1 - Aips

La rete
Presentato da:
Andrea Zocco
Sommario
 Cos’è una rete, cos’è il cablaggio strutturato
 Il cablaggio Strutturato, la parte fisica della rete
 La parte “attiva” della rete
 La trasmissione nella rete
 Verificare il funzionamento della rete
Cosa è una Rete
Una rete di computer è costituita da un insieme di PC autonomi (nodi di
elaborazione o host) collegati mediante una infrastruttura di
comunicazione (rete)
Le reti di calcolatori sono alla base dei sistemi distribuiti (sistemi in cui i
carichi di lavoro e le risorse vengono “distribuiti”)
I principali obiettivi di una rete sono:
– condivisione di risorse
– comunicazione tra utenti
– miglioramento dell’affidabilità del sistema
– diminuzione dei costi complessivi
Cosa è una Rete
Ogni rete comprende:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Cablaggio strutturato (Cat5E, Cat6…..)
Almeno due computer
Schede di rete (Network Interface Card)
Mezzo di collegamento (cavo, fibra,ecc..)
Software di rete,
Un “punto di aggregazione” per collegare tutti i cavi dei PC in un unico
punto che può essere un HUB o uno SWITCH
IL CABLAGGIO STRUTTURATO
“
1ª
Definizione
IL CABLAGGIO STRUTTURATO RAPPRESENTA UNA INFRASTRUTTURA
TECNOLOGICA CHE MEDIANTE L’INTERCONNESSIONE DI DIVERSE
APPARECCHIATURE PERMETTE DI INTEGRARE
PIÙ SERVIZI E
INFORMAZIONI, A PRESCINDERE DALL’ORIGINE E DALLA TIPOLOGIA
CHE LI CONTRADDISTINGUE: DATI, FONIA, VIDEO, SISTEMI DI
SICUREZZA, AUTOMAZIONI, CONTROLLO, Ecc. Ecc..
“
Nota: (tratta da CEI/EN 50173)
CABLAGGIO STRUTTURATO: UN SISTEMA DI CAVI DI
TELECOMUNICAZIONE, PROLUNGHE ED ELEMENTI
DI
CONNESSIONE
CHE
PERMETTE
IL
COLLEGAMENTO DI APPARECCHIATURE PER LA
TECNOLOGIA DELL’INFORMAZIONE
IL CABLAGGIO STRUTTURATO
• Area con diversi edifici
• Distanza per servizi di telecomunicazioni: max 2000 mt
• Supporto fisico , FIBRA o RAME
il cavo in rame
Velocità di trasmissione nei cavi in rame
PER QUEL CHE RIGUARDA LA SUDDIVISIONE DAL PUNTO DI VISTA PRESTAZIONALE, ESSA VA
FATTA SOPRATTUTTO DAI “PROTOCOLLI” DI TRASMISSIONE CHE NE DETERMINANO,
CONTESTUALMENTE ALLA TECNOLOGIA UTILIZZATA, LE VELOCITÀ MASSIME DI TRASMISSIONE.
CLASSIFICAZIONE
PRESTAZIONE
CAVI A COPPIE EIA/TIA
VELOCITA’
FREQUENZA
CATEGORIA 3
10
Mbps
16 MHz
CATEGORIA 4
16
Mbps
20 MHz
CATEGORIA 5
100
Mbps
100 MHz
CATEGORIA 5e
1000 Mbps
100 MHz
CATEGORIA 6
10000 Mbps (55mt)
250 MHz
CATEGORIA 6A
10000 Mbps (100 mt)
500 MHz
CATEGORIA 7
CATEGORIA 8 FTP
ANSI/TIA-568-C.2-1
?
Mbps
600 MHz
25/40 Gbps ( 30mt)
2000 MHz
La Fibra Ottica
mm
mm
Principali caratteristiche
Applicazioni prevalenti
 insensibilità al rumore elettromagnetico
 ambienti elettromagneticamente rumorosi
 mancanza di emissioni
 ambienti con problemi di compatibilità
 non conducibilità elettrica
 banda passante teoricamente illimitata
(fibre monomodali)
 bassa attenuazione
elettromagnetica
 protezione dalle sovratensioni
 altissime velocità di trasmissione
 distanze elevate
Velocità di trasmissione nei cavi in Fibra
•
Lo standard ISO/IEC 11801 riporta diverse tipologie di fibre ottiche:
Fibra Multimodale (MM)
OM1 (62,5 / 125 μ ): banda200 MHzkm a 850 nm (ormai obsoleta ma diffusa)
OM2 (50 / 125 μ ): banda500 MHzkm a 850 nm
OM3 (50 / 125 μ ): banda1500 MHzkm a 850 nm
OM4 (50 / 125 μ ): banda3500 MHzkm a 850 nm
N.B. per le classi OM1, OM2, OM3, OM4 a 1300 nm banda  500 MHzkm
Fibra Monomodale (SM)
OS1/OS2 monomodale:  100 GHz x Km
I “modi” di propagazione
• multipli (multimodale)
– generati dai differenti angoli di incidenza dei raggi provenienti dalla
sorgente
– percorrono diverse strade all’interno del nucleo
CORE
Light Mode
CLADDING
• unico (monomodale)
– sorgente luminosa “coerente”
– il nucleo è poco più grande della lunghezza d’onda
CORE
CLADDING
Light Mode
Alla rete fisica si collegano gli elementi attivi
Gli elementi attivi di una LAN sono:












PC (Personal Computer)
NIC (Network Interface Card, o schede di rete)
Hub
Switch
Router
Access Point
Printer (Stampanti)
Server
Lan disk
IP Camera
IP Phone
Altro
NIC
Schede di rete




Le schede di rete sono
l’interfaccia tra il PC e la rete.
Permettono ai computer di
colloquiare secondo procedure
precise
Comunemente hanno velocità
10/100 Mbit
Ethernet o FastEthernet
APPARATI ATTIVI
Che gestiscono il traffico
Trasportare il flusso dati su una rete non è una cosa semplice, servono
apparati intelligenti che rispettano regole precise
• HUB (ripetitori)
• SWITCH (commutatori)
• ROUTER (instradatori)
HUB (o repeater) obsoleto!
Apparato attivo molto semplice
Punto di aggregazione per i cavi che
collegano le stazioni in un segmento di
rete
Ogni pacchetto di dati proveniente da
un PC viene ricevuto dall’HUB su una
porta e viene ritrasmesso su tutte le
altre
Tutti gli utenti collegati a un HUB si
trovano sullo stesso “segmento” di rete
e condividono la stessa larghezza di
banda (velocità di trasmissione)
Se il segmento è a 10 Mbit/s e un
utente sta impegnando il 10% della
banda gli altri avranno a disposizione 9
Mbit/s
Se si collegano tante stazioni all’HUB
le prestazioni (velocità) si riducono
drasticamente
Switch (o commutatore)
Funzionamento simile all’HUB ma molto più potente e “intelligente”
La banda non è più condivisa ma è “dedicata”
Tutti gli utenti hanno la stessa larghezza di banda
Se la rete è a 10 Mbit/s ogni utente avrà a disposizione 10Mbit/s da non
dividere con nessuno
Lo switch riceve i pacchetti da un PC su una porta e li commuta solo sulla
porta dov’è collegato il PC di destinazione
Lo switch è in grado di leggere all’interno di ogni pacchetto l’indirizzo della
scheda di rete delle stazioni origine-destinazione commutando il traffico
verso le stazioni impegnate nella comunicazione e non verso le altre
Router

E’ l’apparato più “intelligente” della rete

E’ in grado di collegare diverse LAN insieme

Esegue l’instradamento dei pacchetti a livello più alto poiché
conosce gli indirizzi delle reti ad esso collegate

E’ in grado di scegliere il percorso più breve per raggiungere una
destinazione
Un concetto IMPORTANTE
Un router può interconnettere reti che usano diverse tecnologie, inclusi mezzi
fisici diversi, tecniche di accesso, schemi di indirizzamento fisico e formato
dei frames.
Riassumendo….
Uno SWITCH serve per collegare insieme diverse stazioni in rete in banda
“dedicata” – segmenta la rete
Un ROUTER collega LAN diverse, “impara” le route per raggiungere le
stazioni e trova il percorso ottimale. Solitamente viene usato per collegare
una LAN (ufficio,casa,ecc..) verso INTERNET
Un HUB serve per collegare insieme diverse stazioni in rete “condividendo”
la banda
Indirizzi MAC
MAC address
Gli indirizzi MAC sono gli indirizzi
di livello 2 delle schede di rete
Ogni scheda di rete ha un
numero identificativo “unico”
Non esiste una scheda che abbia
lo stesso indirizzo MAC di un’altra
Esempio di MAC Address
00.60.1B.5D.AE.2F
I protocolli
Le regole per la trasmissione
Architettura di comunicazione
Per garantire la comunicazione i calcolatori cooperano mediante un insieme di
regole chiamate protocolli di comunicazione
Un protocollo di comunicazione specifica il formato dei dati, delle informazioni
di controllo e la velocità di trasmissione
L’elevato livello di cooperazione richiede l’utilizzo di un insieme di protocolli
organizzati mediante un’architettura a strati
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
Protocollo TCP/IP
E’ il protocollo più diffuso al mondo in ambito sia locale che geografico
(Internet)
E’ usato dalla rete Internet per far comunicare le periferiche tra loro, ogni sito ha
un suo indirizzo IP univoco.
Nella rete Ethernet il protocollo TCP/IP si lega al Mac address della periferica. La
periferica viene perciò identificata non solo tramite il Mac address ma anche
attraverso l’indirizzo TCP/IP.
Mentre il Mac address non è modificabile lo è invece l’indirizzo TCP/IP ma non
devono essere presenti in rete due indirizzi identici.
Due le versioni attuali:
IPv4 > Indirizzi del tipo > 192.168.xxx.xxx
IPv6 > Indirizzi del tipo > 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
Indirizzo IP
 Gli indirizzi IP sono una componente
vitale delle reti
 L’indirizzamento IP e il protocollo IP
lavorano a livello 3
 IP è la sigla di Internet Protocol
 Attualmente si usa IPv4 ma è già
standard l’indirizzamento IPv6
 Un indirizzo IP è composto da 32 bit
 4 campi con valore compreso tra 0 255
 Esempi di indirizzi IP
128.41.55.78
10.0.0.60
 Ogni stazione su una rete deve avere
un indirizzo IP che la identifica
Indirizzi IP
Tabelle indirizzi IPv4 :
Range di IP che si possono
usare nelle reti locali
Trasmissione
Le reti locali ed internet vengono denominate reti a “commutazione di
pacchetto” poiché usano la tecnica per l'invio di messaggi in piccole
unità di informazione (pacchetti). I “pacchetti” sono trasmessi attraverso
le stazioni in una rete lungo la via migliore disponibile in quel momento
tra sorgente e destinazione.
Le reti a commutazione di pacchetto gestiscono le informazioni in
piccole unità,
.
I Pacchetti
Come vengono incapsulati i dati
I dati viaggiano nella rete sotto forma di pacchetti (data packet).
Il termine pacchetto rappresenta una specie di confezionamento (o meglio di
"imbustamento") delle informazioni attraverso cui si definisce il mittente, il
destinatario, i dati trasmessi e tutta una serie di informazioni di controllo.
Pacchetti nel Protocollo TCP/IP
…….i dati trasmessi e tutta una serie di informazioni di controllo.
Preamble: Sono bits di sincronizzazione. Permettono al ricevitore di sincronizzarsi in maniera
corretta rispetto alla fase della forma d'onda che trasporta l'informazione sotto forma di bits.
SFD: 1 byte riservato al campo che segna l’inizio della frame
Destination Address: Indirizzo Mac destinatario.
Source Address: Indirizzo Mac mittente.
 Length: Lunghezza in byte del messaggio contenuto nella porzione “Data”
 Data: Dati da trasmettere dal mittente al destinatario.(da 0 a 1500 bytes massimi)
Padding: Viene inserito , se necessario, per portare la lunghezza di “Data” + “ Padding” almeno
a 46 byte
FCS: Sono bits per il controllo errori. Tramite questi 16 bits si effettua il controllo ciclico di
ridondanza. Ad ogni pacchetto che viene trasmesso in rete vengono aggiunti questi 16 bits,
quando il pacchetto sarà letto dalla rete verrà riesaminato il FCS e in caso di incompatibilità il
pacchetto verrà scartato
I protocolli più comuni su una LAN
DHCP
(Dynamic
Host
Configuration
Protocol)
Protocollo che fornisce una configurazione
dinamica di indirizzi IP attraverso la gestione
centralizzata dell'allocazione di indirizzi. Il
server DHCP e' il computer che gestisce
l'assegnazione degli indirizzi IP su reti
internet/intranet. Utilizzando questo sistema
il lavoro dell'amministratore risulta facilitato
in
quanto
ogni
client
acquisisce
automaticamente in fase di boot il numero IP
che, quindi, può cambiare di volta in volta
(Dynamic).
ARP (Address Resolution Protocol)
Protocollo delle reti TCP/IP che permette a
un host di trovare l´indirizzo fisico (MAC) di
un nodo sulla stessa rete conoscendo
soltanto l´indirizzo logico (IP) del
destinatario.
I protocolli più comuni su una LAN
ICMP
(Internet
Control
Message
Protocol)
Il famoso “ping” fa parte del protocollo
ICMP, verifica la connessione alla rete e
misura il tempo di routing dei pacchetti.
SNMP (Simple Network Management
Protocol)
Il protocollo di gestione della rete di
TCP/IP. Nell'SNMP gli agenti, sia
hardware che software, controllano
l'attività nei vari dispositivi della rete e
riferiscono alla console. Le informazioni
di controllo su ciascun dispositivo
vengono memorizzate in una struttura
denominata management information
block MIB (blocco informativo
gestionale).
Analizzare le prestazioni della rete
CERTIFICAZIONE RAME
-30
NEXT (dB)
-40
-50
-60
Cat 6Link Lim it
Link NE X T(f)
-70
-80
0
50
100
150
Frequency (MHz)
200
250
LO STRUMENTO DEVE ESSERE
IN GRADO DI MISURARE TUTTI I PARAMETRIATTENUAZIONE
DEFINITI DAGLI STANDARD NAZIONALI ED
MAPPATURA
INTERNAZIONALI.
LUNGHEZZA
NEXT
RESISTENZA DI ANELLO
FEXT
RITARDO DI PROPAGAZIONE
EL-FEXT
DELAY SKEW
PS-ELFEXT
IMPEDENZA NOMINALE
ACR
RL
PS-ACR
Parametri da verificare per la corretta certifica agli standard
Analizzare le prestazioni della rete
CERTIFICAZIONE FIBRA
EDIFICIO 1
Patch Panel
EDIFICIO 2
Patch Panel
Campus Backbone
x
Cavo in fibra ottica multimodale
Giunto meccanico o
a fusione
x
Giunto meccanico o
A fusione
Lunghezza del cavo (es. 1,2 Km)
Patch panel 1 dotato
di connettori inseriti
direttamente nelle
bussole
Connector Loss
0,75 dB
Patch panel 2 dotato di
un cavo unito per fusione
al cavo principale ed
inserito nella bussola
Splice Loss
0,3 dB
Fibre Loss = 850 nm
3,5 dB / km
Splice Loss
0,3 dB
A  L + nag + ncac (dB)
A  3,51,2 + 20,3 + 2 0,75 = 6,3 (dB)
Connector Loss
0,75 dB
PROCEDURA PER IL TEST OTTICO
Valori di attenuazione massima
Standard ISO/IEC 11801
Parameter
MULTIMODE
850 nm
1300 nm
SINGLEMODE
1310 nm
1550 nm
Fibre 
Attenuation dB/km 3.5 max.
1.5 max.
1.0 max
Connector Ac
Insertion loss dB
0.75 max.
0.75 max.
0.75 max. 0.75max.
0.3 max.
0.3 max.
0.3 max.
Splice
Loss dB
Ag
1.0 max
0.3 max.
OTDR
Optical Time Domain Reflectometer
 Misura dell’attenuazione dei giunti;
 Misura dell’attenuazione dei connettori;
 Misura di punti di attenuazione concentrata;
 Misura dell’attenuazione totale di sezione;
 Misura di attenuazione di tratta;
 Misura di attenuazione specifica (chilometrica);
 Misura attenuazione di riflessione (return loss);
 Potenza ottica retrodiffusa;
 Localizzazione dei giunti;
 Localizzazione stress e interruzioni;
 Lunghezza tratte;
 Lunghezza totale di sezione.
Analizzare le prestazioni della rete Apparati
ATTIVI
Per verificare se una rete locale (LAN) funziona al meglio occorre misurare le sue
prestazioni
Rendimento (throughput)

Numero di bit che possono essere trasmessi sulla rete in un certo
periodo di tempo (es. 1Mbps)
Latenza (latency) o ritardo (delay)

Tempo impiegato da un messaggio per andare da un punto all’altro della
rete (es. 24 ms)
Tempo di andata e ritorno RTT (Round Trip Time)

Tempo impiegato da un messaggio per andare da un punto all’altro della
rete e tornare al punto di partenza
Strumenti di misura dell’RTT
Calcola l’RTT rispetto ad una destinazione finale per un
messaggio di dimensioni standard (32B o 64B)

Ping

Traceroute
Calcola l’RTT per ogni nodo intermedio fino
alla destinazione finale per un messaggio di
dimensioni standard
Analizzare le prestazioni della rete
Analizzare una rete locale significa:
Conoscere i principi di funzionamento delle reti
Conoscere i protocolli di trasmissione
Conoscere le problematiche più diffuse
Conoscere tutte le stazioni della rete
Conoscere il tipo di indirizzamento IP
Conoscere il tipo di traffico che impegna la rete (%utilizzo, broadcast, ecc..)
Sapere quanti utenti sono collegati in un determinato momento
Trovare il problema che affligge la rete in breve tempo (limitare il down time del servizio)
Misurare i tempi di risposta e la connettività delle stazioni (stampanti, PC, Server, ecc
Per verificare il corretto funzionamento della rete utilizzano degli strumenti che eseguono misure
precise e verifiche approfondite di facile comprensione
Vantaggi nell’utilizzo della strumentazione:
Semplici da usare.
Occorre meno tempo per rilevare i guasti
Possibilità di avere report stampabili
Con un semplice click si esegue un test completo di tutte le stazioni collegate
Misure precise ed affidabili
Definiscono la professionalità dell’installatore
Grazie
Andrea Zocco
E-Mail
[email protected]