mbps).

I dispositivi di una rete comunicano trasmettendosi reciprocamente informazioni; le informazioni trasmesse sono gruppi di piccoli impulsi elettrici, detti pacchetti. Ogni pacchetto contiene l’indirizzo del dispositivo che esegue la trasmissione (l’indirizzo di sorgente) e l’indirizzo del dispositivo che riceve i dati (l’indirizzo di destinazione). Queste informazioni vengono utilizzate dai PC e da altri dispositivi presenti nella rete per aiutare il pacchetto a raggiungere la propria destinazione.

Le reti Ethernet e Fast Ethernet impiegano un protocollo chiamato CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection), che permette la comunicazione di un solo dispositivo per volta.

Vantaggi delle reti LAN

In una rete LAN (Local Area Network), le informazioni e le risorse possono essere condivise
La condivisione di periferiche costose (es. le stampanti). In una rete, tutti i computer possono accedere alla stessa stampante
La condivisione di dati fra più utenti, senza l’uso di altri supporti (es. floppy disk)
La centralizzazione di programmi informatici essenziali (es. applicativi finanziari e contabili). Spesso gli utenti devono poter accedere allo stesso programma in modo che possano lavorarvi simultaneamente
Possibilità di usare un programma informatico per fare il backup automatico di file essenziali, risparmiando tempo e proteggendo l’integrità del proprio lavoro

Vantaggi della rete WAN

In una rete WAN (Wide Area Network), le informazioni e le risorse sono condivise in un’area geografica più ampia
Possibilità di inviare e ricevere messaggi in tutto il mondo, comunicare messaggi e avvisi a molte persone, in molti luoghi diversi, in modo più rapido ed economico
Possibilità di scambiare i file con i colleghi situati in altri luoghi o accedere da casa alla rete aziendale
Possibilità di accedere alla vaste risorse dell’Internet e di World Wide Web

Le schede di rete (NIC)

Tutti I PC, per poterli utilizzare in rete, devono essere dotati di schede di rete (NIC). Alcuni PC sono dotati di NIC preinstallate. Nello scegliere una NIC per un PC, vanno considerate molte informazioni.

Gli Hub e gli Switch

Gli hub e gli switch servono a collegare PC, stampanti e altri dispositivi. Gli hub si differiscono dagli switch per il modo in cui avviene la trasmissione del traffico di rete. Con il termine hub ci si riferisce a volte ad un componente dell’apparecchiatura di rete che collega assieme i PC, ma che in effetti funge da ripetitore. Questo perché trasmette o ripete tutte le informazioni che riceve, a tutte le porte. Gli hub possono essere usati per estendere una rete. Tuttavia ciò può produrre una grande quantità di traffico superfluo, poiché le stesse informazioni vengono inviate a tutti i dispositivi di una rete.
Gli hub sono adatti alle piccole reti; per le rete con elevato livello di traffico si consiglia un’apparecchiatura supplementare (ad es. uno switch che riduce il traffico non necessario). Un HUB può essere definito come il “punto di unione” di tutte le interfacce di rete.

Gli switch si avvalgono degli indirizzi di ciascun pacchetto per gestire il flusso del traffico di rete. Monitorando i pacchetti che riceve, uno switch “impara” a riconoscere i dispositivi che sono collegati alle proprie porte per poi inviare i pacchetti solamente alle porte pertinenti. Lo switch riduce la quantità di traffico non necessario, dato che le informazioni ricevute nella porta vengono trasmesse solo al dispositivo con il giusto indirizzo di destinazione, e non come negli hub, a tutte le porte.

Gli switch e gli hub vengono spesso utilizzati nella stessa rete. Gli hub ampliano la rete fornendo un numero maggiore di porte, mentre gli switch dividono la rete in sezioni più piccole e meno congestionate. In una piccola rete, gli hub sono all’altezza del traffico di rete generato. Quando la rete raggiunge i 25 utenti, occorre eliminare il traffico non necessario. A tal fine, uno switch adatto suddivide la rete.

I Modem e i Router

Il modem è un dispositivo che va collegato direttamente al computer e che si avvale della linea telefonica per chiamare le sedi. Il compito essenziale di un modem è di convertire i dati digitali necessari al computer in segnali analogici per la trasmissione attraverso la linea telefonica, e viceversa.

Il Firewall

Nodo configurato come barriera per impedire l’attraversamento del traffico da un segmento all’altro. I firewall migliorano inoltre la sicurezza della rete e possono fungere da barriera tra le rete pubbliche e private collegate. Impiegando un firewall è possibile impedire gli accessi indesiderati, monitorare le sedi alle quali si accede più di frequente ed analizzare la quantità di larghezza di banda che la connessione Internet sta utilizzando.

Reti domestiche, il prossimo futuro

La rete domestica è una rete informatica la cui estensione è limitata ai dispositivi presenti in una abitazione. Le reti domestiche sono ancora ai primi passi, ma l’idea di base è che in futuro potranno essere la vera novità della domotica. Ogni elettrodomestico sarà in grado di comunicare con un altro e tutti potranno accedere ad Internet, costituendo in pratica una LAN in miniatura.

Molti dispositivi sono collegabili in rete:

Computer
Elettrodomestici del tempo libero (TV, DVD, macchine fotografiche, etc.)
Telecomunicazioni (telefoni, fax, etc.)
Elettrodomestici in generale (frigoriferi, forni, orologi)
Altri impianti (allarmi, termostati, etc.)

Rete a stella (o stella estesa)

E’ caratterizzata da un punto centrale, (centrostella), che può essere uno switch o un elaboratore e diversi host connessi ad esso.
La rete a stella diventa a stella estesa quando al posto di un host collegato al centrostella ‘è un altro apparato attivo, switch o hub con a sua volta altri host collegati ad esso.

Pregi:

un guasto ad un host non comprometto la comunicazione degli altri
comunicazione 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 interruzioni delle comunicazioni per tutti gli host

Rete a bus

Ogni host è collegato in modo lineare attraverso un cavo o tramite un hub.

Pregi:

un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri

Difetti:

elevato traffico in tutta la rete

Rete ad anello (o token ring)

E’ un tipo in cui la determinazione di quale calcolatore abbia diritto a trasmettere avviene tramite un particolare messaggio, detto token.
Ogni calcolatore è collegato ad altri due formando un cerchio. Questo, ovviamente, a livello ideale, in quanto nella realtà ciò non avviene. All’interno di questa rete solo un calcolatore alla volta può trasmettere, quello in possesso del token. Esso avvia la trasmissione dei dati trasferendoli al calcolatore vicino, il quale lo prende in consegna se è il destinatario, oppure ripetendo a sua volta il segnale verso l’altro calcolatore ad esso collegato, così fino a raggiungere il destinatario.
Quando il calcolatore che è in possesso del token ha terminato la trasmissione dei dati passa il token a quello vicino.
Quest’ultimo se deve trasmettere dati inizia la comunicazione, altrimenti cede immediatamente il token senza impegnare il canale.
Ogni terminale prima o poi riceverà il token ed avrà quindi la possibilità di trasmettere. I dispositivi di rete garantiscono la presenza di un solo token sull’anello, e provvedono a rigenerarne uno qualora questo venga perso a causa di guasti nella rete o al calcolatore che l’ha preso in consegna.

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