Trasmissione nelle reti

uno a tutti

LAN, Satellite, Radio

uno a molti

WAN (Multiconferencing)

uno a uno

WAN

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

bus Star(stella)

Ring (anello) alberomaglia

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 ibrideStar-Bus

Bus

Star-Ring

Topologia logica di Internet

core

distribuzione

accesso

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  EthernetUna 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.

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 cross

Cavo Ethernet non-cross (Rj45)

LAN Ethernet con hub o switchUna 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

10Base2, 10Base5

10BaseT

Cavo coassiale

Doppino telefonico

Fibra-Ottica

10BaseF

2 indica 200 m 5 fino a 500 mBNC, AUI

T sta per Twisted Pair (doppino)Rj45 (più grosso dell’Rj11)

F sta per Fiber (fibra ottica)

Mbps

2-3 km

Gbps

thin thick

decine di KmTbps

Token ringLo 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

AnelloFisico

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

Frequenze2.4 gigahertz

Componenti WLan

Access Point

Wireless TerminalPCI

(pc desktop)miniPCI (es Intel Centrino)

(pc laptop)

Wireless TerminalUSB

(pc desktop e laptop)

servizio di collegamento alla Rete (preferibilmente a banda larga)

modem, router, firewall

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 hot-spot.

Questo aspetto delle WLAN ha comportato una serie di problemi dal punto di vista legislativo per contrastare un accesso a Internet “senza controlli”.

WLan - Reti locali senza fili

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.

Accessi Wi-fi

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...