MODULO 21 - Le reti locali

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Macerata, 15 dicembre 2015
Le reti locali
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16
Francesco Ciclosi
Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16
Le risorse di rete
 Le reti hanno la finalità di favorire la
condivisione delle risorse tra i sistemi autorizzati
 Tra le principali applicazioni troviamo:
•
•
•
•
•
•
Posta elettronica
Condivisione delle periferiche
Condivisione dei file
Groupware
Web
Networking application
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© Francesco Ciclosi – Settembre 2015
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L’architettura (o topologia) di rete
 Determina il modo in cui i dispositivi e gli
elaboratori possono essere collegati tra di loro
 Non fa riferimento alla disposizione dei
componenti fisici, bensì’ alla modalità di
trasmissione dei dati
 Le principali architetture sono:
• Ad anello
• A bus
• A stella
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I componenti fondamentali
 Una rete è composta da alcuni elementi
fondamentali:
• Nodo, un qualsiasi dispositivo hardware in grado di
comunicare con gli altri dispositivi della rete
• Pannello di connessione (hub o concentratore),
semplifica la connessione fisica dei nodi e istrada i
segnali inviati da un nodo all’altro
• Dorsale, cavo ad alta capacità a cui sono collegati più
concentratori
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L’architettura ad anello (1/3)
 I nodi della rete sono connessi in serie da un
cavo continuo (canale) che, dal punto di vista
logico, realizza un cerchio chiuso
 I nodi sono (fisicamente) collegati attraverso un
pannello di connessione in cui risiede l’anello
 Ogni nodo ha un contatto (logico) diretto solo
con il precedente e il successivo
 La comunicazione avviene a senso unico
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L’architettura ad anello (2/3)
 I computer sono connessi tramite un unico cavo
circolare privo di terminatori
 I segnali sono inviati in senso orario lungo il
circuito chiuso passando attraverso ciascun nodo
che funge da ripetitore e ritrasmette il segnale
potenziato al nodo successivo
 Il segnale passa così di nodo in nodo mediante
ritrasmissione fintanto che non giunge a quello di
destinazione
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L’architettura ad anello (3/3)
Nodo
Nodo
Nodo
Nodo
Nodo
 La topologia è attiva (≠ topologia a bus)
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L’architettura a stella (1/3)
 In una topologia a stella ogni computer è
collegato con un cavo dedicato a un dispositivo
centrale o concentratore
 Il concentratore può essere un hub o uno switch
 Tutte le comunicazioni passano per il nodo
centrale
 Il nodo centrale gestisce tutte le comunicazioni
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L’architettura a stella (2/3)
 Richiede un’elevata quantità di cavi
 In caso di interruzione di uno dei cavi di
connessione tra un nodo e il concentratore, solo
quel nodo verrà isolato dalla rete
 In caso di mancato funzionamento del
concentratore, saranno interrotte tutte le attività
di rete
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L’architettura a stella (3/3)
Nodo
Nodo
Nodo
Concentratore
Nodo
Nodo
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 Hub
Hub vs Switch
• È un «ripetitore multiporta» che inoltra i dati in arrivo
da una sua porta su tutte le altre sue porte
• Il segnale in arrivo da un nodo è inviato a tutti i nodi
della rete
 Switch
• È un commutatore che inoltra selettivamente i pacchetti
ricevuta da una porta verso una specifica porta di uscita
• Il traffico è gestito attraverso gli indirizzi MAC
• Riduce la quantità di traffico non necessario
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L’architettura a bus (1/4)
 È il metodo più semplice di connettere in rete
dei computer
 Tutti i nodi sono collegati in serie lungo la stessa
linea di trasmissione
 Un singolo cavo (chiamato dorsale o segmento)
connette in modo lineare tutti i nodi
 I dati sono inviati a tutti i nodi come segnali
elettronici ma vengono accettati solo dal nodo il
cui indirizzo è contenuto nel segnale di origine
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L’architettura a bus (2/4)
 La trasmissione simultanea da parte di due nodi
genera un collisione e la perdita del messaggio
trasmesso
 Poiché un solo nodo alla volta può inviare dati,
maggiore è il numero di nodi connessi alla rete,
maggiore sarà il numero di nodi in attesa di
trasmettere dati, con conseguente decadimento
delle prestazioni dell’intera rete
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L’architettura a bus (3/4)
 La topologia è passiva: i nodi ascoltano i dati
trasmessi sulla rete, ma non intervengono nel
loro spostamento da un nodo al successivo
 I segnali trasmessi da un nodo viaggiano da
un capo all’altro del cavo, rimbalzando e
tornando indietro
 Il rimbalzo dei segnali impedisce agli altri nodi
di avviare nuove trasmissioni, fintanto che i
primi segnali non siano stati rimossi
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L’architettura a bus (4/4)
 A ogni estremità del cavo viene applicato un
terminatore che assorbe i segnali rendendolo
disponibile per l’invio da parte degli altri nodi
BUS
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Architettura a bus: vulnerabilità
 La semplice rottura o il banale scollegamento di
un cavo fa si che il bus sia privo di terminatore
 In tal caso i segnali rimbalzano avanti e indietro
nel bus interrompendo l’attività su tutta la rete
 L’identificazione del guasto richiede l’ispezione
fisica di tutto il cablaggio di rete
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Le reti paritetiche
 Le reti paritetiche (o peer-to-peer) sono reti di
computer ove il controllo non è centralizzato
 In tale topologia ogni nodo opera allo stesso
livello
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Il metodo di accesso
 Determina lo schema in base al quale si
stabilisce quando un nodo può trasmettere in
modo da evitare la sovrapposizione dei segnali
 Infatti, la sovrapposizione dei segnali determina
delle interferenze
 I più diffusi sono Ethernet e Token ring
 È determinato dalla scheda di interfaccia di rete
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Ethernet (1/2)
 Utilizza la modalità di accesso CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection)
 Ogni nodo esamina lo stato della rete e se la
trovano libera prova a trasmettere
 In caso di tentativo di trasmissione simultanea, è
rilevata la collisione e ogni nodo coinvolto
rimane in attesa per un tempo casuale prima di
riprovare a trasmettere
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Ethernet (2/2)
 Chi effettua la trasmissione per primo acquisisce il
controllo della rete
 Vi sono varie implementazioni di Ethernet
• Legate al tipo di supporto (cavo coassiale, doppini
intrecciati, fibra ottica)
• Legate alla velocità di trasmissione (10 Mbps, 100 Mbps,
1 Gbps)
• Alla distanza massima percorribile (da 25 metri a 60 Km)
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Implementazioni di Ethernet: legacy
Nome
Mezzo trasmissivo
Velocità
Distanza max
10Base-2
Cavo coassiale da 0,2 pollici
10 Mbps
185 metri
10Base-5
Cavo coassiale da 0,5 pollici
10 Mbps
500 metri
10Base-T
Cavo a doppino intrecciato
UTP cat. 4 o 5
10 Mbps
100 metri
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Implementazioni di Ethernet: FastEthernet
Nome
Mezzo trasmissivo
Velocità
Distanza max
100Base-T2
Due coppie cavi twister-pair
cat. 3 o superiore
100 Mbps
100 metri
100Base-T4
Quatro coppie cavi twister-pair
100 Mbps
cat. 3
100 metri
100Base-TX
Due coppie cavi twister-pair
cat. 5 o superiore
100 metri
100 Mbps
100BASE-FX Coppia di fibre multimodale FD 100 Mbps
2 Km
100BASE-LX Coppia di fibre monomodale FD 100 Mbps
Coppia di fibre FD con
100 Mbps
100BASE-SX
lunghezza d’onda 850 nm
100 Mbps
100BASE-BX Singolo cavo in fibra
60Km
300 metri
-
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Implementazioni di Ethernet: GigaEthernet
Nome
Mezzo trasmissivo
Velocità
1000BASE-CX Cavo rame bilanciato
Fibre multimodali e lunghezza
1000BASE-SX
d’onda di 850 nm
1000BASE-LX Fibre monomodali
Fibre monomodali e lunghezza
1000BASE-LH
d’onda di 1.310 nm
Fibre multimodali e lunghezza
1000BASE-LH
d’onda di 1.310 nm
Fibre monomodali e lunghezza
1000BASE-ZX
d’onda di 1.550 nm
Fibre monomodali e lunghezza
1000BASE-LX10
d’onda di 1.310 nm
Distanza max
1 Gbps
25 metri
1 Gbps
220 metri
1 Gbps
5 km
1 Gbps
10 km
1 Gbps
550 metri
1 Gbps
~ 100 km
1 Gbps
10 km
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Implementazioni di Ethernet: GigaEthernet
Nome
Mezzo trasmissivo
Velocità
Singola fibra monomodale
utilizzata in un verso con
1000BASE-BX10 lunghezza d’onda di 1.490 nm e 1 Gbps
lunghezza d’onda di 1.310 nm
nell'altro
Cavo in rame (CAT-5, CAT-5e,
1000BASE-T
1 Gbps
CAT-6, CAT-7)
1000BASE-TX Cavo in rame (CAT-6, CAT-7) 1 Gbps
Distanza max
10 km
100 metri
100 metri
2/2
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Token ring
 I nodi non si contendono il controllo della rete
 I nodi ottengono il permesso di trasmettere
quando vengono in possesso di un gettone
elettronico (il token) che circola nella rete sotto
forma di segnale
 La topologia in uso è quella ad anello
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I vantaggi di Token ring
 Il nodo mittente ha sempre la conferma che i
dati sono stati ricevuti
 Ogni volta che una trasmissione viene portata a
termine il nodo successivo ha sempre l’accesso
garantito
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Funzionamento di Token ring
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