Introduzione alle reti LAN. Appunti di Sistemi A cura del Prof. Ing. Mario Catalano

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1 Introduzione alle reti LAN Appunti di Sistemi A cura del Prof. Ing. Mario Catalano

2 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).

3 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.

4 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

5 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

6 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.

7 Tutti i collegamenti fanno capo ad un punto centrale di controllo e le connessioni fra le stazioni utente e nodo sono di tipo punto- punto 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

8 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

9 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.

10 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.

11 I livelli di una LAN

12 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

13 Gli indirizzi MAC Sono standardizzati dalla IEEE sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali Ad esempio: b 3 c a b-3c-07-9a

14 Indirizzi 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 b 3 c a OUI assegnato dall IEEE Assegnato dal costruttore

15 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

16 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

17 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.

18 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.

19 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.

20 Un esempio tipico:

21 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.

22 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 ).

23 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.

24 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

25 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.

26 Fine (per il momento)