Le reti di calcolatori

Le reti di calcolatori

Una rete di calcolatori è l'insieme di calcolatori autonomi reciprocamente collegati mediante una rete di comunicazione. La rete di calcolatori si usa per i seguenti scopi:

-la condivisione tra gli utenti della rete,indipendentemente dalla loro locazione fisica,di risorse sia software(programmi e dati) che hardware (stampanti,memorie di massa,CD-ROM).

-il miglioramento dell'affidabilità del sistema complessivo

-La comunicazione fra utenti in forma asincrona(scambio di messaggi mediante posta elettronica) e sincronica(sistemi di chat)

-La pubblicazione di risorse informative

-La vendita e l'acquisto di beni sia tra aziende sia tra aziende e utenti finali.

Tassonomia delle reti di calcolatori

Esistono due parametri per classificare le reti di calcolatori:

1 -tipologia di connessione

2 -estensione della rete

3dimensione della rete

1 Dal punto di vista della connessione si possono distinguere due tipi di rete:

multipunto(broadcast)  caratterizzate da sistemi di trasmissione condivisi da tutti i calcolatori della rete. In tal caso a ogni calcolatore dev'essere associato un identificatore univoco,detto genericamente indirizzo di rete associato al dispositivo fisico utilizzato per connettersi alla rete. I messaggi inviati sono generalmente inviati suddividendoli in blocchi chiamati pacchetti . Un pacchetto che viene inviato sulla rete raggiunge quindi almeno in linea di principio,,tutti i calcolatori della rete,ma solo il calcolatore il cui indirizzo corrisponde a quello presente nel messaggio lo tratterà per elaborarlo.

2 Le reti punto a punto sono invece costituite da insiemi di connessioni individuali tra coppie di calcolatori.

3Sono previsti tre livelli di estensione:

-Reti locali(LAN): che hanno lo scopo di collegare tra loro dispositivi collocati nello stesso edificio o in edifici adiacenti. La possibilità di collegare fra loro calcolatori senza fili (wireless) ha portato alla diffusione del termine WLAN per indicare le reti locali realizzate senza cablaggio.

-Reti metropolitane(MAN): che consentono il collegamento di dispositivi collocati nella stessa area urbana.

-Reti geografiche(WAN): impiegate per il collegamento di dispositivi diffusi in un'ampia area geografica.

Si aggiungono altri due livelli:

-Reti personali(PAN): che si sviluppano su dimensioni inferiori di quelle locali e che hanno lo scopo di collegare fra loro dispositivi di uso personale come cellulari,personal computer portatili.

-Reti di reti(internetwork): ottenuti collegando mediante opportuni sistemi di interfaccia più reti che sono diverse tra loro in termini sia di dispositivi hardware utilizzati sia di protocolli software adottati. La più diffusa rete di reti  per antonomasia è internet, che collega praticamente tutte le diverse reti geografiche stese da diversi operatori.

Sistemi di comunicazione

La comunicazione è il processo attraverso il quale due soggetti comunicanti che siano individui umani o dispositivi fisici,si scambiano informazione sotto forma di messaggi:

La sorgente dell'informazione emette un messaggio,il trasmettitore converte questo messaggio in un segnale e lo invia lungo il canale di trasmissione che collega il trasmettitore al ricevitore. Il ricevitore è complementare al trasmettitore: converte il segnale ricevuto in un messaggio,passandolo al destinatario. Il sistema di trasmissione è la parte del sistema di comunicazione costituita dal trasmettitore,dal canale e dal ricevitore.

Due dispositivi possono comunicare scambiandosi segnali solo se è presente tra essi un'infrastruttura fisica di trasmissione,generalmente chiamata canale.

Poiché la comunicazione si realizzi, occorre inoltre che i diversi dispositivi condividano le regole con cui i segnali devono essere interpretati. Tali regole che vengono adottate per convenzione sono chiamate protocolli. protocolli sono gli standard che specificano come avvengono i trasferimenti da una macchina ad un'altra.

Esistono due categorie generali:

-protocolli di trasmissione: che stabiliscono le regole con cui i segnali vengono trasmessi attraverso il canale di trasmissione

-protocolli applicativi: che specificano le regole con cui vengono comunicati in modo efficiente i contenuti della comunicazione.

I protocolli di comunicazione sono organizzati in una struttura a livelli in cui i protocolli di ogni livello specificano i servizi che devono essere forniti a protocolli di un livello superiore. L'insieme dei protocolli organizzati in livelli si chiama architettura di rete. I modelli utilizzati per la descrizione e la realizzazione delle reti di calcolatori sono due: Il modello ISO-OSI e il modello internet.

protocollo di riferimento ISO/OSI

Nei primi anni '80 fu sviluppato un modello di riferimento per le reti detto Open Systems Interconnection, ovvero un insieme di indicazioni e di regole non in possesso esclusivo di alcuna organizzazione ma di pubblico dominio.Il modello OSI riprende una precedente proposta dell'ISO (International Organization for Standardization), quindi l'acronimo utilizzato è ISO/OSI.
Il modello ISO/OSI suddivide la progettazione di una rete in sette livelli funzionali separati, detti Layer, oguno dei quali ha proprie caratteristiche e si occupa di un particolare aspetto del protocollo di comunicazione. Ogni livello utilizza i servizi del layer sottostante in modo trasparente, (ovvero senza conoscere il funzionamento interno) e fornisce i propri servizi a quello superiore. Ogni livello di un nodo comunca virtualmente con l'equivalente livello dell'altro nodo, anche se solo i layer più bassi (livello Fisico) sono realmente in contatto tra loro.
Il modello ISO/OSI (che attualmente è solo un riferimento per il progetto di una rete, non una struttura da applicare rigorosamente) definisce esclusivamente quali sono le funzioni di ogni livello, senza indicare le tecnologie di costruzione.

Il modello di riferimento internet

A partire dagli anni '70 si è sviluppato un insieme di protocolli che è solo parzialmente inspirato al modello ISO-OSI e che ormai è diventato lo standard di fatto per le architetture di rete: TCP/IP.

In particolare il software TCP/IP è organizzato concettualmente in quattro livelli più un quinto costituito dal supporto fisico vero e proprio

Livello applicativo:A livello più alto, l'utente invoca i programmi applicativi che permettono di accedere ai servizi disponibili attraverso Internet; tale livello riguarda tutte le possibili opzioni, chiamate, necessità dei vari programmi. In pratica gestisce l'interattività tra l'utente e la macchina.
Un programma applicativo interagisce con uno dei protocolli di livello trasporto per inviare o ricevere dati e li passa al livello trasporto nella forma richiesta

Livello di trasporto : Lo scopo primario del livello trasporto è consentire la connessione in rete fra due utenti ovvero permettere la comunicazione tra un livello applicativo ed un altro; una comunicazione di questo tipo è spesso detta 'end-to-end'. 
Il software di tale livello divide il flusso di dati in pacchetti (di solito di circa 500 byte) che vengono passati insieme all'indirizzo di destinazione allo strato sottostante. Il livello di trasporto deve accettare dati da molti utenti contemporaneamente e, viceversa, deve smistare i pacchetti che gli arrivano dal sotto ai vari specifici programmi; deve quindi usare dei codici appositi per indicare le cosiddette porte. SI occupa quindi di far giungere i pacchetti a destinazione.

Livello di rete: vello gestisce la comunicazione tra una macchina ed un'altra; accetta una richiesta di inoltro di un pacchetto da un livello di trasporto insieme all'identificazione della macchina alla quale il pacchetto deve essere inviato.
È il livello più caratteristico della internet, detto appunto IP (internet protocol) che crea il datagramma di base della rete, sostanzialmente, riceve e trasferisce senza garanzie i pacchetti, che gli arrivano da sopra, verso la macchina destinataria.
Esso accetta i pacchetti TCP, li spezzetta se necessario.

Livello di accesso alla rete: Il quarto ed ultimo strato è costituito da una interfaccia di rete che definisce come organizzare i dati in frame e come trasmetterli sulla rete. In particolare questo livello specifica che la stazione sorgente debba fornire un identificativo( indirizzo) della stazione di destinazione, in modo che le reti possano correttamente instradare i dati.

Livello fisico:  Definisce l'interfaccia fisica tra i due sistemi(stazioni),specifica le caratteristiche del mezzo di trasmissione,la natura dei segnali,le frequenza utilizzate,la velocità di trasmissione. Il livello fisico dell'architettura di rete definisce le caratteristiche meccaniche ed elettriche dei dispositivi che costituiscono la rete stessa e le caratteristiche dei segnali che vengono trasmessi. A questo proposito è importante la distinzione tra sistemi di trasmissione analogici e digitali.

Il segnale analogico può assumere tutti i valori reali compresi fra un minimo e un massimo e varia con continuità nel tempo.

Il segnale digitale può assumere solo un numero finito e prefissato di valori varia in modo discontinuo nel tempo.

Modulazione: E' una tecnica che si applica al segnale da trasmettere per adattarlo alle caratteristiche  del canale di comunicazione mantenendo però invariata la sua informazione.

La trasmissione dei dati

I dati vengono trasmessi tipicamente un bit alla volta lungo il canale, dunque secondo una logica di trasmissione seriale. Esistono due tecniche generali per la trasmissione:

-Trasmissione sincrona: trasmettitore e ricevitore devono avere orologi sincronizzati per gestire la temporizzazione  dei bit trasmessi

-Trasmissione asincrona: si evita il problema della sincronizzazione effettuando trasmissioni di breve durata,un carattere alla volta(da 5 a  bit).