Rete
Una rete è composta da nodi e link
Nodi
Host, switch
Link
Cavi coassiali, fibra ottica, wireless
Esistono molte modalità di connessione, tra cui:
Collegamenti diretti
Point to point
Accesso multiplo, ovvero più dispositivi parlano attraverso lo stesso mezzo
Collegamenti indiretti
Rete commutata (switch)
Rete
Reti locali: Local Area Network (LAN)
Reti geografiche: Wide Area Network (WAN)
Architettura di rete
L’architettura di rete è basata su più livelli, dove ogni livello è un livello di astrazione.
Protocollo
Insieme di regole e convenzioni seguite da entità, dislocate su nodi distinti, che intendono comunicare per svolgere un compito comune
Tutte le comunicazioni sono regolate da protocolli.
Un protocollo è composto da elementi comuni:
- Sintassi, ovvero l’insieme e la struttura dei comandi e delle risposte, formato dei messaggi
- Semantica, ovvero il significato dei comandi da effettuare al momento della trasmissione e ricezione dei messaggi
- Temporizzazione, specifica delle possibili sequenze temporali di emissione dei comandi e dei messaggi, nonché delle eventuali risposte.
Protocol stack
Un sistema di comunicazione complesso, però, non può utilizzare un solo protocollo per funzionare correttamente, ma servono più protocolli cooperanti.
Ogni protocollo ha due interfacce:
- Service interface, interna, verso il livello superiore
- Peer-to-peer interface, esterna, verso il livello equivalente di un’altro nodo
La comunicazione tra i vari livelli è indiretta, tralasciando il livello hardware, nel quale è diretta.
PDU - Protocol Data Unit
L’unità che viene inviata, è composta da:
- Protocol Control Information (PCI), un header che comprende i metadati necessari al funzionamento del protocollo stesso
- Service Data Unit (SDU), un payload che contiene il vero contenuto informativo da scambiare
I pacchetti vengono incapsulati, per contenere gli header necessari per i vari livelli. Al livello n-1, il payload sarà composto dai dati e dall’header del livello n.
Questa è detta architettura a livelli.
Standard
Esistono due modi per arrivare ad uno standard:
- Standard de iure, definito standard da un consorzio o da un’azienda
- Standard de facto, ovvero che viene utilizzato da tutti e diventa quindi uno standard
Ad esempio, come protocollo di comunicazione, l’organizzazione ISO ha definito le specifiche per quello che sarebbe dovuto diventare uno standard per i protocollo di comunicazione, ovvero OSI, Open System Interconnection. È partito però male, ed è stato subito sostituito da TCP/IP.
ISO/OSI era composto da 7 livelli, contati dal basso verso l’alto.
- Livello fisico, gestisce particolari meccanici ed elettrici della trasmissione fisica
- Livello collegamento dati, gestisce i frame o i pacchetti trasformando la semplice trasmissione in una linea di comunicazione priva di errori non rilevati
- Livello di rete, identifica il nodo. Fornisce quindi i collegamenti e l’instradamento dei pacchetti nella rete
- Livello di trasporto, effettua il controllo end-to-end della sessione di comunicazione, e garantisce l’affidabilità del trasporto
- Livello di sessione, consente a utenti su macchine eterogenee di stabilire sessioni implementando funzioni di coordinamento. Mantiene quindi un concetto di stato
- Livello di presentazione, risolve le differenze di formato che possono presentarsi tra diversi noti della rete
- Livello applicazione, fornisce un’interfaccia standard per i programmi applicativi
Stack TCP-IP
Trasferimento dati
Circuit switching
Alla base del sistema telefonico. Il circuito virtuale viene creato per ogni comunicazione. Il problema è la necessità di riservare tutte le risorse end-to-end prima di trasmettere, quindi non c’è la possibilità di condividere le risorse assegnate e serve una fase di setup per ogni chiamata.
Packet switching
Ogni comunicazione è divisa in pacchetti, quindi i pacchetti condividono le risorse della rete. Ogni pacchetto usa tutta la capacità trasmissiva di un link, e le risorse sono usate in base alla necessità, e non alla prenotazione.
Non si conosce il tragitto che prenderà il messaggio, può anche cambiare tra diverse chiamate.
Switch
Router
Dispositivo di livello 3. Differenzia dominio di broadcast e di collisione.
Host to network
Tipi di collegamento
Come i mezzi fisici permettono di trasmettere intrinsecamente le informazioni
-
Collegamento broadcast: molti host connessi ad uno stesso canale di comunicazione.
Serve un protocollo di accesso al mezzo per coordinare le trasmissioni e per evitare collisioni.
-
Collegamento punto-punto: costituito da un unico trasmittente a un’estremità del collegamento e da un unico ricevente all’altra estremità. Tipico collegamento tra due router o tra un modem e il router dell’ISP.
Distinguere bene le modalità di trasmissione e le caratteristiche del mezzo trasmissivo. Ad esempio, Ethernet è protocollo pensato per collegamenti broadcast, ma permette collegamenti unicast.
Interconnessioni
Fisiche
Doppino in rame intrecciato, più diffuso ed economico. Veniva utilizzato per le reti telefoniche.
Serve un modem per trasformare segnale digitale in analogico e viceversa.
Cavo di rete. Formato da più doppini avvolte e riuniti in uno schermo protettivo. UTP Unshielded Twisted Pair.
Cavo coassiale. Sempre di rame ma più isolato, e trasmette con protocolli digitali.
Esistono due tipi di cavo coassiale:
- Thick ethernet: costo elevato, difficoltà nella posa per la rigidità, distanza massima tra ripetitori 500m. Gli host si collegano al cavo tramite transceiver.
- Thin ethernet: flessibile, isolamento inferiore, distanza massima tra ripetitori 185m. I transceiver vengono connessi tagliando li cavo e connettendo i due spezzoni tramite un connettore a T.
Fibra ottica
Realizzata in materiale trasparente, che può essere vetro o plastica. Trasporta i dati sotto forma di impulsi di luce.
Elevata insensibilità al rumore elettromagnetico, bassa attenuazione segnale e elevata sicurezza.
Poco utilizzata a corto raggio perché codificare/decodificare il segnale in digitale ci impiega di più che inviarlo tramite impulso elettromagnetico.
Wireless
Segnale trasportato nello spettro elettromagnetico. Nativamente broadcast. Bidirezionale. Porta con se complicazioni dovute all’ambiente.
Tipi di connessioni wireless:
- Micro onde
- Wireless LAN - WLAN
- Wide area (GSM…)
- Satellite
Accessi residenziali
Point-to-point
LAN - Ethernet
Network interface card
LAN - Local Area Network
Cablaggi privati con estensione ristretta. Sono molto utilizzate perchè costano poco e sono ben consolidate.
Indirizzo MAC
Indirizzo fisicamente scritto sulla scheda di rete. Costituito da 6 coppie di esadecimali, 48 bit.