Aspetti hardware delle reti

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1 Aspetti hardware delle reti Due parametri sn utili per definire le caratteristiche di una rete, anche se nn esiste una tassnmia universalmente accettata: tecnlgia trasmissiva e scala dimensinale. Tecnlgia trasmissiva Ci sn due tiplgie per quant riguarda la tecnlgia trasmissiva: reti bradcast; reti punt a punt. Le reti bradcast sn dtate di un unic canale di cmunicazine che è cndivis da tutti gli elabratri. Brevi messaggi (spess chiamati pacchetti) inviati da un elabratre sn ricevuti da tutti gli altri elabratri. Un indirizz all intern del pacchett specifica il destinatari. Quand un elabratre riceve un pacchett, esamina l indirizz di destinazine; se quest cincide cl prpri indirizz il pacchett viene elabrat, altrimenti viene ignrat. Le reti bradcast, in genere, cnsentn anche di inviare un pacchett a tutti gli altri elabratri, usand un pprtun indirizz (bradcasting). In tal cas tutti prendn in cnsiderazine il pacchett. Un altra pssibilità è inviare il pacchett ad un sttinsieme degli elabratri (multicasting). In tal cas sl gli elabratri di tale sttinsieme l prendn in cnsiderazine, gli altri l ignran. In quest cas, un bit dell indirizz indica che si tratta di una trasmissine in multicasting. I rimanenti (n-1) bit dell indirizz rappresentan l indirizz del grupp destinatari. Figura 1: una rete bradcast. Figura 2: una rete punt a punt. Le reti punt a punt cnsistn invece di un insieme di cnnessini fra cppie di elabratri. Per arrivare dalla srgente alla destinazine, un pacchett può dver attraversare un più elabratri intermedi. Spess esistn più cammini alternativi, per cui gli algritmi di instradament (ruting) hann un rul mlt imprtante. In generale (ma cn mlte eccezini): le reti gegraficamente lcalizzate tendn ad essere bradcast; le reti gegraficamente mlt estese tendn ad essere punt a punt. Alcune eccezini: rete gegrafica realizzata via satellite (e quindi bradcast); rete lcale basata su ATM (e quindi punt a punt). 1

2 Scala dimensinale Un criteri alternativ di classificazine è la scala dimensinale delle reti. In quest cntest si distingue fra reti lcali, reti metrplitane e reti gegrafiche. Distanza fra prcessri Ambit Tip di rete 10 m. Stanza Rete lcale 100 m. Edifici Rete lcale 1 km. Campus Rete lcale 10 km. Città Rete metrplitana 100 km. Nazine Rete gegrafica 1000 km. Cntinente Rete gegrafica km. Pianeta Internet (Rete gegrafica) La distanza è un fattre mlt imprtante, piché a differenti scale dimensinali si usan differenti tecniche. Reti lcali Le reti lcali (Lcal Area Netwrk, LAN), in genere: sn pssedute da una rganizzazine (reti private); hann un estensine che arriva fin a qualche km; si distendn nell ambit di un singl edifici campus (nn si pssn, di nrma, psare cavi sul sul pubblic); sn usatissime per cnnettere PC wrkstatin. Esse si distingun dagli altri tipi di rete per tre caratteristiche: dimensine: la dimensine nn può andare ltre un cert limite, per cui è nt a priri il temp di trasmissine nel cas peggire. Questa cnscenza permette di utilizzare delle tecniche particlari per la gestine del canale di cmunicazine; tecnlgia trasmissiva: cme già accennat, le LAN sn in generale reti bradcast. Velcità di trasmissine tipiche sn da 10 a 100 Mbps (megabit al secnd, cié milini di bit al secnd), cn bass ritard di prpagazine del segnale da un cap all altr del canale (qualche decina di micrsecndi) e bass tass di errre; tplgia: sn pssibili diverse tplgie, le più diffuse sn il bus ed il ring; tplgia bus: in gni istante sl un elabratre può trasmettere, gli altri devn astenersi; è necessari un meccanism di arbitraggi per rislvere i cnflitti quand due più elabratri vglin trasmettere cntempraneamente; l arbitraggi può essere centralizzat distribuit; l standard IEEE (chiamat imprpriamente Ethernet) è per una rete bradcast, basata su un bus, cn arbitraggi distribuit, perante a 10 ppure 100 Mbps; gli elabratri trasmettn quand vglin; se c è una cllisine aspettan un temp casuale e riprvan; tplgia ring: in un ring gni bit circumnaviga l anell in un temp tipicamente inferire a quell di trasmissine di un pacchett; anche qui è necessari un meccanism di arbitraggi (spess basat sul pssess si un gettne (tken) che abilita alla trasmissine); 2

3 l standard IEEE (derivante dalla rete IBM Tken Ring) è una rete bradcast basata su ring, cn arbitraggi distribuit, perante a 4 16 Mbps. Figura 3: tplgie bus e ring. Infine le reti bradcast pssn essere classificate a secnda del meccanism scelt per l arbitraggi: Allcazine statica: le regle per decidere chi sarà il prssim a trasmettere sn fissate a priri, ad esempi assegnand un time slt ad gni elabratre cn un algritm rund-rbin. L svantaggi è rappresentat dall sprec dei time slt assegnati a stazini che nn devn trasmettere. Allcazine dinamica: si decide di vlta in vlta chi sarà il prssim a trasmettere; è necessari un meccanism di arbitraggi delle cntese, che può essere: arbitraggi centralizzat: un appsita apparecchiatura, ad esempi, una bus arbitratin unit, accetta richieste di trasmissine e decide chi abilitare; arbitraggi distribuit: gnun decide per cnt prpri (cme in 802.3); vedrem cme si può evitare un prevedibile cas. Reti metrplitane Le reti metrplitane (Metrplitan Area Netwrk, MAN ) hann un estensine tipicamente urbana (quindi anche mlt superire a quella di una LAN) e sn generalmente pubbliche (cié un azienda, ad es. Telecm Italia, mette la rete a dispsizine di chiunque desideri, previ pagament di una pprtuna tariffa). Fin a qualche ann fa eran basate essenzialmente sulle tecnlgie delle reti gegrafiche, utilizzate su scala urbana. Recentemente però é stat definit un appsit standard, l IEEE DQDB (Distributed Queue Dual Bus), che é effettivamente utilizzat in varie realizzazini, mlt più vicin alla tecnlgia LAN che WAN. Esiste un mezz trasmissiv di tip bradcast (due bus in 802.6) a cui tutti i cmputer sn attaccati. Figura 4: Distributed Queue Dual Bus. Ogni bus (cav cassiale fibra ttica) é unidirezinale, ed ha una head-end che cadenza l attività di trasmissine. 3

4 Reti gegrafiche Le reti gegrafiche (Wide Area Netwrk, WAN) si estendn a livell di una nazine, di un cntinente dell inter pianeta. Una WAN è tipicamente cstituita di due cmpnenti distinte: un insieme di elabratri (hst ppure end system) sui quali giran i prgrammi usati dagli utenti; una cmunicatin subnet ( subnet), che cnnette gli end system fra lr. Il su cmpit è trasprtare messaggi da un end system all altr, csì cme il sistema telefnic trasprta parle da chi parla a chi asclta. Di nrma la subnet cnsiste, a sua vlta, di due cmpnenti: linee di trasmissine (dette anche circuiti, canali, trunk); elementi di cmmutazine (switching element): gli elementi di cmmutazine sn elabratri specializzati utilizzati per cnnettere fra lr due più linee di trasmissine. Quand arrivan dati su una linea, l element di cmmutazine deve scegliere una linea in uscita sul quale instradarli. Nn esiste una terminlgia standard per identificare gli elementi di cmmutazine. Termini usati sn: sistemi intermedi; ndi di cmmutazine pacchetti; ruter (quell che utilizzerem ni). Una tipica WAN è utilizzata per cnnettere più LAN fra lr. Figura 5: struttura tipica di una WAN. In generale una WAN cntiene numerse linee (spess telefniche) che cngiungn cppie di ruter. Ogni ruter, in generale, deve: 1. ricevere un pacchett da una linea in ingress; 2. memrizzarl per inter in un buffer intern; 3. appena la necessaria linea in uscita è libera, instradare il pacchett su essa. Una subnet basata su quest principi si chiama: punt a punt; stre and frward; a cmmutazine di pacchett (packet switched). Mlte tplgie di intercnnessine pssn essere impiegate fra i ruter: a stella (ridndanza zer); ad anell (ridndanza zer); ad alber (ridndanza zer); magliata (ridndanza media); cmpletamente cnnessa (ridndanza massima). 4

5 Figura 6: tplgie di intercnnessine. Un altra pssibilità è una WAN basata su satellite ppure radi al sul. Satellite: gni ruter sente l utput del satellite e si fa sentire dal satellite. Dunque, in generale si ha: bradcast dwnlink (cié dal satellite a terra); bradcast uplink (cié da terra al satellite) se i ruter pssn sentire quelli vicini, pint t pint altrimenti. Figura 7: intercnnessine di ruter via satellite. Radi al sul: gni ruter sente l utput dei prpri vicini (entr una certa distanza massima): anche qui siam in presenza di una rete bradcast. Figura 8: intercnnessine di ruter via radi al sul. Una WAN può essere anche realizzata in maniera mista: in parte cablata, in parte basata su radi satellite. 5

6 Intercnnessine di reti (Internetwrk) Una internetwrk è frmata quand reti diverse (sia LAN che MAN WAN) sn cllegate fra lr. A prima vista, almen in alcuni casi, la csa è apparentemente uguale alla definizine di WAN vista precedentemente (se al pst di subnet si scrive WAN, abbiam una internetwrk cstituita da una WAN e quattr LAN). Alcuni prblemi però srgn quand si vglin cnnettere fra di lr reti prgettualmente diverse (spess incmpatibili fra lr). In quest cas si deve ricrrere a speciali attrezzature, dette gateway ( ruter multiprtcll), che ltre ad instradare i pacchetti da una rete all altra, effettuan le perazini necessarie per rendere pssibili tali trasferimenti. Figura 9: intercnnessine di reti. Nel cntest utilizzerem: internet cme sinnim di internetwrk, cié la intercnnessine di più reti generiche; Internet (cn la I maiuscla) per riferirci alla specifica internetwrk, basata su TCP/IP, che rmai tutti cnscn. C è mlta cnfusine sui termini: sttrete (subnet), che nel cntest di una WAN è l insieme dei ruter e delle linee di trasmissine; rete (netwrk), che altr nn è che una subnet più tutti gli hst cllegati; internetwrk, che è una cllezine di più netwrk, anche nn mgenee, cllegate per mezz di gateway. Figura 10: relazini fra subnet, netwrk e internetwrk. 6