Tipi di rete: differenze tra le versioni

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{{Risorsa|tipo = lezione|materia1 = Laboratorio di informatica I}}
Esiste una grande varietà di tecnologie di rete e di modelli organizzativi, che possono essere classificati secondo diversi aspetti:
 
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=== Classificazione in base al canale trasmissivo ===
==== Reti Locali ====
Le reti locali vengono realizzate tipicamente utilizzando un sistema di [[w:cablaggio|cablaggio]] strutturato con cavi [[w:Unshielded Twisted Pair|UTP]] in categoria 5 o superiore, che serve uno o più edifici utilizzati tipicamente da una stessa entità organizzativa, che realizza e gestisce la propria rete, eventualmente con la cooperazione di aziende specializzate.
 
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Le [[w:LAN|LAN]] vengono realizzate soprattutto con la tecnologia [[w:ethernet|ethernet]], e supportano velocità di 10/100 Mbit/s, o anche 1 Gbit/s, su cavi in rame dalle caratteristiche adeguate (CAT5 o superiore), o su fibra ottica.
 
==== Reti pubbliche - Distribuzione ====
 
Le reti pubbliche sono gestite da operatori del settore, e offrono servizi di telecomunicazione a privati ed aziende in una logica di mercato.
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Per ragioni storiche, la gran parte delle reti pubbliche sono basate sul [[w:doppino telefonico|doppino telefonico]] (dette anche [[w:POTS|POTS]], ''Plain Old Telephone System''). Questa tecnologia era stata studiata per supportare il servizio di telefonia analogica, ma data la sua pervasività e gli alti investimenti che sarebbero necessari per sostituirla è stata adattata al trasporto di dati mediante diverse tecnologie:
 
* i [[w:modem|modem]] per codificare segnali digitali sopra le comuni linee telefoniche analogiche. Il grande vantaggio di questa tecnologia è che non richiede modifiche alla rete distributiva esistente. Sono necessari due modem ai due capi di una connessione telefonica attiva per stabilire una connessione. Molti fornitori di servizio offrono un servizio di connettività [[w:Internet|Internet]] via modem mediante batterie di modem centralizzate. La velocità è limitata a circa 56 Kbit/s, con l'adozione di modem client e server che supportano la versione [[w:V92|V92]] dei protocolli di comunicazione per modem. Questo protocollo incorpora funzioni di compressione del flusso di bit trasmesso, quindi la velocità effettiva dipende dal fattore di compressione dei dati trasmessi.
 
* le reti [[w:ISDN|ISDN]] trasmettendo dati e voce su due canali telefonici in tecnologia digitale. Mediante appositi adattori, è possibile inviare direttamente dati digitali. La tecnologia ISDN è ormai molto diffusa nei paesi sviluppati. Usandola per la trasmissione di dati, arrivano ad una velocità massima di 128 Kbit/s, senza compressione, sfruttando in pratica due connessioni dial-up in parallelo, possibili solo con determinati provider. La velocità su un singolo canale è invece limitata a 64 Kbit/s. Ci sarebbe un terzo canale untilizzato per il segnale ma non per la comunicazione con una capacità di 16 Kbit/s (Esso non viene mai utilizzato per i dati).
 
Utilizzando modem analogici o ISDN, è possibile stabilire una connessione dati diretta tra due qualsiasi utenze della rete telefonica o ISDN rispettivamente.
 
* la tecnologia [[w:ADSL|ADSL]] (Asymmetric Digital Subscriber Line) utilizza una porzione della banda trasmissiva disponibile sul doppino telefonico dalla sede dell'utente alla centrale telefonica più vicina per inviare dati digitali. È necessaria l'installazione di nuovi apparati di commutazione nelle centrali telefoniche, chiamati [[w:DSLAM|DSLAM]], e l'utilizzo di filtri negli impianti telefonici domestici per separare le frequenze utilizzate per la trasmissione dati da quelle per la comunicazione vocale. La loro diffusione sul territorio è limitata dai costi, che la rendono conveniente solo nelle aree maggiormente sviluppate. Durante la connessione tramite ADSL è possibile continuare a utilizzare il telefono in quanto le frequenze della voce e dei dati non si sovrappongono. Questa tecnologia è inoltre chiamata ''Asimmetric'' in quanto le velocità di download e di upload non sono uguali: in Italia sono tipicamente pari a 4 Mbit/s in download e 512 Kbit/s in upload, ma per certi abbonamenti la velocità di download può arrivare anche a 12 Mbit/s, o anche 24 Mbit/s, usando tecnologie di punta come [[w:ADSL2+|ADSL2+]] e reti di distribuzione in fibra ottica di ottima qualità. Il doppino di rame presenta l'inconveniente di attenuare i segnali, e non permette il funzionamento di questa tecnologia per distanze superiori ai 5  km circa. In alcuni casi è anche possibile un'ulteriore riduzione della distanza massima dovuta a interferenze esterne che aumentano la probabilità d'errore. Un'altra limitazione importante è data dall'interferenza "interna", che si verifica quando molte utenze telefoniche sullo stesso cavo di distribuzione utilizzano il servizio ADSL. Questo fa si che non si possa attivare il servizio ADSL su più di circa il 50% delle linee di un cavo di distribuzione.
ADSL è l'ultimo sviluppo sull'infrastruttura esistente di [[w:doppino telefonico|doppino telefonico]].
 
Per superare queste velocità, l'infrastruttura di distribuzione basata sul doppino dovrà essere sostituita da supporti fisici più performanti.
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* le [[w:reti satellitari|reti satellitari]] (che però sono tipicamente unidirezionali, dal satellite alla casa dell'utente, mentre il canale di ritorno deve essere realizzato con altre tecnologie, spesso su doppino telefonico.
 
==== Reti di trasporto ====
Capacità ancora superiori sono necessarie per trasportare il traffico aggregato tra le centrali di un operatore di telecomunicazioni.
 
Con tecnologie più costose, tipicamente utilizzate dai providers, si raggiungono velocità di 40 Gbit/s per il singolo link su fibra ottica.
 
Su una singola fibra è poi possibile inviare molteplici segnali attraverso una tecnica di multiplazione chiamata (Dense) Wave Division Multiplexing ((D) WDM), o Multiplazione di Lunghezza d'Onda, che invia segnali ottici differenti a diverse lunghezze d'onda (in gergo, ''colori''). Il numero di segnali indipendenti trasportabile va dai 4 o 16 dei relativamente economici impianti (Coarse) WDM alle centinaia degli impianti DWDM più avanzati.
 
Negli [[w:Stati Uniti d'America|USA]] il progetto Internet 2 cui collaborano la [[w:NASA|NASA]], la difesa e le università americane connette già molti campus alla velocità di 2 Gigabit/s (disponibili anche per studenti), con miglioramenti di [[w:TCP/IP|TCP/IP]] per poter sfruttare alte velocità di trasmissione, e permetterà di far transitare in rete il controllo dei satelliti civili, dello scudo spaziale, aerei comandati a distanza, testate nucleari e l'intera infrastruttura militare.
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Le reti di calcolatori si basano su una [[w:multiplazione|multiplazione]] dinamica a commutazione di pacchetto, a differenza delle reti telefoniche che invece utilizzano una multiplazione statica a commutazione di circuito. Tra le reti a commutazione di pacchetto però è fondamentale operare una distinzione tra:
 
* [[w:Reti orientate alla connessione|Reti orientate alla connessione]]
* [[w:Reti senza connessione|Reti senza connessione]]
 
Nelle ''reti con connessione'', i percorsi che il pacchetto seguirà attraverso la rete sono prestabiliti e sono sempre gli stessi (si veda la vicinanza, sotto questo punto di vista, alle reti a commutazione di circuito), e si basano su un canale, stavolta non fisico (come nelle reti telefoniche) ma "virtuale". Per comprendere meglio il concetto di canale virtuale si pensi a due elaboratori A e B che devono comunicare tra loro. A e B all'interno della rete non sono collegati tra loro, quindi è necessario che i pacchetti attraversino degli elaboratori intermedi. Prima dell'effettivo scambio dei dati però tra A e B viene creato ''un percorso prestabilito'' chiamato canale ''virtuale''. Esempi particolarmente calzanti di reti orientate alla connessione sono le reti a commutazione di cella [[w:Asynchronous_Transfer_ModeAsynchronous Transfer Mode|ATM]] o le reti [[w:Frame Relay|Frame Relay]] e [[w:Frame Relay SE|Frame Relay SE]] (Switch). I vantaggi di una rete siffatta stanno ovviamente nella qualità del servizio.
 
Nelle ''reti a commutazione senza connessione''(o ''datagram''), i percorsi che i pacchetti tenderanno a seguire non sono (e non possono) essere prestabiliti a priori, ma dipendono da una serie di fattori. Un esempio classico di rete a commutazione di pachetto senza connessione è l'IP. Come sappiamo nelle reti TCP/IP il TCP dell'elaboratore A si collega direttamente al corrispondente servizio dell'elaboratore B. Quindi a livello di trasporto c'è connessione e quindi controllo sulla qualità del servizio e sulla congestione della rete. Cosa che non accade a livello network. Il router dell'elaboratore A affida i pacchetti al router successivo indicato nella sua tabella di routing. Dopodiché, si disinteressa totalmente dell'ulteriore percorso che il pacchetto dovrà seguire all'interno della rete. Questo potrebbe sembrare un male, ma così non è, proprio per via di questa divisione di compiti tra il layer di trasporto e quello network.