Introduzione alle reti LAN

Introduzione alle reti
LAN
Appunti di Sistemi
A cura del
Prof. Ing. Mario Catalano
Cenni storici


La prima rete sperimentale (1970) è stata quella
realizzata presso l'Università delle Hawaii il cui nome
richiama proprio il saluto di queste isole ALOHA. La
rete prevedeva una connessione via radio con
accesso "trasmetti e prega". Le prime applicazioni
commerciali sono da far risalire agli studi della Xerox e
3-com con Ethernet (a partire dal 1972).
Le applicazioni coperte oggi riguardano le applicazioni
in uffici, ma anche in ambito industriale (automazione
e controllo di processo).
Una definizione di LAN

una LAN può essere definita
un sistema comunicativo per
connettere fra loro un alto
numero di terminali
indipendenti distribuito su
un'area geografica limitata,
utilizzando un canale fisico
con elevata velocità di
trasmissione e bassissimo
tasso di errore.
Caratteristiche e vantaggi

Connessione di terminali in un'area geografica limitata
con riconfigurabilità

Velocità elevate;

Basso tasso d'errore;

Costi limitati;

Infinito numero di terminali collegabili;l'utente puo'
accedere a tutte le risorse della rete (comprese quelle
remote (internetworking)

Terminali indipendenti tra di loro e quindi potrebbero
essere anche differenti
Ma anche qualche svantaggio…




Compatibilità tra stazioni (superate da
normative precise)
Protezione delle informazione
Risorse usate in modo scorretto e senza
autorizzazione
Informazioni facilmente catturabili durante
la trasmissione e in rete
Considerazioni sulla topologia di
una LAN

Con topologia di una LAN si intende una struttura
architettonica che rappresenta la disposizione fisica e
logica dei cavi e dei terminali della LAN.
Le topologie fondamentali sono tre, poi esistono vari
implementazioni che riguardano la composizione delle
tre fondamentali:

Topologia a stella o star;
Topologia ad anello o ring;
Topologia a bus.




Tutti i collegamenti
fanno capo ad un
punto centrale di
controllo e le
connessioni fra le
stazioni utente e nodo
sono di tipo puntopunto
Si ha però come
svantaggio che se si
guasta il nodo centrale
tutte le stazioni sono
bloccate, inoltre anche
la lunghezza
complessiva dei cavi
può essere non
indifferente.
Stella



Collega tutte la stazioni in una
caratteristica configurazione
circolare, chiusa su se stessa.
La trasmissione avviene in modo
unidirezionale, ogni stazione è
una stazione attiva.
Questa rete ha però una
flessibilità limitata e l’affidabilità
del sistema è critica, infatti se si
guasta il collegamento fra due
stazioni, anche tutte le altre
risultano isolate.
Questo problema si può risolvere
utilizzando due cavi di
collegamento, uno che gestisce
lo scambio delle informazioni in
un verso, mentre l’altro gestisce
lo scambio nella direzione
opposta.
Anello
Bus



Il cavo si estende nell’area dove sono installate le stazioni, i
dati, sotto forma di pacchetti, vengono trasmessi a tutte le
stazioni.
I maggiori vantaggi consistono nella semplicità, nei bassi costi
e nell’affidabilità. Le stazioni in questo caso sono tutte passive, i
dati trasmessi da una stazione sono praticamente da tutte le
altre, la lunghezza complessiva del cavo è minima.
Le prestazioni possono diventare critiche secondo il carico
trasmissivo in entrata, ed le distanze sono sempre limitate
come il numero di stazioni collegate.
LAN e modello ISO\OSI






Le LAN riguardano solo i primi due livelli del modello OSI.
Il livello fisico della LAN corrisponde a quanto previsto dal livello 1 del
modello OSI.
Per il livello due le cose sono leggermente diverse, infatti i progettisti
delle LAN hanno suddiviso questo livello in due sottostrati : Livello
inferiore, chiamato MAC (Media Access Control), che è il sottostrato
della tecnica di accesso al canale trasmissivo.
Il livello superiore, denominato LLC (Logical Link Control), è il
sottostrato per il controllo logico della linea.
La ragione di tale suddivisione è che una LAN non è mai uno
strumento che collega due sole stazioni, bensì uno strumento a
disposizione di una moltitudine di utenti che possono entrare in
contesa tra di loro.
Il terzo livello, network, non ha alcuna funzione essendo il
responsabile soprattutto dell’instradamento: nelle LAN tutti i messaggi
vengono sempre inviati sullo stesso percorso. Il terzo livello entra in
gioco quando abbiamo la connessione tra più LAN, quando abbiamo
cioè l’INTERNETWORKING.
I livelli di una LAN
Regole:

"1" transizione dall'alto verso il
basso Fronte di salita

"0“ transizione dal basso verso l'
alto Fronte di discesa
Vantaggi di tale codifica:

facilità di sincronizzazione;

il codice trasmissivo è bilanciato,
cioé vi è uguale energia per lo zero
e per l'uno, e quindi la
trasmissione di dati, anche se
genera diverse quantità di zeri e
uni, non produce componenti in
corrente continua, molto dannose
perché ostacolano la trasmissione
dei segnali;

è facile rilevare le collisioni.

Si noti però che tale codifica
richiede, a parità di velocità di
trasmissione, una banda doppia
rispetto alla codifica diretta (ogni
bit richiede la trasmissione di due
valori distinti).
Codifica
Manchester
Gli
Gli indirizzi
indirizzi MAC
MAC

Sono standardizzati dalla IEEE
• sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit
• si scrivono come 6 coppie di cifre
esadecimali

0
Ad esempio:
8
0
0
2
b
3
c
0
7
9
a
08-00-2b-3c-07-9a
000010000000000000101011001111000000011110011010
Indirizzi
Indirizzi MAC
MAC

Si compongono di due parti grandi 3 byte ciascuna:
• I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi
acquistato dal costruttore della scheda, detto anche
vendor code o OUI (Organization Unique Identifier).
• I tre meno significativi sono una numerazione
progressiva decisa dal costruttore
0
8
0
0
2
b
OUI assegnato dall’IEEE
3
c
0
7
9
Assegnato dal costruttore
a

Con il termine "HUB" ci si
riferisce a volte ad un
componente
dell'apparecchiatura di rete
che collega assieme i PC,
ma che in effetti funge da
ripetitore, questo perché
trasmette o ripete tutte le
informazioni che riceve, a
tutte le porte.
Gli HUB possono essere
usati per estendere una
rete. Tuttavia ciò può
produrre una grande
quantità di traffico
superfluo, poiché le stesse
informazioni vengono
inviate a tutti i dispositivi di
una rete.
HUB


Gli SWITCH si avvalgono
degli indirizzi di ciascun
pacchetto per gestire il
flusso del traffico di rete.
Uno SWITCH riconosce i
dispositivi che sono collegati
alle proprie porte e invia i
pacchetti solamente alle
porte interessate.
Lo SWITCH riduce la
quantità di traffico non
necessario, dato che le
informazioni ricevute nella
porta vengono trasmesse
solo al dispositivo con il
giusto indirizzo di
destinazione, e non come
negli hub, a tutte le porte.
Switch
Hub e Switch nella stessa rete


Gli SWITCH e gli HUB vengono spesso
utilizzati nella stessa rete. Gli HUB ampliano
la rete fornendo un numero maggiore di
porte, mentre gli SWITCH dividono la rete in
sezioni più piccole e meno congestionate.
In una piccola rete, gli HUB sono all'altezza
del traffico di rete generato. Generalmente
quando la rete raggiunge i 25 utenti, occorre
eliminare il traffico non necessario. A tal fine,
uno SWITCH adatto suddivide la rete.
Bridge




Il BRIDGE è un dispositivo con il compito di
interconnettere più LAN tra loro anche di topologie diverse
patto che il loro schema di indirizzamento sia compatibile.
Di conseguenza, il BRIDGE è in grado di connettere tra loro
solo reti fisiche dello stesso tipo.
Il BRIDGE più semplice duplica ogni pacchetto nelle altre
reti a cui è connesso; il BRIDGE più sofisticato è in grado
di determinare gli indirizzi dei nodi connessi nelle varie
reti, in modo da trasferire solo i pacchetti che necessitano
questo attraversamento.
Il BRIDGE comunque non è in grado di distinguere i
pacchetti in base ai protocolli di rete, e quindi trasferisce
indifferentemente tali pacchetti.
Router




Il ROUTER mette in connessione due (o più) reti
intervenendo al terzo livello del modello OSI/ISO.
Il ROUTER è in grado di connettere reti che hanno schemi
di indirizzamento differenti, ma che utilizzano lo stesso
tipo di protocollo di rete al terzo livello OSI/ISO.
L'instradamento dei pacchetti attraverso le reti connesse al
router avviene in base a una tabella di instradamento.
Un ROUTER permette di convertire i protocolli (solo i primi
tre livelli)e permette così di passare da una LAN ad una
WAN.
Se vogliamo convertire tutti e sette i livelli dovremo
utilizzare un GATEWAY.
Un
esempio
tipico:
E il software?




Compiti principali del S.O.:
controllo che il server sia attivo
associazione nome - indirizzo
Affinché l’utente ( CLIENT ) possa accedere
alle risorse del SERVER occorrono un
insieme di funzioni sui due sistemi.
S.O. fa da interfaccia tra CLIENT e SERVER:
esso fornisce una serie di servizi per
interfacciare alla rete i programmi
applicativi.
Server e Client



Il Server elabora le richieste degli utenti dei
PC remoti.
E’ come se alla stazione CLIENT fosse stata
aggiunta una nuova unità disco.
L’utente può richiedere un programma
applicativo al SERVER, e scarica
l’applicazione al CLIENT, che la esegue in
locale ( come se fosse sul disco locale ).
Server e Client (2)


Nei nuovi sistemi si usa la tecnica BACK END FRONT END
Il programma applicativo non viene di norma
scaricato sul CLIENT, ma distribuito tra CLIENT e
SERVER: una parte dell’applicazione sul CLIENT e
l’altra su SERVER. SERVER: FRONT END CLIENT:
BACK END Il PC CLIENT dà dei comandi SQL che
attraverso la rete inoltrano la richiesta di dati al
SERVER. Sul CLIENT non viene scaricato l’intero
database, ma solo i record che necessitano.
ELABORAZIONE DISRIBUITA.


Nel client il cuore è il Redirector
(istradatore)
intercetta le richieste di accesso alle
risorse e ISTRADA su risorse LOCALI o
REMOTE. Le richieste possono
pervenire da utente o dall'applicazione


L’instradatore instaura gestisce, mantiene
una sessione CLIENT - SERVER stabilendo le
modalità e i controlli dell’interscambio.
il S.O. sul server è il cuore del server che
riesce a interpretare le richieste del CLIENT.
Quindi può fare condivisione di risorse con
parallelismo, e da’ anche una assistenza e
manutenzione della rete.


Fine
(per il momento)