Reti di calcolatori ed indirizzi IP

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Francesco Pellegrini
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1 ITIS TASSINARI, 1D Reti di calcolatori ed indirizzi IP Prof. Pasquale De Michele 5 aprile INTRODUZIONE ALLE RETI DI CALCOLATORI Cosa è una rete di calcolatori? Il modo migliore per capire di cosa si tratta è sicuramente quello di soffermarsi sulla parola rete. Essa riporta alla mente un qualcosa che va molto vicino a quanto mostrato nell immagine di seguito: A questo punto ci si potrebbe chiedere da cosa è formata una rete?. Una rete è formata da un insieme di fili intrecciati: i punti in cui i fili della rete si intrecciano sono detti nodi. Un esempio di nodo è quello cerchiato in rosso nell immagine di seguito. 1

2 In una rete qualsiasi nodo comunica con un qualsiasi altro nodo: ad esempio, considerando le due immagini di seguito, dal nodo evidenziato in rosso, è possibile comunicare con il nodo evidenziato un blu, seguendo diversi percorsi (evidenziati in verde). Le reti di calcolatori si ispirano proprio a questo principio: ogni nodo, che in questo caso può essere un computer (ma anche una stampante di rete, uno smartphone o un tablet) può comunicare con qualsiasi altro nodo all interno della rete, al fine di condividere tempestivamente informazioni e risorse. Di conseguenza, un gruppo di dispositivi connessi tra loro può essere definito rete di calcolatori, o più semplicemente rete. In assenza di una rete, per consentire ad altri utenti di utilizzare o modificare determinati documenti, occorre stamparli oppure copiarli su supporti di memorizzazione di massa, come CD, DVD o penne USB. Spesso questo trasferimento manuale può rivelarsi estremamente scomodo. Risulta dunque evidente l importanza delle reti di calcolatori. 2

3 1.1 TIPI DI RETI DI CALCOLATORI Le reti di calcolatori possono essere più o meno estese. Di conseguenza, per motivi di convenzione, esse possono essere classificate in base alla loro estensione geografica, ossia in base a quanto sono grandi. A tal proposito, possiamo distinguere tra tre tipi di reti: reti WAN (Wide Area Network), che collegano utenti separati da grandi distanze geografiche: ad esempio, la rete che collega tutte le Università d Italia (GARR); reti MAN (Metropolitan Area Network), in cui la distanza tra i nodi è relativa all ambito di una città, per un massimo di 50km: ad esempio, la rete che collega i vari dipartimenti dell Università Parthenope ; reti LAN (Local Area Network), che hanno una dimensione che può variare da pochi metri fino ad un massimo di 10km: ad esempio, la rete di casa, quella di un ufficio o di un singolo dipartimento dell Università Parthenope ; Gli elementi fondamentali che compongono una rete di calcolatori sono i nodi (detti anche host) e i dispositivi di connessione. Un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema (potete pensare ad un computer, una stampante, uno smartphone o un tablet) in grado di comunicare, per mezzo di una scheda di rete, con gli altri dispositivi che fanno parte della rete. I nodi sono collegati tra loro da un dispositivo di connessione (di solito un hub o uno switch) che ha la funzione di semplificare la connessione fisica tra i vari nodi e di instradare le informazioni che vengono inviati da un nodo all altro. Inoltre, le reti possono essere classificate in base alla loro topologia, ossia in base ai modo con il quale gli host che fanno parte della rete sono collegati fra loro. Le topologie più diffuse sono a stella, ad anello o ring e a bus. Nella topologia a stella è presente un dispositivo di connessione centrale al quale sono collegati gli altri nodi della rete; tale dispositivo, che, come detto in precedenza, può essere un hub o uno switch, ha la funzione di concatenare i vari nodi della rete, in maniera tale che questi possano comunicare tra loro. 3

4 Nella topologia ad anello i nodi della rete sono organizzati secondo una configurazione a cerchio. Quando un computer invia un segnale, questo passa al nodo successivo; se il messaggio non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente e così via, finché non raggiunge il nodo a cui è destinato. La topologia a bus collega tutti i nodi a una linea di trasmissione principale (appunto il bus). Il segnale emesso da un computer viene inviato lungo la linea di comunicazione ed esaminato da tutti gli altri nodi della rate: solo il nodo destinatario preleverà il messaggio, mentre gli altri nodi, pur ricevendo il messaggio, lo ignoreranno. 2 INTRODUZIONE AGLI INDIRIZZI IP Introduciamo il concetto dell indirizzamento IP mediante un esempio assai comune: la telefonata. 4

5 Per effettuare una telefonata è necessario disporre di un telefono, al quale sia associato un numero di telefono. A questo punto, conoscendo il numero di telefono del destinatario, il mittente potrà avviare la telefonata. Allo stesso modo, ogni dispositivo di rete (PC, smartphone, tablet, ecc.), affinché possa navigare in internet, necessita di un Indirizzo IP associato. Qualsiasi sito internet viene ospitato su un computer: di conseguenza, per navigare un sito, occorre raggiungere il PC sul quale è ospitato il sito. Affinché ciò si verifichi è necessario conoscere l indirizzo IP associato al PC che ospita il sito. Di seguito viene riportato un indirizzo IP molto cliccato : Ovviamente l indirizzo IP associato ad un dispositivo non può essere uguale a quello associato ad un altro dispositivo, ossia dev essere unico. Per rendere più chiaro questo concetto, consideriamo ancora l esempio della telefonata. 5

6 Supponiamo che esistano due telefoni ai quali sia stato associato lo stesso numero di telefono e che un mittente voglia inoltrare una telefonata al numero di telefono in questione. Quando la chiamata viene inoltrata al ripetitore, quest ultimo non saprà a quale telefono inviare la telefonata, dando luogo alla spiacevole situazione che comporterebbe l inoltro della telefonata ad entrambi i cellulari. Un indirizzo IP è composto da due parti: la prima parte, detta Network, è relativa alla rete; la seconda parte, detta Host, è relativa al dispositivo. Esso, per semplicità, viene rappresentato mediante la notazione decimale-punteggiata: 4 numeri decimali separati dal carattere. In realtà, si tratta di 4 numeri in binario: ogni numero decimale è espresso per mezzo di 8 bit (ossia 1 byte), e quindi, in totale un indirizzo IP è espresso da 32 bit (4 byte), come mostrato in figura [?]. A questo punto, al fine di capire quale sia il più grande valore che può essere ad ognuno dei 4 numeri che compongono un indirizzo IP, ci chiediamo qual è il massimo numero rappresentabile con 8 bit? Siccome con N bit il massimo numero rappresentabile è 2 N 1, allora 6

se N = 8, avremo che 2 8 1 = 256 1 = 255. Di conseguenza il più alto indirizzo IP sarà 255.255.255.255. Vediamo adesso come funziona la comunicazione tra host in una rete LAN con topologia a stella.

7 se N = 8, avremo che = = 255. Di conseguenza il più alto indirizzo IP sarà Vediamo adesso come funziona la comunicazione tra host in una rete LAN con topologia a stella. Supponiamo che il PC con indirizzo IP (sorgente) voglia inoltrare dati al PC con indirizzo IP (destinazione): i pacchetti dati verranno inviati dal PC sorgente al dispositivo di comunicazione (ad esempio uno switch), che provvede ad inviarli, a sua volta, al PC destinazione. 7

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