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RETE DI CALCOLATORI
Una rete informatica, o rete di calcolatori è
un insieme di nodi di elaborazione autonomi,
connessi tra loro mediante un sistema di
comunicazione, in modo da potersi
scambiare informazioni e condividere le
risorse comuni.
 Nodo (host): generico sistema di
elaborazione collegato a una rete.
 Autonomo: indipendente.
 Sistema di comunicazione: infrastruttura
o architettura.
 Informazioni: messaggi/dati in forma di
pacchetti trasmessi e ricevuti da un host
all’altro.
 Pacchetto: quantità di dati di dimensione
conosciuta che può variare a seconda del
protocollo utilizzato.
L’infrastruttura di una rete è costituita da
 componenti hardware (cablaggi, ripetitori,
hub, ecc),
 componenti software (sistemi operativi di
rete).
Una rete viene implementata per le seguenti
ragioni:
1. Per condividere risorse, sia software
(dati, programmi) che hardware (potenza di
elaborazione,
memoria,
unità
di
memorizzazione e periferiche). Per
permettere lo scambio di informazioni tra
i calcolatori in modo rapido ed efficace:
email, documenti, ecc.
2. Per consentire l’utilizzo di servizi di vario
tipo come consultazione di informazioni,
commercio elettronico, applicazioni di tele-
medicina e così via; i servizi a cui si può
accedere in rete vengono detti servizi
telematici (Word Wide Web, Posta
Elettronica, Trasferimento file FTP, Voce
Over IP, Instant Messaging, …).
3. Per consentire una gestione centralizzata
delle risorse. (CLIENT-SERVER)
4. Per aumentare la sicurezza del sistema.
5. Per avere una maggiore affidabilità.
6. Per abbassare i costi (una stampante
condivisa costa meno di tante stampanti
dedicate per ogni utente): questo implica un
migliore rapporto costi/prestazioni.
Sono sistemi più affidabili di un singolo
calcolatore, per l’esistenza di risorse
alternative, sostituibili l’una con l’altra (se si
guasta una stampante se ne usa un’altra).
Esistono vari tipi di rete: dalle più piccole,
che possono essere composte anche da due
soli computer, a quelle enormi, costituite da
migliaia di elaboratori, distribuiti su vaste
aree geografiche. Le reti tendono sempre di
più a connettersi l'una con l'altra,
abbracciando tutto il mondo fra le loro
"maglie". Le reti nazionali diventano parte
delle reti continentali e queste ultime parte
delle reti mondiali. E' sufficiente un anello di
congiunzione... e i dati possono viaggiare da
una rete all'altra... La rete più grande è
Internet — o più semplicemente “the Net” —
è una sorta di enorme rete costituita da molte
reti telematiche connesse tra loro, a
prescindere dalla tecnologia che le unisce
(cavi, fibre ottiche, ponti radio, satelliti o
altro) e dal tipo di computer in esse presenti
(dal piccolo computer al grosso elaboratore).
CLASSIFICAZIONE DELLE RETI
In base alla tecnica utilizzata per
condividere le risorse
IL MODO IN CUI POSSIAMO
SCAMBIARE LE INFO
 Reti Centralizzate; la potenza di
elaborazione è fornita da un unico
elaboratore. In un sistema centralizzato
(quello che abitualmente si installa nelle
scuole), tutte le periferiche e i terminali
(intelligenti e non) sono collegati
all’elaboratore principale, e mai tra loro:
lo scambio di informazioni ha sempre
come
interlocutore
intermedio
l’elaboratore centrale.
 MainFrame – Terminale (terminale
stupido).
 Client – Server (reti a dominio)
(client: terminale intelligente).
 Reti Distribuite: Peer to Peer (Paritetiche
o a gruppi di lavoro); la potenza di
elaborazione è fornita da più elaboratori
indipendenti collegati fra loro.
 Reti Ibride.
In base alla dimensione dell’area
geografica in cui sono dislocati i
calcolatori.
 PAN (Personal Area Network) reti che si
estendono intorno all’utilizzatore, con una
estensione di alcuni metri;
 1: LAN (Local Area Network) reti locali,
che si estendono all’interno di un edificio o
di un comprensorio (CAMPUS), con una
estensione entro alcuni chilometri;
NO ATTRAVERSAMENTO SUOLO
PUBBLICO
AZIENDE
SCUOLA
 SAN (System Area Network) reti di sistema,
che solitamente sono confinate all’interno di
un’unica stanza e collegano i vari
componenti di un grande sistema di calcolo.
Hanno prestazioni più spinte rispetto alle
LAN.
CENTRI RICERCA
 WLAN (Wireless Local Area Network) reti
locali, basate sulla tecnologia RF (Radio
Frequenza), che permettono la mobilità
all’interno
dell’area
di
copertura,
solitamente intorno al centinaio di metri
all’aperto; WIFI = WIRELESS FIDELITY
 CAN (Campus Area Network) rete interna
ad un campus universitario , o comunque ad
un insieme di edifici adiacenti, separati
tipicamente da terreno di proprietà dello
stesso ente, che possono essere collegati con
cavi propri senza far ricorso ai servizi di
operatori di TLC. Tale condizione facilita la
realizzazione di una rete di interconnessione
ad alte prestazioni ed a costi contenuti.
 2: MAN (Metropolitan Area Network) reti
metropolitane, che si estendono all’interno
di una città; ATTRAVERSA SUOLO
PUBBLICO
 3: WAN (Wide Area Network) reti
geografiche, che si estendono oltre i limiti
indicati precedentemente;
 GAN (Global Area Network) reti globali.
INTERNET
MARTEDI 29
 INTERNETWORK (reti di reti – internet
con la i minuscola) interconnessione di reti
con caratteristiche HW/SW diverse, e
possono avere estensione planetaria come
Internet. La tecnologia che risolve il
problema di interconnettere reti eterogenee
utilizzanti tecnologie diverse si chiama
internetworking.
 Intranet
 Extranet
 Internet
Distanza fra
processori
10 m.
100 m.
1 km.
10 km.
100 km.
1000 km.
10.000 km.
Ambito
Stanza
Edificio
Campus
Città
Nazione
Continente
Pianeta
Tipo di
rete
LAN
LAN
LAN
MAN
WAN
WAN
GAN
La distanza è un fattore molto importante,
poiché a differenti scale dimensionali si usano
differenti tecniche.
La definizione di rete locale LAN è relativa
alla connessione di computer che fanno parte
dello stesso comprensorio costituito da più
edifici, perché non ci sia attraversamento di
suolo pubblico.
Quando le distanze sono superiori al
comprensorio o c’è attraversamento di suolo
pubblico, si parla di reti metropolitane
(MAN) o di reti geograficamente estese
(WAN).
IN BASE ALLA VELOCITÀ
TRASMISSIONE DATI
DI
La velocità di trasmissione dati, espressa in
bps (bit per secondo), indica la quantità di
informazione che viene trasmessa nell’unità
di tempo. Tale velocità è strettamente legata
alla frequenza del segnale trasmesso: se un bit
viene trasmesso in un nano secondo, significa
che il segnale trasmesso ha una frequenza di 1
GHz. È quindi utile conoscere lo spettro di
frequenza dei segnali trasmittenti, sottoforma
di onde elettromagnetiche:
LAN
La velocità di trasmissione dati nelle LAN
coinvolgono l’intero sistema di trasmissione,
dalla scheda di rete, ai protocolli, ai mezzi
trasmessivi: sono proprio questi ultimi che
pongono le restrizioni maggiori, soprattutto
per quanto riguarda la velocità di trasmissione
in funzione della lunghezza della tratta
percorribile dal segnale senza necessità di
essere rigenerato.
Indichiamo con Larghezza di Banda del
canale trasmissivo la velocità di trasmissione
del segnale relativamente al mezzo
trasmissivo utilizzato; nella seguente tabella
viene riportata anche la massima distanza tra
host senza necessità di dover rigenerare il
segnale.
Mezzi
trasmissi
Cavo
coassiale
UTP Cat.5
Fibra Ottica
Multimodale
Fibra Ottica
Monomodale
Wireless
Larghezza
Banda (bps)
10-100 Mbps
Max
distanza (m)
185 m
10-100 Mbps
100 Mbps
100 m
2000 m
1000 Mbps
3000 m
11 Mbps
100-500 m
WAN
Nelle reti WAN le velocità di trasmissione
sono relative alle infrastrutture esistenti
costituite dalle reti telefoniche. Quindi, le
velocità sono molto più basse di quelle delle
LAN (di due o tre ordini di grandezza).
Tipo
servizio
WAN
Modem
Analogico
ISDN
ADSL
T1
STS48
Utenza
Individuale
Individuale
LAN con accesso
alla WAN di tipo
condiviso
Grandi aziende
Compagnie
telefoniche
Larghezza
Banda
(bps)
56 Kbps
128 Kbps
640 Kbps
–
4.8
Mbps
1.544
Mbps
2.48 Gbps
BASATE SULLA MODALITA’ DI
DIFFUSIONE DEI DATI
 Reti multipunto a diffusione globale:
 Reti Broadcast:
 Reti Multicast
 Reti Punto a Punto – Reti Unicasting
(distribuzione di informazioni verso un
solo host della rete).
REGOLE DI TRASFERIMENTO DEI
DATI
Esistono tre tipi di regole per il trasferimento
dei dati che danno origine a linee diverse o ad
usi diversi della linea stessa:
 Linea Simplex (unico senso di
percorrenza):
trasferimento
dati
monodirezionale (esempio: trasmissione
radiotelevisiva).
 Linea Half-Duplex (doppio senso di
percorrenza alternato - comunicazione
alternata): trasferimento dati in entrambe
le direzioni, ma uno solo per volta
(esempio: ritrasmettitore).
 Linea Full-Duplex (doppio senso di
percorrenza
contemporaneo
comunicazione simultanea): trasferimento
dati in entrambe le direzioni, anche
contemporaneamente (esempio: telefonia).
MODO DI TRASMISSIONE DATI
Sulla linea di trasmissione le informazioni
possono essere viaggiare in due modi:


in seriale, se i bit che costituiscono il
carattere vengono inviati uno alla volta.
in parallelo, se tutti i bit che costituiscono
un
carattere
vengono
inviati
contemporaneamente.
METODI DI ACCESSO AL MEZZO DI TRASMISSIONE





Master-Slave: metodo di controllo centralizzato, dove un nodo controlla l’intera rete e dà alle altre stazioni
il permesso di trasmettere.
Token; accesso al canale mediante prenotazione: tecnica di controllo distribuita, nel senso che non esiste un
nodo master responsabile di coordinare gli accessi; in linea di principio è quindi un metodo più efficiente. È
usato tipicamente nelle topologie ad anello, ma può essere usato anche in topologie a bus.
Aloha Puro: accesso al canale mediante contesa; quando una stazione presente sul canale deve trasmettere
un messaggio lo fa senza attendere alcuna autorizzazione. È quindi un controllo distribuito e casuale. A
posteriori, però, se la trasmissione non ha avuto successo, cioè il messaggio ha colliso con trasmissioni di altre
stazioni, la stazione trasmittente rileva la collisione e provvede, in un secondo momento, a ritentare la
trasmissione del messaggio, fino a quando non ha successo. Si può quindi notare che non è una tecnica
efficiente nell’utilizzo del canale condiviso.
Aloha Slotted: le stazioni non possono iniziare la trasmissione in istanti qualsiasi ma devono aspettare l’inizio
del proprio slot temporale. Infatti il tempo di accesso al canale è suddiviso in intervalli di tempo (slot)
assegnati ad ogni stazione.
CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple-Access with Collision-Detection). Tecnica di accesso efficiente che
costituisce il cuore dello standard IEEE 802.3 e del protocollo Ethernet, la rete locale di gran lunga più diffusa
nell’office automation. Rispetto all’AHOHA ha apportato alcuni semplici miglioramenti, basati sulla capacità
di ogni stazione di “ascoltare” continuamente il canale (carrier sensing) e percepire lo stato di libero,
occupato, o in collisione (collision detection).
TIPO DI CONESSIONE FRA CALCOLATORI


Reti a connessione diretta: i calcolatori sono fisicamente connessi fra di loro mediante un canale di
comunicazione fisico. In questo ambito, possiamo ritrovare quattro differenti tecnologie di rete:
o Collegamenti punto a punto: si possono collegare solo due host,
o CSMA/CD (Ethernet  802.3): si possono collegare al massimo 1024 host, e si può estendere per
un massimo di 2500 m,
o Token
 Token Bus  802.4
 Token Ring 802.5
 FDDI  802.8,
o Reti Wireless (802.11)
Reti a commutazione (vedi capitolo successivo): consentono la connessione di host non fisicamente connessi
fra di loro e molto distanti fra di loro.
TECNICHE DI COMMUTAZIONE E MULTIPLAZIONE
Commutazione di circuito (o multiplazione deterministica): di derivazione dal sistema telefonico; questa
commutazione crea un vero collegamento fisico tra due utenti, che resta stabile e riservato a loro per tutta la durata della
comunicazione. Si ha una multiplazione di circuito quando una frazione fissa della capacità trasmissiva è stabilmente
allocata a ciascun canale. Ciascun utilizzatore ha a disposizione un canale trasmissivo dedicato, con la garanzia di poter
utilizzare tutta la sua capacità. Ogni comunicazione di circuito avviene in tre fasi:
 Apertura della connessione;
 Trasferimento dei dati;
 Chiusura della connessione.
Come esempio si può considerare una conversazione telefonica che utilizza un circuito su una
giunzione tra centrali: un utente compone un numero, e la rete telefonica lo elabora allocando una
serie di circuiti fino al destinatario della chiamata (creazione della connessione); se il destinatario risponde, i due
possono parlare utilizzando il canale; quando uno dei due abbassa il ricevitore, la rete libera le risorse impegnate
(abbattimento della connessione).
La capacità del collegamento può essere suddivisa in circuiti con diversi meccanismi; occorre ricorrere a delle tecniche
particolari di multiplazione (multiplessaggio) al fine di poter veicolare più canali base sullo stesso mezzo trasmissivo a
banda larga. In un collegamento Multiplexato, un Multiplexer viene utilizzato come intermediario tra l’elaboratore
centrale e i terminali, con il compito di farli dialogare tra loro. Il collegamento prevede una linea ad alta velocità tra
l’elaboratore ed il Multiplexer, e linee meno veloci tra il Multiplexer e i vari terminali .
Questo collegamento consente che su una stessa linea possano viaggiare contemporaneamente informazioni
provenienti da terminali diversi, utilizzando una tecnica di divisione del tempo chiamata Multiplexing, che opera in
maniera molto simile al time sharing (tempo condiviso). Il Multiplexer ha il compito di prelevare da ogni terminale, a
intervalli di tempo regolari, i byte che questi inviano e di passarli all’elaboratore, che si occuperà di ricostruire il
messaggio e di eseguire le operazioni richieste. Vi sono principalmente 2 tecniche di Multiplexaggio:
 a divisione di tempo o TDM (Time Division Multiplexing): per trasmissioni digitali. Consiste nella
suddivisione del tempo di trasmissione in N slot uguali (tipicamente 125 μs); in questo modo N canali base, di
norma già digitali, possono condividere lo stesso canale ci comunicazione a banda larga, come cavi coassiali o
fibre ottiche. Utilizzata nella trasmissione dati digitali in una rete di calcolatori.
 a divisione di frequenza o FDM (Frequency Division Multiplexing): per trasmissioni analogiche. Il canale
trasmissivo viene suddiviso in sottocanali, ognuno costituito da una banda di frequenza separata. Questa
tecnica è utilizzata anche nelle trasmissioni televisive o radiofoniche. Ogni emittente trasmette
contemporaneamente attraverso l'etere, in questo caso il canale di comunicazione condiviso (ma questo non
cambia se viene utilizzato un cavo). Ad ogni canale è associata una determinata frequenza. Il ricevente per
selezionare la trasmissione deve solamente sintonizzarsi sulla frequenza appropriata.
 nelle comunicazioni ottiche, la divisione di lunghezza d'onda o WDM è una forma di multiplazione a
divisione di frequenza, in cui ogni canale trasmissivo viene inviato su una diversa lunghezza d'onda, e i canali
possono essere combinati e separati restando nel dominio ottico, ovvero senza riconvertirli in segnali digitali.
Commutazione di pacchetto (appartenente alle multiplazioni statistiche): esempio tipico IP o Ethernet. Di
derivazione informatica; è basata sui sistemi digitali sia per l’instradamento che per la trasmissione dei dati. Il
messaggio viene segmentato (suddiviso) in pacchetti (datagrams) di lunghezza limitata, che vengono trasmessi
indipendentemente. In una rete complessa, è possibile che i pacchetti seguano percorsi differenti, vengano persi o
consegnati fuori ordine alla destinazione. Il pacchetto
è costituito da due parti: la parte dati (data) e la parte
intestazione
(head).
Nell’intestazione
sono
specificati l’indirizzo del mittente e del destinatario,
oltre a un numero progressivo attribuito al pacchetto
specifico nella sequenza dei pacchetti che costituiscono il messaggio da trasmettere. Questi attributi permettono al
pacchetto di essere svincolato dal percorso fisico dei dati, perché, se anche i pacchetti di una stessa sequenza facessero
percorsi diversi per giungere a destinazione, il destinatario avrebbe comunque gli elementi per ricostruire la sequenza.
Infatti, ogni pacchetto è etichettato in modo da
contenere gli indirizzi di origine e di destinazione del
pacchetto. In caso di indisponibilità di una
connessione iniziale i pacchetti devono essere in
grado di trovare una strada alternativa per giungere a
destinazione. Il ricevente nel caso di mancata
ricezione di un pacchetto può richiedere al mittente la
rispedizione del pacchetto andato perduto.
I pacchetti vengono instradati dai nodi intermedi su percorsi differenti. I nodi intermedi svolgono la funzione di
instradamento, cioè in base all’indirizzo di destinazione del pacchetto decidono su quale canale deve essere instradato
per farlo giungere a destinazione nel tempo più breve possibile. I nodi finali sono gli elaboratori connessi alla rete.
Quando un elaboratore riceve un pacchetto, esamina l’indirizzo di destinazione; se questo coincide con il proprio
indirizzo, il pacchetto viene copiato sul computer locale, altrimenti viene ignorato.
Commutazione a cella (appartenente alle multiplazioni statistiche): esempio tipico ATM (Asynchronous Transfer
Mode). Differentemente dalla commutazione a pacchetto, in questa il pacchetto ha una lunghezza fissa (tipicamente
56b), e viene riempito con dati inutili se il messaggio da trasmettere non è abbastanza grande.
1. TOPOLOGIE DELLE RETI LAN
Con il termine di topologia (struttura) si intende la modalità con la quale i calcolatori sono collegati fra di loro ovvero
la disposizione degli oggetti fisici nello spazio, o in altri termini la forma del canale di comunicazione.
Le topologie possono essere viste dal punto di vista fisico o logico: la topologia fisica
di una rete descrive la disposizione geometrica dei suoi componenti, riguarda la forma
e la struttura della LAN; la topologia logica invece descrive quali sono i percorsi
seguiti nella comunicazione tra coppie di stazioni.
Si indica con il termine grafo una rappresentazione grafica di una rete costituita da:
 Nodi: gli host;
 Archi: che collegano i nodi.
Una rete risulta ben definita quando si conosce con precisione la configurazione e l’ubicazione dei componenti della
rete stessa (posizione dei nodi e dei collegamenti fisici che connettono i nodi stessi).
Due nodi della rete possono essere messi in comunicazione in due modi differenti:
 Con una connessione fisica quando tra due nodi è presente un canale fisico che li collega in modo diretto;
 Con una connessione logica, che sfrutta più di una connessione fisica, quando la rete assume le dimensioni di
una WAN e quindi è impossibile pensare a un collegamento fisico per ogni coppia di nodi.
Caratteristiche di una rete dal punto di vista topologico:
 Numero di nodi;
 Numero di Canali Trasmissivi;
 Ridondanza, ovvero la possibilità di scegliere tra più strade alternative per raggiungere la destinazione. La
ridondanza è strettamente legata alla tolleranza ai guasti (Fault Tolerance), che è tanto maggiore quanti più
canali disponibili ci sono.
Una rete locale può essere immaginata come una sorta di estensione del bus interno di ogni singola stazione, che si
estende attraverso tutte le altre stazioni della rete.
Il problema principale che ogni protocollo LAN deve risolvere, indipendentemente dalla tecnologia e dalla topologia, è
di definire una politica di accesso e controllo a quella che è la risorsa primaria condivisa da tutte le stazioni della rete,
ovvero il canale di comunicazione o bus.
Dalla topologia di rete dipendono oltre che la politica di gestione dell’accesso al canale condiviso, la performance, la
capacità di tolleranza ai guasti, il tipo di apparati e le interfacce di rete (NIC) da utilizzare in ciascuna stazione.
1.1. TOPOLOGIE FISICHE
La topologia fisica delle reti indica la forma di cablaggio, ovvero la disposizione dei cavi sul territorio e attuale
possiamo individuare tre differenti topologie fisiche di rete locali LAN:






reti a bus, o lineare
reti a stella, e a stella estesa
reti ad anello, e a doppio anello
reti ad albero
reti a maglia
reti ibride
1.1.1.
RETI A BUS - LINEARE
La rete a bus è il metodo più semplice per permettere la connessione tra più
computer, ma supporta un numero limitato di host; un solo host può trasmettere, e la
velocità dipende dal numero di host connessi i rete. Non hanno tolleranza ai guasti e
qualunque interruzione di canale comporta l’esclusione di una parte della rete.
Dal punto di vista logico sono reti di tipo broadcast, in quanto il messaggio
trasmesso da un nodo viene ricevuto da tutti gli altri nodi. Purtroppo non hanno fault
tolerance e in caso di guasto risulta laborioso individuare il tratto del cablaggio che ha causato il malfunzionamento. La
rete a bus consiste di un unico canale trasmissivo: un cavo principale che percorre l’intera rete da un’estremità
all’altra, che permette la connessione di tutti i computer. Alle estremità del cavo è necessario installare una resistenza,
detta terminatore (volgarmente tappo) che ha il compito di impedire la riflessione dei segnali, assicurandone l'integrità.
In questo modo si evita che la rete lasciata aperta si blocchi. I PC sono collegati al cavo principale attraverso un
connettore a "T" e non possono trasmettere simultaneamente sulla rete poiché causerebbero una collisione dei dati. Di
conseguenza, ogni computer dovrà necessariamente attendere che la rete sia libera ed inviare poi le informazioni a tutti i
PC della rete. I dati verranno accettati solo dalla macchina alla quale sono realmente destinati. La velocità di
trasmissione dei dati dipende pertanto dal numero dei PC collegati al cavo principale, denominato anche dorsale.
Quando un host deve comunicare con un altro host immette sulla rete i propri dati. Questi dati arrivano a tutti computer
sulla rete e ciascuno di essi quindi, li esamina per individuare se sono diretti a lui. Se non lo sono le scarta, e così via
fino a quando non raggiungono l’host destinatario. Se più host iniziano l’invio contemporaneamente avviene una
collisione e gli host lo possono scoprire. Per il collegamento di host su una rete a bus si utilizzano i connettori BNC.
Uno degli svantaggi di questo tipo di rete, è che la disconnessione di un computer dalla rete può portare al blocco
dell’intera rete.
1.1.2.
RETI A STELLA
Tipo LAN centralizzata in cui i nodi, costituiti da stazioni
(workstation) di lavoro, sono collegati a un computer
centrale chiamato centratore (Hub o Switch). Anche il
centro della stella può essere considerato un nodo della rete,
pertanto nella rete a stella il numero dei canali è uguale al
numero di nodi meno 1 (c=n-1).
I costi di collegamento sono più elevati rispetto ad altre
topologie di rete; inoltre, dato che tutti i messaggi passano attraverso l'hub, in caso di un
suo malfunzionamento l'intera rete va fuori uso.
Rispetto alla rete a bus ha però il vantaggio che la disconnessione di un singolo computer non comporta alcun impatto
sul buon funzionamento della rete. Ogni cavo contiene all'interno due connessioni: una ha il compito di inviare i dati
dall'hub al PC; l'altra invece restituisce i dati dal PC all'hub. Di
conseguenza, è necessario un numero di cavi pari al numero dei PC
costituenti la rete. In caso di interruzione o rottura di un cavo, verrà
isolato dalla rete il solo computer che lo utilizza. Se il guasto si
verifica invece nel concentratore, l'intero segmento di rete collegato
allo stesso subirà un arresto della propria attività. Tale topologia è la
più utilizzata, poiché consente la scalabilità: in altre parole, è
facilmente espandibile collegando un altro concentratore a quello
iniziale.
1.1.3.
RETI A STELLA ESTESA
È la topologia più usata per le reti LAN di dimensioni medie e grandi ; è una topologia ad albero in cui le foglie sono
costituite da stelle.
1.1.4.
RETI AD ANELLO
Le reti ad anello sono un tipo di rete locale decentralizzata i cui nodi, costituiti da stazioni di
lavoro periferiche condivise e server di file, sono collegati da un cavo chiuso ad anello. Il
numero dei canali è uguale al numero dei nodi (c=n). La fault tolerance è inesistente: nel caso
in cui una canale si guasti la rete non funzionerà più.
Il cavo che collega i PC dell'anello non è continuo, ma è costituito da brevi segmenti che vanno da un PC all'altro.
Naturalmente l'ultimo PC è collegato al primo per chiudere l'anello. In sostanza, tutti i PC sono connessi in sequenza fra
di loro e la trasmissione avviene in senso orario. Ogni macchina analizza i dati e li accetta soltanto se ad essa destinati;
in caso contrario, li invia alla macchina successiva. Tale operazione si ripete fino a quando i dati non raggiungono il
destinatario.
Ciò permette una maggiore velocità di trasferimento dati (data transfer rate) rispetto a una rete a bus, che raggiunge 16
Mbps (contro i 10 dello standard Ethernet). Come in una rete a bus, ogni stazione invia i suoi messaggi a tutte le altre;
ogni nodo ha un indirizzo unico, e la sua circuiteria di ricezione monitorizza costantemente il bus in attesa di messaggi,
ignorando quelli inviati agli altri.
I dati viaggiano sulla rete con un metodo chiamato a passaggio di testimone o di gettone (token-ring).
Il gettone per trasmettere i dati è unico, ma questo non rallenta la velocità di trasmissione. Si consideri che su una rete
di circa 400 m il gettone può fare il giro dell’intero anello circe 5000 volte in un secondo.
1.1.5.
RETI A DOPPIO ANELLO
Le reti a doppio anello sono simili a quelle ad anello, avendo la sostanziale differenza di utilizzare due anelli anziché
uno:
 un anello primario e
 un anello secondario
Una ulteriore differenza è l’utilizzo di fibre ottiche (FDDI – Fiber Distributed Data Interface).
Nelle normali condizioni i dati fluiscono solo sull’anello primario, utilizzando il secondario solo in caso di guasto del
primario. Ogni computer deve ovviamente essere connesso ad entrambi gli anelli, per poter commutare dal primario al
secondario in caso di guasto. Generalmente in questo tipo di rete non tutti i computer sono collegati ad entrambi gli
anelli.
1.1.6.
RETI AD ALBERO
1.1.7.
RETI A MAGLIA
1.1.8.
RETI IBRIDE
1.2. TOPOLOGIE LOGICHE
Le topologie logiche determinano le regole per il trasferimento dei dati in rete. Le principali sono:
 Ethernet;
 Token Ring;
 FDDI.
Tali topologie non possono comunicare direttamente tra loro, ma solo attraverso l'ausilio di particolari dispositivi
(gateway). In sostanza, non possono coesistere sugli stessi cavi o segmenti di rete.
1.2.1.
ETHERNET
La tecnologia Ethernet è nata nel 1973 grazie a Bob Metcalfe (fondatore di 3COM, azienda operante nel settore
networking) per superare l'annoso problema della collisione dati in rete: fenomeno, questo, che si veniva a creare
quando più computer cercavano di trasmettere contemporaneamente informazioni servendosi di un unico cavo o
segmento di rete. Questa tecnologia si basa sul sistema denominato
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Accesso multiplo a rilevazione di portante /Individuazione delle
collisioni) che, seppur molto semplice, è sufficientemente efficace
a garantire una discreta velocità di trasferimento dei dati.
Il suo funzionamento è, in breve, il seguente: un computer dotato
di scheda di rete Ethernet può inviare pacchetti di dati solo quando
nessun altro pacchetto sta viaggiando sulla rete. In caso contrario,
aspetta a trasmettere come quando, durante una conversazione, una
persona deve attendere che l’altra smetta prima di parlare a sua
volta. Se, invece, due o più computer cercano di trasmettere dati
contemporaneamente sullo stesso cavo di rete, si crea una
collisione di dati che viene rilevata da entrambi. I computer
interrompono pertanto la trasmissione e attendono un intervallo di
tempo casuale (misurato in ns) prima di riprovare la trasmissione.
Se le persone che cercano di utilizzare la rete aumentano, cresce
rapidamente anche il numero di collisioni, errori, e di
ritrasmissioni, con un effetto a valanga dannoso per le prestazioni
della rete.
Quando viene utilizzato più del 50% della larghezza di banda
totale, la percentuale di collisioni provoca quindi congestioni; il
tempo per stampare i file si allunga, le applicazioni si aprono
lentamente e gli utenti devono aspettare. Quando questo valore
raggiunge e supera il 60%, la rete rallenta drasticamente o,
addirittura, si ferma.
Mentre la velocità della rete Ethernet è pari a 10 Mbps, Fast
Ethernet opera nello stesso modo ma ad una velocità dieci volte
superiore (100 Mbps). Dato il modo di operare delle reti Ethernet,
è facile comprendere quanto uno switch possa essere efficiente nel
risolvere i problemi di traffico. Fornendo più “corsie” ai dati che
viaggiano, rispetto alle reti dove la banda è condivisa da tutti i
computer.
La tecnologia Ethernet è composta da vari sotto-standard. I principali sono: 10Base-2, 10Base-5, 10 Base-T, 100BaseTX , 100 Base-FX.
Il primo numero indica la velocità massima, espressa in megabit al secondo, raggiungibile dalla rete. Il termine "Base"
indica che la tecnologia Ethernet è la base del sistema. Nelle categorie 10 Base-5 e 10 Base-2, implementate nelle
topologia fisica di tipo lineare, l'ultimo numero (5-2) indica la copertura massima del segmento di rete: valore, questo,
espresso in centinaia di piedi. La prima categoria utilizza un cavo coassiale spesso avente il diametro di circa la metà
(cinque decimi) di un pollice. La seconda utilizza invece un cavo coassiale sottile del diametro di circa due decimi di
pollice. Gli standard 10 Base-T e 100 Base-T (Fast Ethernet) vengono utilizzati nelle topologie fisiche a stella. La
lettera, in questo caso, indica il tipo di cavo. "T " sta per "Twisted pair", il doppino intrecciato che può essere a sua
volta non schermato (UTP - Unshielded Twisted Pair) o schermato (STP - Shielded Twisted Pair). Infine, nel 100 BaseFX la lettera "F" indica il cavo in fibra ottica ("Fiber").
1.2.2.
TOKEN RING
Nella tecnologia Token Ring un particolare segnale elettronico circola sulla rete: si tratta del token ("gettone" o
"testimone") passando da macchina a macchina in un circuito chiuso. Per tale motivo questo metodo di trasmissione
richiede una topologia fisica di rete ad anello. Il suo funzionamento ricorda la cosiddetta "staffetta", una delle più
diffuse discipline dell'atletica leggera. In pratica, il computer che deve trasmettere i dati aspetta il passaggio del token.
Se quest'ultimo è vuoto, la macchina lo carica con il suo pacchetto dati, aggiungendo agli stessi alcune informazioni che
contengono l'indirizzo del computer a cui recapitarli. Eseguita tale operazione, il token viene reinserito in rete e inizia il
viaggio verso la macchina designata. Una volta che il token è giunto a destinazione, la stazione ricevente preleva i dati
in esso contenuti e lo rispedisce vuoto al mittente. Il token vuoto funge dunque da "ricevuta di ritorno", a garanzia
dell'avvenuta consegna. A conclusione del processo sopra descritto, la stazione mittente reinserisce il token nella rete
per un utilizzo successivo.
1.2.3.
FDDI
Lo standard FDDI (Fiber Distributed Data Interface - Interfaccia a fibra ottica) è basato su una topologia ad anello in
fibra ottica che opera attualmente ad una velocità di trasmissione dati pari a 100 MHz. Lo standard FDDI può essere
utilizzato per distanze molto lunghe; consente infatti la connessione tra stazioni distanti fino a 2-3 chilometri e offre una
copertura dell'intera rete fino a 100 chilometri di distanza.
La fibra ottica è costituita da un filamento in vetro rivestito da Kewral, un materiale ad altissima resistenza alla
lacerazione e alla corrosione. Utilizza la luce come mezzo per la trasmissione dei dati. Non è percorsa da corrente
elettrica ed è insensibile non solo alle radiazioni elettromagnetiche, ma anche a tutte le altre interferenze. Possiede una
banda molto larga.
Questo tipo di rete dispone inoltre di un doppio anello in fibra ottica. Nel caso in cui l’anello principale si guasti, gli
apparati FDDI utilizzano l’anello di riserva.