Dispositivi di rete il livello fisico delle reti di calcolatori. L architettura del sistema. Gli ingredienti di base

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1 Dispositivi il livello fisico delle reti di calcolatori L architettura del sistema contenuto della comunicazione sistema per la gestione della comunicazione protocollo applicativo protocolli di trasmissione infrastrutture fisiche iurisprudenza - Informatica - A.A li ingredienti di base La più semplice rete di calcolatori: canale di trasmissione cavo e connettori iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

2 Il problema dell accesso In una rete si suppone che ogni possa comunicare con ogni altro e se i nodi diventano 100, 1000, 10000,...??? I canali dedicati diventano davvero troppi! La soluzione: introdurre un sistema di commutazione (switching), cioè di condivisione dei canali iurisprudenza - Informatica - A.A Tassonomia delle reti: 1. la tecnologia di comunicazione Reti broadcast (multipunto) canali di trasmissione condivisi da tutti i calcolatori della rete ogni calcolatore deve essere associato un identificatore univoco (indirizzo ), associato al dispositivo fisico utilizzato per connettersi alla rete, un messaggio inviato sulla rete raggiunge tutti i calcolatori della rete, ma solo il calcolatore il cui indirizzo corrisponde a quello presente nel messaggio lo tratterrà per elaborarlo. Reti punto a punto più connessioni individuali tra coppie di calcolatori; comunicazione tra due calcolatori esiste un canale di trasmissione diretto lo si usa per la comunicazione non esiste un canale di trasmissione diretto (calcolatori troppo distanti oppure numero elevato di nodi) la comunicazione avviene passando attraverso calcolatori intermedi iurisprudenza - Informatica - A.A multipunto si entra nella rete connettendosi a: la linea comune un già connesso la riconfigurabilità l estendibilità Tecnologia di comunicazione il vantaggio principale: il problema principale: la condivisione della linea punto-a-punto l estendibilità l instradamento iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

3 Tassonomia delle reti: 2. l estensione delle reti Reti locali (Local Area Network, ) di limitata estensione collegano dispositivi collocati nello stesso edificio o in edifici adiacenti. Reti metropolitane (Metropolitan Area Network, MAN) collegano di dispositivi collocati nella stessa area urbana. Reti geografiche (Wide Area Network, WAN) collegano di dispositivi diffusi in un ampia area geografica (nazione, continente, ); Reti di reti (Internetwork), collegameno più reti differenti (in termini sia hardware che software) mediante opportuni elementi di, che si possono estendere su tutto il pianeta (e.g. Internet). iurisprudenza - Informatica - A.A B Y Interconnessione di reti X WAN B WAN B Z iurisprudenza - Informatica - A.A Reti locali, Calcolatori,, cavi e dispositivi propri Canali sempre disponibili, dotati di alta capacità di trasmissione e il cui costo di uso è nullo Ci si connette alla rete collegandosi alla linea comune attraverso un punto di lavoro messo a disposizione dall amministratore della rete Lo standard ormai affermato è Ethernet, che specifica in particolare le condizioni di accesso concorrente allo stesso canale da parte di più stazioni iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

4 Reti geografiche, WAN : calcolatori,, cavi e dispositivi propri WAN: solo i propri apparati sono sotto controllo diretto : canali sempre disponibili, con alta capacità di trasmissione, a costo di uso nullo WAN: la disponibilità dei canali e la loro capacità di trasmissione dipende dalla tecnologia; il costo di uso può essere elevato : ci si connette alla linea comune WAN: ci si connette alla rete connettendosi a un già connesso e in grado di fornire connettività : lo standard ormai affermato è Ethernet WAN: varie tecnologie sono utilizzabili (commutata, ISDN, xdsl, CDN, ) iurisprudenza - Informatica - A.A /1 Caratteristiche generali: ampia larghezza di banda; modularità e facilità di connessione; notevole affidabilità dell intero sistema; espandibilità e flessibilità nella modifica delle dimensioni della rete; economicità; ogni stazione è collegata alla rete mediante un connettore (tap) agganciato alla scheda di (Network Interface Card, ) esegue le operazioni di conversione dei segnali e implementa il metodo di accesso alla rete a ogni scheda è associato un indirizzo fisico univoco. iurisprudenza - Informatica - A.A /2 Differenze tra diverse tipologie di : i mezzi di trasmissione utilizzati; la topologia, ossia la configurazione fisica (anello, dorsale, stella e albero) e logica (anello, dorsale, albero) della rete; i metodi di accesso ai mezzi trasmissivi, ossia le regole di accesso al mezzo che tutte le stazioni collegate devono rispettare; l architettura ; i metodi di comunicazione, ovvero il software di rete. iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

5 Ingredienti di base: il canale di trasmissione La più semplice rete di calcolatori: canale di trasmissione cavo e connettori iurisprudenza - Informatica - A.A I mezzi di trasmissione Qual è il mezzo fisico utilizzato per realizzare il canale di trasmissione? Mezzi guidati linee fisiche che portano il segnale fino al ricevitore, supportano la trasmissione di segnali elettrici oppure ottici, segnali elettrici: doppino telefonico o cavo coassiale; segnali ottici: fibre ottiche. Mezzi non guidati irradiazione di segnali elettromagnetici nello spazio, in modo più o meno diretto; antenne, satelliti, infrarossi, iurisprudenza - Informatica - A.A Cosa influenza la trasmissione? La larghezza di banda maggiore è la larghezza di banda del canale, maggiore è la velocità di trasmissione. Il grado di attenuazione del segnale limita la distanza percorribile da un segnale, diversi supporti fisici hanno diverse caratteristiche di attenuazione, i ripetitori hanno il compito di amplificare e ritrasmettere il segnale per eliminare l attenuazione; Le interferenze tra segnali nei mezzi guidati si può adottare una schermatura del cavo; nei mezzi non guidati il problema è più critico; Il numero di ricevitori: punto a punto: pochi disturbi multipunto: ogni connessione introduce fenomeni di attenuazione e distorsione della linea, riducendo la velocità di trasmissione e le distanze coperte. iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

6 Mezzi guidati Doppino telefonico Cavo coassiale Conduttore di segnale Isolante Calza uaina protettiva Fibra ottica Fonte di emissione luminosa (laser) Cladding Core uaina protettiva opaca iurisprudenza - Informatica - A.A Mezzi guidati Mezzo di trasmissione Velocità di trasmissione Larghezza di banda Distanza tra ripetitori Doppino telefonico Mbps 3 MHz 100 m (100 Mbps) < 5 km (1 Mbps) Cavo coassiale 500 Mbps 350 MHz 1-5 km Fibra ottica 10 bit/s 2 Hz km iurisprudenza - Informatica - A.A Mezzi non guidati I segnali vengono trasmessi e ricevuti mediante antenne l antenna del trasmettitore irradia nello spazio onde elettromagnetiche, che l antenna ricevente capta può essere direzionale (punto-a-punto) o non direzionale (multipunto). Lo spettro di frequenze utilizzato nelle trasmissioni non guidate può essere suddiviso in più intervalli: [2.4, 2.5] Hz Bluetooth: 1Mbps, raggio d azione: pochi metri Circa 2,4 Hz Wi-fi (protocollo IEEE g): fino a 54 Mbps, raggio d azione: metri [3.4/3.6 Hz, 5 Hz] Wi-Max, (sviluppo previsto: 20 Mhz e fino a 70 Mbps, raggio d azione: 50 km) iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

7 Mezzi non guidati /2 Lo spettro di frequenze utilizzato nelle trasmissioni non guidate può essere suddiviso in più intervalli: [30 MHz, 1 Hz] adatto alle trasmissioni non direzionali le trasmissioni cellulari utilizzano 900 Mhz e 1800 Mhz (Europa) 1900 Mhz (USA); SM 14,4 kbit/s PRS 140,8 kbit/s [1885, 2025] MHz invio, [ ] MHz ricezione UMTS 1920 kbit/s [2 Hz, 40 Hz] (microonde) trasmissioni direzionali, punto-a-punto, utilizzato anche per le comunicazioni via satellite (multipunto); [300 Hz, 200 THz] (infrarossi) trasmettitore e ricevitore devono essere visibili l uno all altro; molto importante in applicazioni locali punto-a-punto e multipunto in aree limitate. iurisprudenza - Informatica - A.A Ingredienti di base: i dispositivi canale di trasmissione cavo e connettori iurisprudenza - Informatica - A.A Interconnessione di Repeater Collega reti identiche, Rigenera i segnali in transito tra una rete e l altra. Bridge Collega reti diverse, ma con uno stesso schema di indirizzamento, oppure reti uguali in cui si vuole filtrare il traffico Ritrasmette solo i pacchetti che devono transitare da una rete all altra: rimane in ascolto sulle due reti e, quando riconosce un pacchetto proveniente da una rete e destinato a una stazione appartenente all altra rete, lo preleva, lo memorizza e quindi lo ritrasmette con il metodo di accesso proprio della rete di destinazione. Router Trasferisce da una rete all altra pacchetti con schemi di indirizzamento diverso, ma che condividono lo stesso protocollo. L instradamento tra le reti avviene attraverso una tabella di instradamento, presente sul router, che può anche variare dinamicamente. Questi dispositivi sono in genere utilizzati per interconnettere una rete locale a una rete geografica, come per esempio Internet. ateway Crea dei collegamenti tra reti con ambienti applicativi differenti. iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

8 Intermediari di livello A Se il problema riguarda solo la connessione fisica bridge iurisprudenza - Informatica - A.A Intermediari di livello B Se il problema riguarda anche la trasmissione router iurisprudenza - Informatica - A.A Intermediari di livello C Se il problema riguarda anche il livello applicativo gateway iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

9 La logica di Ethernet Ogni (in effetti il suo ) è identificato univocamente mediante un indirizzo (indirizzo MAC, Media Access Control; p.es. 00:10:A4:0C:6E:2A ) Ogni per comunicare con un altro deve conoscerne l indirizzo (è richiesta una fase previa di identificazione di presenza sulla rete) A deve comunicare con C: A B C Rete elettricamente lineare predispone un segnale costituito dall indirizzo del destinatario e dal contenuto della comunicazione prima di cominciare a trasmettere verifica che la linea non sia occupata da altri segnali, e nel caso attende; quindi invia il segnale sulla linea ogni a cui giunge il segnale legge l indirizzo presente e controlla se è lui il destinatario; in caso negativo reimmette il segnale sulla linea In questo modo può accadere che i segnali trasmessi da più nodi si trovino contemporaneamente sulla linea: si genera una collisione, di cui i nodi vengono informati Dopo un tempo di ritardo, ogni prova a ritrasmettere il suo segnale un protocollo di accesso al canale chiamato CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection iurisprudenza - Informatica - A.A Rete degli utenti Reti eografiche (WAN) Rete di calcolatori Rete di trasmissione iurisprudenza - Informatica - A.A Struttura del sistema di accesso a Internet eventualmente un dispositivi di connessione linea di trasmissione di accesso linea di trasmissione Internet E il cosiddetto ultimo miglio, o local loop : una linea commutata o dedicata, con capacità dell ordine da 10 kbps a 1 Mbps e oltre E il servizio offerto dai cosiddetti Internet Service Provider (ISP) E la linea (generalmente ad alta capacità: il cosiddetto backbone ) con cui l ISP è connesso a Internet e quindi attraverso cui anche la viene connessa iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A

10 Tecnologie per il local loop commutata Linea dedicata analogica sistema telefonico tradizionale, con tariffe relative: 50 kbps digitale ISDN, con tariffe relative: 50/100 kbps varie tecnologie (ADSL, HDSL, CDN, ), con tariffe sempre flat: da 50 kbps in su Si paga, tipicamente, per essere in Internet, e non per usarne i servizi La propria è in Internet solo quando il local loop è attivo: cioè sempre nel caso di linea dedicata, mentre nel caso di linea commutata iurisprudenza - Informatica - A.A ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Funziona sul doppino telefonico tradizionale Usa tre canali (in frequenza) diversi sulla stessa linea 1. Plain Old Telephone System (POTS) 2. Upstream ( KBps) 3. Downstream ( MBps) In Italia la velocità di download può arrivare anche a 1280 Kbit/secondo, o ad alcuni Mbit/s usando tecnologie di punta e reti di distribuzione di ottima qualità. Il doppino di rame presenta l'inconveniente di attenuare i segnali, e non permette il funzionamento di questa tecnologia per distanze superiori ai 5 Km circa iurisprudenza - Informatica - A.A Da wired a wireless verso il mobile iurisprudenza - Informatica - A.A

11 Wired, Wireless e Mobile wired wireless mobile iurisprudenza - Informatica - A.A Attenzione alle definizioni possono trarre in inganno Wired cavo Wireless dati via RF (radio frequenza) Mobile aspetto applicativo: sull utente iurisprudenza - Informatica - A.A iurisprudenza - Informatica - A.A