LE RETI: LIVELLO FISICO

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1 LE RETI: LIVELLO FISICO Prof. Enrico Terrone A. S: 2008/09 Definizioni La telematica è la disciplina che nasce dalla combinazione delle telecomunicazioni (telefono, radio, tv) con l informatica. L oggetto della telematica è la comunicazione a distanza dei computer. Una rete è un insieme di computer che comunicano a distanza; dunque la telematica si occupa delle reti. Gli elementi della rete (computer o altri dispositivi) si definiscono host. Le reti permettono agli host di condividere risorse, sia hardware (stampanti, dischi ecc.) sia software (informazioni, programmi).

2 Classificazione per dimensioni In base alla dimensione possiamo distinguere fra reti locali, reti metropolitane e reti geografiche. Le reti locali (LAN = Local Area Network) connettono computer senza attraversamento di suolo pubblico (di solito tutti nello stesso edificio). [esempio: rete scolastica] Le reti metropolitane (MAN = Metropolitan Area Network) connettono computer di un unica area urbana. [esempio: reti comunali] Le reti geografiche (WAN = Wide Area Network) connettono computer che possono trovarsi ovunque. [esempio: Internet] Classificazione per organizzazione In base all organizzazione possiamo distinguere fra reti client-server e reti peer-to-peer. Nelle reti client-server si distingue rigidamente fra computer che mettono a disposizione risorse (server) e computer che le utilizzano (client). [Es. di server: i computer che mettono a disposizione un sito web oppure una stampante] Nelle reti peer-to-peer ogni computer può svolgere alternativamente il ruolo di client o di server. [Es.: e-mule in modalità KAD, oppure la condivisione delle cartelle nelle reti windows]

3 Il modello ISO-OSI Come il funzionamento del singolo computer è descritto dal modello a strati di Tanenbaum, così il funzionamento di una rete è descritto dal modello a strati ISO-OSI. A ciascun livello del modello ISO-OSI vengono definite delle regole di comunicazione che si chiamano protocolli. Applicazioni Linguaggio di alto livello Assembly Sistema operativo Linguaggio macchina Hardware Modello di Tanenbaum Il modello ISO-OSI Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione Sessione Sessione Trasporto Trasporto Rete Rete Rete Rete Data Link DL DL Data Link fisico fisico fisico Sottorete di comunicazione fisico

4 Il livello fisico Il livello più fondamentale per il funzionamento di una rete è il livello fisico, che permette la connessione effettiva fra due computer, sulla quale si basano tutti gli altri protocolli. Il livello fisico consiste innanzitutto in un canale di comunicazione fra i computer collegati. Questo canale può essere di tipo parallelo (più bit alla volta) o seriale (un bit alla volta). I canali di comunicazione per le reti sono prevalentemente seriali (mentre i bus interni al computer funzionano in modalità parallela). I segnali Sul canale fisico viene trasmesso un segnale, cioè una grandezza elettrica che varia al passare del tempo. Segnale analogico s(t) t segnale

5 Segnali digitali/analogici Un segnale è digitale se può assumere soltanto due valori significativi, mentre è analogico se ne può assumerne infiniti. Segnale digitale s(t) t segnale Il teorema di Fourier Il teorema di Fourier afferma che qualunque segnale può essere rappresentato come una somma di segnali sinuosoidali del tipo: s(t) = A sin(2 π f k t + φ) [con k numero intero] Il segnale sinusoidale è dunque il caso fondamentale di segnale analogico. La grandezza f è detta frequenza del segnale sinusoidale, è misurata in Hertz (Hz) e indica il numero di ripetizioni (periodi) al secondo.

6 Il modem All interno del computer si utilizzano segnali digitali paralleli. Nelle reti locali si utilizzano si utilizzano segnali digitali seriali (=> serve un adattatore: scheda di rete) Nelle reti geografiche si utilizzano spesso segnali analogici seriali; in questo caso per la conversione digitale/analogico occorre un dispositivo apposito denominato modem (modulatore / demodulatore). La modulazione è la trasformazione del segnale da digitale ad analogico; la demodulazione è la trasformazione del segnale da analogico a digitale. La modulazione Nella modulazione, il modem trasforma il segnale digitale in un segnale analogico sinusoidale. Nella demodulazione, il modem trasforma il segnale analogico sinusoidale in un segnale digitale. La modulazione può essere di fase, di frequenza o di ampiezza: in ogni caso, si modifica una componente del segnale sinusoidale (modulazione) per rappresentare i bit. Esistono delle tecniche speciali che permettono di codificare più di un bit con una sola modulazione.

7 La velocità di trasmissione La velocità di una trasmissione si misura in baud (numero di modulazioni al secondo) oppure in bps (bit al secondo). Si usano poi le lettere K (mille), M (milione) e G (miliardo). La regola fondamentale è la seguente: Velocità di trasmissione = (dati trasmessi) / (tempo impiegato) I mezzi di trasmissione I principali mezzi di trasmissione al livello fisico sono: il doppino telefonico (LAN) il cavo coassiale (LAN, in disuso) collegamenti via radio terrestri (LAN wireless, WAN) collegamenti via radio satellitari (WAN) fibra ottica (LAN, WAN) La banda di un mezzo di trasmissione è la più grande frequenza che può essere trasmessa su quel canale. Al crescere della banda di un canale si può aumentare la velocità di trasmissione oppure si può suddividere il canale in più sottocanali.

8 I mezzi di trasmissione Velocità Distanze Immunità disturbi Banda Doppino telefonico Da 10 a 100 Mpbs Da 100 m a 1 Km ridotta Da 1 Mhz a 10 MHz Cavo coassiale Da 10 a 100 Mpbs 500 m elevata Da 1 Mhz a 100 MHz Fibra ottica Da 1 a 10 Gbps 10 Km Elevata Decine di GHz Via radio terrestre Centinaia di Mbps elevate ridotta Centinaia di MHz Via radio satellitare Da 1 a 10 Gbps molto elevate ridotta Qualche GHz Reti locali Nelle reti locali i livelli fondamentali sono il livello fisico, il livello data-link e il livello applicazione. Gli altri livelli vengono comunque introdotti per uniformità con le reti geografiche. Studiare le reti locali significa quindi affrontare i problemi di progettazione e di gestione livello per livello, concentrandosi in particolar modo sui livelli fisico, data-link e applicazione.

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