Reti di Calcolatori I - Domande di verifica - Lezioni 1-9

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1 Reti di Calcolatori I - Domande di verifica - Lezioni 1-9 Fornire una classificazione dei principali tipi di rete, descrivendo le caratteristiche principali. I principali tipi di reti di calcolatori risultano essere: Reti locali (o LAN, Local Area Network): è una rete condivisa tra tutte le stazioni che vi si collegano ed è caratterizzata da un'alta velocità trasmissiva (4 Mb/s 100 MB/s), da un basso tasso di errore ed è limitata in un preciso ambito locale (la distanza è dell'ordine dei 100 m 1 km). Una LAN non può attraversare suolo pubblico. Reti metropolitane (o MAN, Metropolitan Area Network): rappresenta l'estensione, in ambito urbano, della rete locale (la distanza è dell'ordine dei 10 km). Risulta veloce ed affidabile (2 Mb/s 140 Mb/s) in quanto fa uso di fibre ottiche. Reti geografiche (o WAN, Wide Area Network): è la rete che opera in ambito nazionale o internazionale e fa riferimento ai fornitori nazionali di telecomunicazioni. Fa un uso eterogeneo di qualsiasi mezzo trasmissivo e pertanto le velocità trasmissive possono variare da poche migliaia di bit al secondo ai centinaia di Mb al secondo. Elencare le principali motivazioni che hanno portato allo sviluppo delle reti di calcolatori. Le reti di calcolatori sono state realizzate per consentire ai loro utenti di condividere informazioni, risorse hardware e software indipendentemente dalla loro collocazione fisica. Lo sviluppo delle reti di calcolatori è dovuto ai seguenti motivi: alta affidabilità (possibilità di disporre risorse alternative a costo contenuto ed in breve tempo); risparmio (a parità di costi si ottiene un prodotto superiore rispetto ad un mainframe); gradualità della crescita (alla struttura originaria è possibile aggiungere nuove potenzialità in modo semplice e a basso costo). Elencare e descrivere brevemente i principali servizi offerti dalle reti di calcolatori. I principali servizi offerti dalle reti di calcolatori risultano essere: il terminale virtuale (è una connessione interattiva ad un elaboratore remoto); la posta elettronica (si invia, tramite rete, un messaggio indicante l'indirizzo del destinatario, il soggetto della lettera ed il testo da trasmettere); il trasferimento di file (tramite ftp); la condivisione di file e stampanti (utilizzo di risorse comuni); il bootstrap remoto di workstation diskless (il sistema operativo viene caricato tramite rete); sistemi operativi di rete; programmi vari (es. messaggi sui terminali, phone, ecc.). Che cosa si intende per architettura di rete a livelli? In una architettura di rete a livelli il sistema è suddiviso in un insieme ordinato di livelli. Questo tipo di architettura è caratterizzata dalla presenza di: livelli (layers); entità od operazioni specifiche di un livello (entities); punti di accesso al servizio (SAP, Service Access Points); connessioni (connections).

2 I livelli vengono rappresentati in pila; livelli adiacenti comunicano tramite la loro interfaccia (interface) che caratterizza le operazioni primitive che possono essere richieste al livello sottostante ed i servizi che possono essere offerti dal livello sottostante. Ogni livello è composto da una o più entità. Entità appartenenti allo stesso livello ma a sistemi diversi vengono dette peer-entities. Lo scopo di ciascun livello è quello di fornire servizi alle entità del livello superiore, nascondendo i dettagli sul come tali servizi siano implementati. Le entità usano e forniscono servizi tramite i SAP (Service Access Point), ossia tramite punti di accesso nei quali il livello (n+1) può accedere ai servizi di livello n. Cooperazione tra entità dello stesso livello sono realizzate da un insieme di protocolli; questi ultimi rappresentano un insieme di regole che governano il formato ed il significato delle informazioni (messaggi, frame, pacchetti) che le peer-entities si scambiano fra loro. Un aspetto molto importante è dunque il fatto che le peer-entities pensano concettualmente ad una comunicazione orizzontale fra loro, basata sul protocollo del proprio livello, mentre in realtà comunicano ciascuna con il livello sottostante attraverso l'interfaccia fra i due livelli. Descrivere il modello ISO/OSI e spiegare brevemente i compiti dei vari livelli. Sostanzialmente, il modello OSI (Open System Interconnection) è un modello di riferimento per l'interconnessione di sistemi aperti. I due suoi scopi principali sono quello di fornire una base comune su cui sviluppare standard per l'interconnessione di sistemi informatici e quello di fornire un modello rispetto a cui confrontare le architetture proprietarie. L'architettura del modello di riferimento OSI (è un'architettura a livelli) è stata progettata pensando a tre componenti: il processo applicativo che deve scambiare le informazioni; la connessione che permette lo scambio delle informazioni; i sistemi (intesi come insieme di uno o più elaboratori con il relativo software, periferiche, terminali, operatori umani, processi, ecc. che è in grado di elaborare dati). I 7 livelli del modello di riferimento ISO/OSI risultano essere: Livello 1: Fisico Il livello fisico si occupa della trasmissione dei singoli bit da un estremo all'altro dei vari mezzi di comunicazione che possono essere il doppino telefonico, il cavo coassiale, le fibre ottiche, le onde radio, i satelliti. Perché si possa avere una connessione tra PC è necessario dunque, ma non indispensabile, un supporto fisico, composto solitamente da un cavo e da interfacce di

3 comunicazione. La connessione tipica di una rete locale utilizza sistemi Ethernet. I cavi e le schede Ethernet appartengono a questo primo livello. Protocollo standard è il protocollo Ethernet. Livello 2: Data Link Il livello del collegamento dati riguarda i dispositivi che gestiscono il collegamento dati da un PC all'altro della stessa rete. Controlla la correttezza delle sequenze di bit trasmesse e ne richiede eventualmente la ritrasmissione. Provvede alla formattazione delle informazioni ed alla sincronizzazione dei frame, nonché alla correzione ed al recupero dei messaggi errati. Un frame contiene, a livello di collegamento dati, l'indirizzo di destinazione e, se richiesto da un livello superiore, anche l'indirizzo di origine, e un codice per la correzione e rilevazione degli errori. Il protocollo più utilizzato nel livello 2 è il protocollo X.25. Livello 3: Rete Nel livello di rete i messaggi vengono suddivisi in pacchetti che, una volta giunti a destinazione, vengono riassemblati nella loro forma originaria. Il livello di rete provvede inoltre a reinstradare tramite i router i pacchetti verso il PC di destinazione. Nel caso di una rete locale a banda larga con canali multipli ciò significa che è a questo livello che avviene lo smistamento dei pacchetti dati da e verso i rispettivi canali di origine o di destinazione. Il protocollo di rete più utilizzato nel livello 3 è il protocollo IP. Livello 4: Trasporto Il livello di trasporto gestisce la trasmissione dei pacchetti end-to-end. Ha il compito specifico di assicurare il trasferimento dei dati tra strati di sessione appartenenti a sistemi diversi, geograficamente separati, senza che sui dati vi siano errori o duplicazione. È in grado di identificare il destinatario, aprire o chiudere una connessione con il sistema corrispondente, suddividere o riassemblare un testo, controllare e recuperare gli errori, controllare la velocità con cui fluiscono le informazioni. A questo livello l'esistenza dei livelli inferiori è completamente ignorata e ciò porta ad identificarlo come il primo dei livelli che prescindono dal tipo e dalle caratteristiche della rete utilizzata. Il protocollo standard utilizzato nel livello 4 è il TCP. Livello 5: Sessione Il livello di sessione gestisce la corretta sincronizzazione della corrispondenza dei dati che verranno poi visualizzati. Instaura cioè una sessione, cioè un collegamento logico e diretto tra due interlocutori, organizzandone il dialogo. Per tipo di dialogo si intende la modalità full-duplex, ovvero in entrambe le applicazioni in trasmissione e ricezione contemporaneamente (tipo telefono), o in half-duplex, che equivale a dire che mentre una stazione trasmette l'altra riceve o viceversa (tipo radiotelefono), oppure in simplex, dove una stazione può sempre e solo trasmettere e l'altra sempre e solo ricevere (come nelle trasmissioni televisive). Per sincronizzazione s'intende invece la capacità di sapere sempre fino a che punto la comunicazione sia arrivata a buon fine. Livello 6: Presentazione Il livello di presentazione gestisce i formati di conversione dei dati, cioè effettua tutte le opportune conversioni in modo da compensare eventuali differenze di rappresentazione e di formato dei dati in arrivo e/o in partenza. Macchine diverse possono avere infatti rappresentazioni diverse. Ha anche il compito di assicurare l'opportuna compressione e/o la necessaria crittografia dei dati da scambiare. Livello 7: Applicazione

4 Il livello di applicazione riguarda i cosiddetti programmi applicativi. Questo livello gestisce la visualizzazione dei dati: login remoto, file transfer, posta elettronica. Per la gestione dei PC, il problema si presenta quando due sistemi che vogliono comunicare possiedono video o tastiere diverse, e quindi non compatibili. Ad esempio, per spostare il cursore ad inizio linea o per cancellare lo schermo, ogni scheda ha i suoi comandi specifici: invece di dotare tutti i sistemi di opportuni traduttori per tutti i possibili interlocutori è evidentemente molto più semplice definire uno standard unico di un PC virtuale a cui tutti i corrispondenti dovranno adeguarsi per comunicare. Descrivere il meccanismo di interfacciamento tra due livelli del protocollo ISO/OSI. Nell'ambito del modello ISO/OSI (e di tutte le architetture di rete a livelli), l'interfaccia definisce le operazioni primitive che possono essere richieste al livello sottostante ed i servizi che possono essere offerti dal livello sottostante. I livelli adiacenti comunicano infatti tramite la loro interfaccia; più precisamente, un livello N fornisce servizi di livello N alle entità di livello N+1 ed entità di livello N per comunicare usano servizi di livello N- 1, eccetto il livello 1. Le entità usano e forniscono servizi tramite i Service Access Point: Le operazioni specifiche di un livello, cioè la cooperazione tra le entità appartenenti a quel livello, sono realizzate da un insieme di protocolli (protocol). Affinché due entità di livello N su sistemi diversi possano scambiarsi informazioni, una connessione deve essere stabilita nel livello N-1 usando un protocollo di livello N-1. Tale connessione di livello N-1 è stabilità tra due SAP di livello N-1. Che cosa si intende per: SAP, entità, SDU e PDU in ambito ISO/OSI? SAP (Service Access Points): sono i punti di accesso ai servizi tra entità di livello N ed entità di livello N-1, identificati univocamente da un indirizzo: entità: un insieme completo di entità compongono un livello; peer-entities (entità appartenenti allo stesso livello) consentono il passaggio di primitive di tra due sistemi distinti servizio tramite un protocollo, il cui scopo è quello di rappresentare

5 un insieme di regole che governano il formato ed il significato delle informazioni (messaggi, frame, pacchetti) che le peer-entities si scambiano fra loro: SDU (Service Data Unit): rappresenta la primitiva di servizio di un dato livello; PDU (Protocol Data Unit): rappresenta i dati generati da un protocollo di livello N; ogni livello N aggiunge infatti ai dati ricevuti dal livello superiore alcune informazioni di controllo del protocollo N ("busta di livello N"). Quando questi dati passano dal livello N al livello N-1, il PDU diventa la SDU di livello N-1; la PDU di livello N-1 si ottiene preponendo una PCI (Protocol Control Information) alla SDU di livello N-1. La PCI contiene informazioni di controllo del protocollo: Quali tipi di connessione sono previsti dallo standard ISO/OSI? Sono previsti due tipi di protocolli di connessione: Protocolli non connessi (datagram): un protocollo non connesso prevede un'unica fase di invio del pacchetto, quest'ultimo contenente l'indirizzo del destinatario. Non vi è riscontro diretto che il pacchetto giunga a destinazione ed inoltre una eventuale presenza di errori non ne comporta la correzione ma il semplice rilevamento, con la conseguente eliminazione di PDU errate. Ricapitolando: non vi è una fase di initial setup; l'indirizzo di destinazione è presente in ogni pacchetto; l'ordine dei pacchetti non è garantito; il controllo degli errori ed il loro trattamento è piuttosto blando; non vi è il controllo di flusso; non vi è una negoziazione di opzioni;

6 non vi è un identificatore di connessione. Protocolli connessi: vi è una prima fase di creazione della connessione (dove le peer-entities concordano il trasferimento di PDU), una seconda fase di trasferimento dei dati ed una finale di chiusura della connessione. L'indirizzo di destinazione viene deciso durante il setup ed è garantito l'ordine dei pacchetti, il controllo degli errori ed quello di flusso. Ricapitolando: vi è una fase di initial setup; l'indirizzo del destinatario viene deciso durante la fase di setup; l'ordine dei pacchetti è garantito; vi è un costante controllo degli errori e del flusso dei dati; vi è la negoziazione di opzioni; vi è un identificatore di connessione. Ad una prima vista, la modalità connessa parrebbe migliore; così non è perché l'uso pratico ha evidenziato un'efficienza superiore della modalità non connessa, specie per la trasmissione di piccole quantità di dati. Il fatto che però non possa garantire l'affidabilità in fase di trasmissione dei dati, impone la presenza di un protocollo di livello superiore di tipo connesso. Nel modello OSI, il livello 1 non può essere considerato né connesso né non connesso; i livelli 2,3 e 4 possono operare in entrambe le modalità e in tutte le possibili combinazioni. I livelli 5,6 e 7 devono comportarsi globalmente in modo connesso o non connesso. Quali tipi di mezzi trasmissivi possono essere utilizzati per costruire una rete? I mezzi trasmissivi possono essere: Elettrici cavo coassiale: è composto da un conduttore centrale e da una o più calze schermo che consentono maggiore schermatura dai disturbi esterni e minori interferenze; costi leggermente più elevati, maggiore difficoltà di installazione. È stato sostituito dalle fibre ottiche nella fascia ad alte prestazioni e dai doppini in quella a medie prestazioni, mentre continua ad essere utilizzato nelle reti geografiche; doppino non schermato: mezzo trasmissivo classico della telefonia, è composto da due fili di rame ritorti per ridurre le interferenze elettromagnetiche; costi ridotti e installazione semplice; Ottici fibra ottica: minuscolo e flessibile filo di vetro costituito da due parti, dette core e cladding, con indici di rifrazione diversi; raggi laser; Radio (wireless) ponti radio; satelliti; reti cellulari. Descrivere le principali caratteristiche del doppino e del cavo coassiale. Il cavo coassiale è composto da un conduttore centrale e da una o più calze schermo che consentono maggiore schermatura dai disturbi esterni e minori interferenze. Ha costi leggermente più elevati del doppino telefonico e maggiore difficoltà di installazione. È stato sostituito dalle fibre ottiche nella fascia ad alte prestazioni e dai doppini in quella a medie prestazioni, mentre continua ad essere utilizzato nelle reti geografiche.

7 Il doppino non schermato è il mezzo trasmissivo classico della telefonia ed è composto da due fili di rame ritorti per ridurre le interferenze elettromagnetiche. Ha costi ridotti e installazione semplice. Può competere nelle medie velocità e sulle brevi distanze con le fibre ottiche. Quali sono i principali parametri che caratterizzano un mezzo trasmissivo. Qualsiasi mezzo trasmissivo è caratterizzato da particolari fenomeni fisici; questi fenomeni possono essere pertanto considerati come dei veri e propri parametri di distinzione fra mezzo e mezzo. I principali risultano essere: attenuazione: rappresenta l'opposizione di un mezzo trasmissivo nei confronti del segnale (energia che codifica l'informazione) che lo attraversa. Questo tipo di fenomeno varia al variare della frequenza determinando, in tal modo, la banda passante del mezzo trasmissivo. Per banda passante si intende l'intervallo di frequenze che possono essere trasmesse senza che queste subiscano un'attenuazione eccessiva; distorsione: rappresenta l'alterazione dell'andamento nel tempo del segnale trasmesso. Ciò è sempre dovuto al comportamento variabile del mezzo trasmissivo nei confronti della frequenza del segnale; rumore: nell'ambito della compatibilità elettromagnetica, il rumore rappresenta un disturbo additivo che altera il segnale in ingresso al mezzo trasmissivo sovrapponendolo al segnale di energia proveniente da elementi esterni o interni al sistema trasmissivo (es. le linee di alimentazione elettrica, elementi di amplificazione ecc ); diafonia: è un particolare tipo di rumore causato dalla sovrapposizione del segnale che attraversa il mezzo trasmissivo con un segnale che attraversa un mezzo trasmissivo analogo ed in prossimità del primo. Un altro parametro, che però non rappresenta direttamente un fenomeno fisico, è il rapporto segnale rumore S/N db (signal/noise). Quest'ultimo tipo di parametro è di comune uso per gli amplificatori di segnale elettrico e rappresenta il rapporto tra il massimo valore del segnale ottenibile senza distorsione ed il valore della tensione del rumore generato dall'amplificatore stesso. Descrivere brevemente il principio di funzionamento della fibra ottica. Una fibra ottica è realizzata in vetro, silicio fuso o anche in plastica. La sua funzione è quella di trasportare energia luminosa in modo guidato. Una caratteristica, che deriva direttamente dalla sua natura, è l'immunità ai disturbi elettromagnetici; tale proprietà impedisce fenomeni di interferenza (diafonia), così come non permette di prelevare segnale dall'esterno (intercettazione). Le fibre ottiche sono prevalentemente usate per trasportare informazione di natura numerica secondo il seguente schema: dove la luce emessa da una sorgente è accesa o spenta e, una volta attraversata la fibra ottica, viene catturata da un fotorivelatore e successivamente elaborata tramite un campionatore ed un decisore. L'attitudine delle fibre ottiche di trasportare energia luminosa è dovuta a fenomeni di propagazione con rifrazione del "segnale luminoso". La fibra ottica è infatti costituita da un nucleo (core) centrale con indice di rifrazione n 1, circondato da un rivestimento (cladding) con indice n 2 <n 1 ed entrambi sono racchiusi in una guaina (jacket) di materiale opaco. Quando una sorgente luminosa è posta davanti

8 alla fibra, l'energia si propaga mediante diversi modi di propagazione. Il modo principale è quello che si propaga lungo l'asse rettilineo, mentre i modi secondari sono quelli con angolo < θ c (con θ c =arccos(n 2 /n 1 )), che si riflettono completamente al confine tra core e cladding. I modi associati ad angoli più elevati di θ c vengono progressivamente assorbiti dalla guaina e dunque non si propagano. Il valore medio di attenuazione di una fibra ottica risulta essere di 0.2 db/km. Descrivere le principali topologie di rete. La presenza di problematiche di instradamento dei messaggi sono la causa della diversità tra topologie di rete. I principali tipi di rete risultano essere: a stella: tale topologia implica la presenza di un centro stella che può divenire un punto critico per l'affidabilità della rete ma, nello stesso tempo, consente una facile esclusione di sistemi malfunzionanti. Nelle reti a stella l'instradamento è molto semplice poiché esiste un solo cammino che collega due sistemi (vengono infatti realizzate mediante due mezzi trasmissivi punto-punto per collegare ciascun sistema al centro-stella); a bus: richiede un mezzo trasmissivo intrinsecamente bidirezionale, cioè che ammetta la propagazione del segnale in entrambe le direzioni. Il bus è un mezzo trasmissivo broadcast (il pacchetto inviato da un nodo è ricevuto da tutti gli altri) in cui i sistemi collegati non devono occuparsi di effettuare ripetizione o instradamento. L'assenza di un elemento centrale garantisce un'elevata affidabilità intrinseca. Il bus è molto usato nelle LAN; ad anello: ogni sistema è collegato al successivo mediante un mezzo trasmissivo punto-punto, chiudendo l'ultimo sistema con il primo dell'anello. In tale topologia, ogni sistema ha il compito di ritrasmettere il messaggio finché quest'ultimo non giunge al sistema desiderato; compito del sistema ricevente è quello di comunicare l'avvenuta ricezione dopodiché sarà obbligo, per quello emittente, di eliminare il messaggio stesso. Per aumentare l'affidabilità della rete ad anello, si possono adottare le seguenti soluzioni: scegliere un cablaggio a stella ripiegando l'anello sui centri-stella ai quali affidare il compito di escludere i sistemi malfunzionanti mediante "by-pass"; scegliere un cablaggio a doppio anello controrotante, in cui si mantiene il cablaggio ad anello, ma si inserisce un secondo anello con funzionalità di backup in caso di guasto di un sistema; a maglia: i sistemi vengono interconnessi mediante canali trasmissivi punto-punto bidirezionali, formando uno o più anelli. Si parla di maglia completa quando ogni sistema è connesso con tutti gli altri (il numero dei canali trasmissivi cresce in modo quadratico al crescere del numero dei sistemi), di maglia incompleta (mesh) in caso diverso; la prima trova applicazione nelle reti piccole con affidabilità estremamente elevata mentre la seconda è tipica delle reti geografiche (rafforzate comunque da canali ridondanti). Che cosa si intende per commutazione di circuito e cosa per commutazione di pacchetto? Nella modalità di trasferimento delle informazioni in una rete, il principio di commutazione è definito in base a come sono realizzate le due funzioni di instradamento (come individuare un percorso della rete) e attraversamento (come permettere l'inoltro del messaggio). Nella commutazione di circuito l'instradamento avviene una volta per tutte prima della comunicazione, e l'attraversamento impegna in modo permanente le risorse fisiche dei nodi della rete. Il circuito temporaneo punto-punto così creato è caratterizzato da una

9 banda costante, da un basso ritardo e da un peggioramento della qualità del canale all'aumentare della distanza. Questo tipo di commutazione è stato concepito per la telefonia ed è applicato sia per la trasmissione numerica che per quella analogica. Nella commutazione di pacchetto l'instradamento avviene una volta per tutte prima della trasmissione, che prevede una prima fase di richiesta di connessione, durante la quale si determina appunto l'instradamento tra i nodi della rete. I pacchetti di uno stesso messaggio vengono instradati dagli IS (Intermediate System o Router, realizzano solo i primi tre livelli OSI) e seguono tutti lo stesso percorso fino a raggiungere gli ES (End System o Host o End Node, realizzano tutti i livelli OSI) che eseguiranno così le applicazioni. La trasmissione ha luogo dopo aver contrassegnato ogni pacchetto con un identificativo di connessione (IC) che identifica un canale virtuale (è come se i pacchetti di una stessa comunicazione seguissero un proprio canale indipendente dagli altri) tra coppie di nodi di rete, e che ne individua l'appartenenza ad uno dei collegamenti di transito. L'attraversamento avviene consultando apposite tabelle di routing generate nella fase di instradamento iniziale, in cui è indicato il ramo di uscita per tutti i pacchetti appartenenti ad uno stesso messaggio. Al termine della comunicazione, sul circuito virtuale viene inviato un apposito pacchetto di controllo, che provoca la rimozione del routing dalle tabelle. La struttura essenziale di un pacchetto risulta essere così costituita: La commutazione di pacchetto è stata concepita esclusivamente per la trasmissione dati e tra le sue caratteristiche principali si possono menzionare il miglior sfruttamento della capacità trasmissiva del canale e l'indipendenza della qualità della stessa trasmissione rispetto alla distanza percorsa. ES e IS sono gli elementi base per ottenere l'instradamento in qualsiasi architettura di rete. Descrivere le caratteristiche della commutazione di circuito. Nella commutazione di circuito l'instradamento avviene una volta per tutte prima della comunicazione, e l'attraversamento impegna in modo permanente le risorse fisiche dei nodi della rete. Il circuito temporaneo punto-punto così creato è caratterizzato da una banda costante, da un basso ritardo e da un peggioramento della qualità del canale all'aumentare della distanza. Questo tipo di commutazione è stato concepito per la telefonia ed è applicato sia per la trasmissione numerica che per quella analogica. ES e IS sono gli elementi base per ottenere l'instradamento in qualsiasi architettura di rete. Le caratteristiche principali della commutazione di circuiti possono essere riassunte come segue: è possibile una comunicazione in tempo reale o conversazionale per un tempo indeterminato una volta che si sia stabilito un canale tra il trasmettitore e il ricevitore;

10 si richiede un certo periodo di tempo per stabilire una comunicazione. Può non essere possibile stabilirlo nel caso che il destinatario sia occupato, o non si possa formare un canale completo fino ad esso. In questo caso la rete non dà generalmente indicazioni del momento in cui la comunicazione potrà essere stabilita; quando i terminali stabiliscono una comunicazione, i canali e le attrezzature che essi impiegano non sono disponibili per altre comunicazioni. Descrivere le caratteristiche della commutazione di pacchetto. Nella commutazione di pacchetto l'instradamento avviene una volta per tutte prima della trasmissione, che prevede una prima fase di richiesta di connessione, durante la quale si determina appunto l'instradamento tra i nodi della rete. I pacchetti di uno stesso messaggio vengono instradati dagli e seguono tutti lo stesso percorso fino a raggiungere gli ES che eseguiranno così le applicazioni. La trasmissione ha luogo dopo aver contrassegnato ogni pacchetto con un identificativo di connessione (IC) che identifica un canale virtuale (è come se i pacchetti di una stessa comunicazione seguissero un proprio canale indipendente dagli altri) tra coppie di nodi di rete, e che ne individua l'appartenenza ad uno dei collegamenti di transito. L'attraversamento avviene consultando apposite tabelle di routing generate nella fase di instradamento iniziale, in cui è indicato il ramo di uscita per tutti i pacchetti appartenenti ad uno stesso messaggio. Al termine della comunicazione, sul circuito virtuale viene inviato un apposito pacchetto di controllo, che provoca la rimozione del routing dalle tabelle. La struttura essenziale di un pacchetto risulta essere così costituita: La commutazione di pacchetto è stata concepita esclusivamente per la trasmissione dati e tra le sue caratteristiche principali si possono menzionare il miglior sfruttamento della capacità trasmissiva del canale e l'indipendenza della qualità della stessa trasmissione rispetto alla distanza percorsa. ES e IS sono gli elementi base per ottenere l'instradamento in qualsiasi architettura di rete. Le caratteristiche principali del sistema a commutazione di pacchetti possono essere così riassunte: il raggiungimento della destinazione da parte di pacchetti è sufficientemente veloce da permettere comunicazioni in tempo reale. La disponibilità di cammini alternativi assicura la possibilità di raggiungere qualsiasi destinazione; gli errori di trasmissione possono venire corretti realizzando un apposito protocollo. I pacchetti che non possono raggiungere il destinatario possono essere rinviati alla loro sorgente mediante un'opportuna indicazione. Si può fornire inoltre una certa protezione contro la perdita di pacchetti; la conversione di codice può essere eseguita direttamente nei centri di commutazione di pacchetti.

11 Quali sono i possibili tipi di comunicazione seriale? Esistono due tipi di trasmissione dati: trasmissione parallela: l'informazione viene trasferita in parallelo (tipicamente un byte alla volta) su un bus di comunicazione contenente segnali di dato e segnali di temporizzazione (clock); trasmissione seriale: l'informazione viene serializzata e quindi trasmessa un bit alla volta. Esistono meccanismi di sincronizzazione che evitano l'uso di segnali aggiuntivi di temporizzazione. Questo tipo di trasmissione può inoltre essere implementata nei seguenti diversi modi: trasmissione seriale asincrona: prevede la trasmissione di un byte alla volta, ossia ogni byte di informazione viene trasmesso in modo separato e indipendente dagli altri. Sono previsti dei di bit di start e di stop, da aggiungere all'informazione in trasmissione, che consentono sia di sincronizzare il ricevitore con il trasmettitore sia di separare la trasmissione di ciascun byte. In questo tipo di trasmissione, il clock di ricezione è solo nominalmente uguale a quello di trasmissione. Opera su circuiteria complessa ed ha un costo di trasmissione più alto rispetto al traffico dati sincrono; trasmissione seriale sincrona: i dati sono inviati mediante un flusso continuo di bit; in questo modo le informazioni da trasmettere vengono strutturate in trame. Il trasmettitore si sincronizza con il ricevitore prima della trasmissione preponendo uno o più caratteri di sincronismo ad ogni blocco dati; in questo modo rimangono sincronizzati per tutta la durata della trama. Ha il vantaggio di possedere un ricevitore meno costoso rispetto a quello della trasmissione asincrona. Descrivere le principali caratteristiche dello standard RS-232. L'RS-232 (o gli equivalenti CCITT V.24 e V.28) rappresenta lo standard per interfacce seriali, sia sincrone che asincrone, operanti a bassa velocità (siamo a b/s). Esiste comunque uno standard molto simile all'rs-232, il V.35, per velocità superiori a b/s. Il tipo di collegamento a cui si riferiscono gli standard RS-232 e V.24 è quello di un DTE (Data Terminal Equipment, termine usato negli standard CCITT per indicare un dispositivo di elaborazione, come un computer o un terminale) collegato mediante un cavo ad un DCE (Data Communication Equipment, termine usato negli standard CCITT per indicare i dispositivi che fungono da punti di accesso ad una rete pubblica; i DCE sono di solito dei modem). In questo tipo di standard si utilizzano connettori da 9 o 25 pin. Quale è la funzione principale di un modem? Il Modem (modulatore e demodulatore) viene utilizzato per effettuare trasmissioni seriali su rete pubblica ed il suo sostanziale compito è quello di trasformare i segnali ai suoi ingressi da digitali ad analogici, e viceversa, attraverso opportune tecniche di modulazione. I compiti del modem vengono in genere impartiti tramite semplici linguaggi di comandi, il più noto dei quali, tanto da essere considerato uno standard de facto, è il linguaggio Hayes (o linguaggio AT). Gli ultimi modelli di modem consentono di implementare algoritmi di rilevamento, di correzione degli errori e di compressione dei dati. Quali sono le principali tecniche di codifica dell'informazione? Per trasmettere le informazioni codificate in forma digitale è necessario associare ai bit determinati valori del fenomeno fisico scelto. La tecnica più banale associa solo due differenti valori per l'uno e per lo zero. Esistono inoltre delle tecniche più raffinate che

12 garantiscono una corretta sincronizzazione del ricevitore con il trasmettitore e che inoltre consentono di ridurre la banda necessaria alla trasmissione, determinando un'opportuna scelta del mezzo trasmissivo. Tecniche di codifica sofisticate utilizzate nell'ambito delle LAN sono: codifica NRZ (Non Return to Zero): si associa a ciascun bit un valore stabile per la sua intera durata. Il minimo numero di transizioni nell'unità di tempo determina la possibilità di sincronizzazione del ricevitore ma, in questo caso, ciò non è garantito. Per evitare questo problema, si ricodificano e si allungano le sequenze di bit da trasmettere. Per quanto riguarda la fondamentale approssimante il segnale trasmesso, che consente di calcolare la massima richiesta di banda, nella codifica NRZ è rappresenta da un segnale sinusoidale; la frequenza sarà dunque pari alla metà della frequenza di bit; codifica Manchester: ogni bit è codificato trasmettendo un ciclo del segnale di clock, invariato quando si trasmette lo zero, invertito quando si trasmette l'uno. Se si trasmettono sequenze di valori uguali si genera il massimo numero di transizioni possibili, pertanto la fondamentale ha frequenza pari alla frequenza di bit; codifica NRZI (Non Return to Zero Inverted on one): si ha una transizione (dall'alto al basso e viceversa) per i bit di valore 1 e nessuna transizione per i bit di valore 0. Similmente all'nrz, la frequenza della fondamentale risulta essere la metà della frequenza di bit; codifica MLT-3: è una codifica che utilizza non due livelli bensì tre. Prevede una transizione a metà dei bit a 1 e nessuna transizione per i bit a zero. La frequenza della fondamentale è solo un quarto della frequenza di bit.