DIREZIONE DIDATTICA DI SAN GIUSEPPE JATO Programma Operativo Nazionale Fondo Sociale Europeo - Competenze per lo sviluppo
Alla base del concetto di rete informatica c è quello di condivisione delle risorse. Una risorsa condivisa è un dispositivo, per esempio una stampante, che viene utilizzata da più utenti grazie al fatto che è indirizzabile da più computer, o una cartella che mette a disposizione degli utenti connessi i medesimi file in essa contenuti. La condivisione di risorse si realizza collegando reciprocamente i computer in reti informatiche.
La linea che trasporta i dati di solito è una connessione fisica (fili del telefono, cavi di fibre ottiche), ma è anche possibile una trasmissione senza fili, per esempio tramite lo scambio di segnali radio (reti wireless). Nel caso più semplice, se vogliamo trasferire dati da un personal computer a un altro che si trova nella stessa stanza, come linea di trasmissione è sufficiente un cavo che collega le porte seriali dei due computer. In tal caso i bit vengono trasmessi in serie e il collegamento può essere gestito da programmi molto semplici, come Connessione diretta via cavo, fornito insieme al sistema operativo
I cavi dedicati sono linee appositamente costruite per la condivisione delle risorse di una rete. Offrono prestazioni diverse in base al materiale di cui si compongono: fibra ottica, doppini telefonici o cavi coassiali. Una rete collegata tramite cavi può essere integrata anche con reti wireless. In base alla loro estensione, strutturazione e al tipo di collegamento di cui usufruiscono i diversi tipi di rete possono essere distinti in LAN, WLAN e WAN.
LAN (Local Area Network) È una rete locale di piccole dimensioni in grado di connettere PC che si trovano nella medesima stanza, nello stesso stabile o in più edifici non lontani tra loro, ove la connessione fra gli elaboratori e la trasmissione dei dati avviene in genere fisicamente, tramite cavi dedicati. Ogni postazione deve essere dotata di scheda di rete, elemento hardware che interfaccia il singolo elaboratore alla rete informatica dell organizzazione a cui appartiene. La comunicazione tra i computer è gestita da un software di rete, che controlla il flusso dei dati e l accesso alle risorse condivise.
WLAN ( Wireless Local Area Network) È una rete locale di piccole dimensioni in cui la connessione tra elaboratori e la trasmissione di dati non avviene attraverso fili o cavi, ma principalmente via radiofrequenza (RF) o via infrarosso (IR). In questi ultimi tempi tuttavia si stanno diffondendo le reti wireless a banda larga e a copertura estesa, che vanno oltre le dimensioni tipiche di una LAN. Il termine Wi-Fi (Wireless Fidelity) indica dispositivi che sono in grado di connettersi a reti locali WLAN senza la necessità di cavi.
I computer connessi in rete si distinguono in: server, elaboratori potenti che mettono a disposizione di altri computer (client) le loro risorse hardware, software o servizi di vario genere; client, computer dotati di software che consente loro di connettersi al server per utilizzarne le risorse. L architettura client/server si realizza quando uno o più server offrono servizi a più client.
II termine client/server viene utilizzato anche per distinguere software usati su computer client o su computer server. In questo caso, il termine client software indica il software installato sul client che consente l accesso alle funzionalità offerte dal server, mentre il termine server software designa quello installato sul server per gestire gli accessi del client e rilasciarne le risorse richieste. Il termine host serve ad individuare qualsiasi computer collegato a Internet che ospita software applicativi. Un host, quindi, può essere sia client, sia server.
Il bluetooth e uno standard che realizza la WPAN (Wireless Personal Area Network), ossia una rete personale senza fili che consente lo scambio di informazioni mediante frequenze radio a corto raggio. Un dispositivo che integra il bluetooth cerca, nel raggio di alcune decine di metri, altri dispositivi (per esempio un cellulare, un palmare, un laptop ecc.) che ne sono provvisti e li mette in connessione affinché possano scambiarsi dati.
I percorsi che le informazioni seguono nella loro trasmissione da un computer all altro dipendono dalla struttura della rete che collega i computer connessi. Tale struttura, definita con il termine topologia, può essere: a bus, ad albero, ad anello, a stella e a maglia. Attualmente queste reti, grazie alle tecnologie, quali per esempio il bluetooth, il Wi-Fi ecc., possono essere collegate ad altre di tipo wireless.
Nelle reti a bus tutti i nodi (intesi come singole postazioni o concentratori di più terminali) sono collegati a un cavo lineare (bus) mediante diramazioni cui sono connessi tutti i computer. In questo tipo di reti non è necessario predisporre un server centrale ed inoltre il malfunzionamento di una stazione non pregiudica l utilizzo delle altre. Il fatto che la trasmissione dei dati avvenga senza memorizzazioni intermedie velocizza notevolmente le comunicazioni.
In alcuni casi le reti a bus possono avere come diramazioni dei bus secondari, assumendo una topologia ad albero dove tutti i nodi condividono un medesimo canale di trasmissione; i dati vengono trasmessi in tutte le direzioni.
Nelle reti ad anello non esiste un server centrale, ma tutte le stazioni di lavoro sono collegate in modo da formare un anello. È una rete a trasmissione unidirezionale per cui i dati trasmessi da una stazione all altra devono passare da quelle intermedie e quindi l eventuale malfunzionamento di una stazione può determinare l inutilizzabilità delle altre. Il vantaggio in tal caso è dato dal fatto che non si deve allestire un computer di elevata potenza che agisca da server centrale.
Nelle reti a stella, tutte le stazioni sono collegate ad un unico server centrale; in tal modo, le informazioni trasmesse da un computer all altro passano sempre attraverso il server, che quindi deve essere adeguato ad un volume di traffico adeguato. Con questa tipologia di rete, se una stazione di lavoro si danneggia, le altre non ne risentono in nessun modo, ma se si guasta il server centrale, l intera rete ne risente e risulta inutilizzabile.
Le periferiche collegate a una singola postazione sono chiamate risorse locali, mentre quelle collegate alla rete sono chiamate risorse di rete e possono essere condivise da tutte le postazioni. Ogni dispositivo della rete (postazioni di lavoro, hub o server di rete, risorse di rete) è chiamato nodo. In una stessa rete locale si possono trovare collegati tra loro computer di diverse piattaforme, come PC/Windows, Macintosh, Linux o UNIX.
Nelle reti a maglia ogni singolo nodo è collegato con molti altri nodi, anche con tutti. Le informazioni vengono inoltrate da un nodo all altro scegliendo uno dei molti percorsi disponibili, senza vincoli, in base alle condizioni di traffico della rete. È una rete mondiale, più affidabile rispetto alle altre in quanto, in caso di malfunzionamento di un nodo, i dati possono seguire percorsi diversi per arrivare a destinazione. Questa topologia rappresenta la rete Internet: si tratta di un sistema di comunicazione aperto, in quanto ogni utente può collegarsi a qualsiasi altro.
La normale rete telefonica trasmette le informazioni in formato analogico, cioè segnali che possono assumere una gamma continua di valori. Il computer, invece, elabora le informazioni in forma digitale, ossia sequenze di bit (0, 1). Quindi affinché due computer possano trasmettersi informazioni in formato digitale è necessaria la presenza di un particolare dispositivo hardware, il modem (MODulatore- DEMolutore). Per comunicare sono necessari due modem: uno per chi trasmette e uno per chi riceve.
II termine Internet deriva dall unione di inter (fra) e net (rete) e significa letteralmente reti interconnesse, ovvero una rete mondiale in grado di collegare un numero enorme di computer in modo che possano scambiarsi informazioni. Spesso a Internet vengono attribuiti appellativi quali Autostrada delle informazioni, in quanto consente di reperire dati in tempi ridottissimi e Rete delle reti, perché costituita dall integrazione di numerosissime sottoreti pubbliche, commerciali e private attraverso cui viaggiano le informazioni.
I computer possono scambiarsi informazioni attraverso la rete solo se seguono le stesse regole per la trasmissione e la ricezione dei dati; l insieme di queste regole prende il nome di protocollo. Internet è una rete globale che collega milioni di computer in tutto il mondo e che si arricchisce ogni giorno di nuovi utenti e computer. Internet è in realtà costituita da migliaia di reti collegate l una all altra e comunicanti attraverso il protocollo comune TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol).
Il protocollo TCP/IP è in realtà formato da due protocolli distinti che lavorano insieme: TCP + IP. Il protocollo TCP/IP si basa sulla modalità di commutazione di pacchetto. L informazione viene suddivisa in pacchetti, ognuno dei quali è provvisto di una intestazione contenente un destinatario e un mittente. Il protocollo TCP suddivide in pacchetti l informazione e riassembla i pacchetti giunti a destinazione. Il protocollo IP porta a destinazione il pacchetto. Ogni pacchetto di informazioni è in grado di giungere a destinazione percorrendo strade diverse, il messaggio iniziale verrà ricostruito sempre dal protocollo TCP mettendo i pacchetti nel giusto ordine.
I principali impieghi della rete Internet riguardano la possibilità di accedere a numerosi servizi, quali: il WWW ( World Wide Web); la posta elettronica (e-mail); il trasferimento di file FTP (File Transfer Protocol); i gruppi di discussione (newsgroup); le liste di distribuzione (mailing list); le comunicazioni in tempo reale (chat line); il telelavoro; i blog; le conversazioni telefoniche.
Tra i servizi offerti da Internet, il World Wide Web (conosciuto come Web o anche con www ) rappresenta quello più conosciuto. Il World Wide Web è un contenitore di pagine ipertestuali, dove per ipertesto si intende un documento testuale, che può essere arricchito di immagini, suoni ed animazioni, e può contenere collegamenti ad altre pagine Web.
La posta elettronica (e-mail) realizza una modalità di comunicazione scritta asincrona attraverso la composizione di messaggi a cui è possibile allegare file da trasmettere. Il trasferimento di file FTP (File Transfer Protocol) consiste in un servizio, basato su un sistema di autenticazione, in grado di gestire la condivisione di file fra host. I gruppi di discussione (newsgroup), detti anche aree messaggi, forniscono ambienti virtuali di discussione a cui gli utenti possono accedere per scambiarsi informazioni e opinioni su un determinato argomento.
Le liste di distribuzione (mailing list), che consistono in elenchi di indirizzi mail (contatti) di persone interessate allo stesso argomento, le quali possono confrontarsi scambiandosi e condividendo messaggi mail. Le comunicazioni in tempo reale (chat line), che permettono di comunicare in tempo reale con altri utenti collegati attraverso lo scambio di messaggi.
Il telelavoro, che consiste nel lavorare a casa mantenendo contatti con l azienda attraverso Internet. I blog, pagine Web che ogni utente, con connessione a Internet e grazie all uso di programmi specifici, può creare per pubblicare informazioni di vario genere, proprie opinioni, realizzando così una sorta di diario personale. Le conversazioni telefoniche, che offrono l opportunità di comunicare in modo economico anche fra continenti diversi (VoIP = Voice over IP, ossia voce tramite protocollo Internet).
A differenza di Internet, che è una rete aperta a cui tutti possono accedere per collegarsi ad altri elaboratori, esistono alcuni tipi di reti alle quali l accesso è ristretto. Intranet è una rete chiusa di computer; il sistema ne consente l accesso e l utilizzo solo a un certo numero di utenti autorizzati, individuati con un identificativo. Si tratta solitamente di reti aziendali private utilizzabili solo dai dipendenti dell azienda. Quando una parte della intranet viene resa accessibile a clienti, partner o altre persone esterne all'organizzazione, tale parte diventa una extranet. Poiché anche le reti intranet ed extranet si basano sul protocollo TCP/IP, è possibile collegarle alla rete Internet attraverso apposite apparecchiature, grazie al fatto che utilizzano la medesima tecnologia.
Eseguire un download significa prelevare o scaricare file dalla rete per memorizzarli su disco fisso o in un altra memoria di massa. Quando un utente avvia la procedura di download, il server Web che ospita i file li invia all elaboratore che ha attivato la procedura: l utente così li riceve e può memorizzarli nel proprio archivio. Eseguire un upload significa inviare alla rete dei file prelevandoli dal disco fisso o da altra memoria di massa. I computer preposti a ricevere file devono essere opportunamente configurati stabilendo i tipi di file che possono accettare, le loro dimensioni ecc.
La velocità di trasferimento dei dati nella rete è determinata dalla quantità di bit al secondo che si riesce a trasmettere o ricevere. Essa varia in relazione: alle caratteristiche del modem; alla cosiddetta larghezza di banda, ovvero alla quantità massima di bit al secondo che la linea utilizzata per il trasferimento è in grado di trasmettere. La velocità di trasferimento dei dati nella Rete si misura in bps, cioè in numero di bit per secondo trasmessi; i suoi multipli sono il Kbps (kylobit per secondo) e il Mbps (megabit per secondo).
In una LAN le macchine sono collegate reciprocamente tramite cavi. Ma come è possibile collegare tra loro computer che si trovano a svariati chilometri di distanza? La soluzione è stata quella di ricorrere a collegamenti già esistenti, quelli telefonici, che sono in assoluto i più diffusi e capillari al mondo, e che si realizzano mediante: doppini telefonici, fibre ottiche, onde radio, collegamenti satellitari ecc.
La PSTN (Public Switched Telephone Network, RTG in Italia, acronimo che sta per Rete Telefonica Generale) è la rete telefonica che concatena a livello mondiale le reti telefoniche pubbliche a commutazione di circuito. Costituita da linee di tipo analogico, sta rapidamente passando a linee digitali. Infatti, grazie a particolari dispositivi, la PSTN è in grado di supportare i servizi ISDN e ADSL, che permettono di utilizzare la normale rete telefonica per usi particolari di telefonia e di trasmissione dei dati.
La connessione a Internet quindi può essere: dial-up, a commutazione di circuito, quando il collegamento si realizza grazie al modem (se viene effettuato su linea analogica PSTN), oppure per mezzo di un adattatore ISDN (se il collegamento si realizza mediante il servizio digitale ISDN - Integrated Services Digital Network). Con questa modalità di connessione a Internet la comunicazione viene attivata al momento della chiamata e interrotta quando questa termina, con la conseguenza che la linea telefonica risulta occupata per il periodo di connessione, durante il quale non è possibile effettuare o ricevere chiamate. La velocità di trasferimento dati va dai 56 Kbps della linea analogica fino ai 128 Kbps del servizio ISDN;
a commutazione di pacchetti come, per esempio, con il servizio ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), quando la connessione dati è sempre attiva e la linea telefonica non risulta essere occupata. L'ADSL si basa sulla compressione dei segnali e permette di trasmettere informazioni digitali ad alta velocità su linee telefoniche esistenti utilizzando canali diversi per la voce e la trasmissione. È una linea che opera in modo asimmetrico: le informazioni inviate verso l esterno (upload) vengono trasmesse a una velocità che varia da 256 Kbps a 1 Mbps, quelle in ricezione (download) da 4 a 20 Mbps.
Queste velocità massime, dichiarate dai gestori del servizio, dipendono pere molto dal livello di congestione della rete; la continua evoluzione delle tecnologie potrà portare, in breve tempo, a velocità ancora superiori. Il servizio ADSL viene anche definito a banda larga (o ad alta velocità), in quanto consente la trasmissione di più dati in modo simultaneo, aumentando così l effettiva velocità di trasmissione.
Diverse sono oggi le modalità attraverso le quali a possibile stabilire una connessione a Internet: Linea telefonica. Frutto del collegamento di un enorme numero di reti telefoniche che copre l intero pianeta, essa rappresenta la modalità più frequente con cui attualmente avvengono le connessioni a Internet. Si accede alla rete telefonica stipulando un contratto con un gestore e pagando il servizio offerto; la velocità di trasmissione varia a seconda che si trasmetta in modo analogico o digitale.
Telefono cellulare. Attraverso la tecnologia di telefonia mobile di terza generazione UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) è possibile con un cellulare comunicare a voce e svolgere le funzioni di un computer, ossia collegarsi a Internet, trasmettere dati multimediali, ricevere e inviare e-mail. L accesso avviene mediante una chiamata: il cellulare si collega con il ripetitore (chiamato anche stazione base o, gergalmente, antenna) più vicino o con il segnale più potente. La stazione base, dopo aver verificato che il cellulare possa utilizzare la Rete, invia la chiamata alla linea telefonica terrestre, dove il server di rete consente di collegarsi al sito e visualizzare sul cellulare la pagina Web desiderata. La modalità solitamente utilizzata dai cellulari per accedere a Internet si basa sul protocollo WAP (Wireless Access Protocol).
Linea cablata. Grazie a dispositivi fisici quali cavi, connettori, permutatori ecc. consente di collegarsi a Internet via cavo. La connessione a banda larga cablata è la soluzione più semplice per connettere, per esempio, le piccole imprese a Internet. In genere l'internet Service Provider (ISP) fornisce la connessione e l attrezzatura di base mediante la quale è possibile trasformare una connessione utente singolo in una connessione condivisa e associarla a una rete esistente.
Wireless. È una tecnologia via radio, basata sullo standard 802.11, che permette di collegarsi a Internet senza fili, mediante un PC (o, per esempio, un portatile) dotato di scheda di rete wireless compatibile con tale standard. Questo tipo di connessione ha come componente chiave un Access Point (punto di accesso) che permette all utente mobile di collegarsi a una rete wireless. L Access point, collegato fisicamente a una rete cablata (oppure via radio a un altro Access Point), riceve e invia un segnale radio all utente, permettendo così la connessione. L Access Point serve da stazione base o da ponte fra la rete wireless e una rete più grande o Internet. Ogni dispositivo della rete viene in genere definito stazione e più stazioni possono comunicare con un unico Access Point. Quando da una stazione si richiede il collegamento, viene eseguita la scansione dell area alla ricerca di un Access Point al quale viene inviata la richiesta di sincronizzazione. Se l Access Point è disponibile, comunica alla stazione che è pronto a ricevere le informazioni o le richieste.
Satellite. L accesso a Internet può avvenire tramite satellite installando una parabola satellitare. Si digita l indirizzo del sito che si desidera visitare e la richiesta, attraverso la linea telefonica standard, viene trasmessa al provider (ISP), il quale la inoltra al server Web che ospita il sito che si desidera visitare. Il server Web, anziché trasmettere le pagine desiderate mediante le normali linee telefoniche, le indirizza al centro operativo della rete (NOC) tramite collegamenti speciali a elevata velocità. Quest ultimo, chiamato anche stazione di terra, le invia a un satellite geostazionario che le restituisce alla parabola satellitare installata dall utente.
Il termine banda larga (broad band) indica un tipo di connessione molto veloce in cui si realizza l invio in modo simultaneo di più dati che utilizzano la stessa linea di trasmissione. Con riguardo al costo si può distinguere in: flat, quando la connessione è a tariffa fissa, in base a un canone mensile definito, non vincolata al tempo di collegamento a Internet; free, quando la connessione è a tariffa oraria, ovvero il costo mensile varierà in base al tempo di collegamento a Internet.
Sono in continuo aumento gli utenti Internet che utilizzano connessioni ADSL broad band flat. Questa tipologia di connettività ha dato vita a un nuovo modo di usare Internet, perché garantisce la possibilità di rimanere connessi in modo permanente o per lunghi lassi di tempo (always-on) alla Rete. Tale fenomeno, se da un lato consente di sfruttare i moltissimi servizi offerti, dall altro espone il computer ad attacchi di hacker che tentano di penetrare nel sistema tramite Internet allo scopo di impossessarsi di dati riservati.
Per una rete in cui la connessione è dial-up, quindi con modem analogico e in genere con tempi di connessione brevi, il rischio di attacco è minimo in quanto a ogni connessione a Internet il provider assegna all elaboratore un nuovo indirizzo IP, che un eventuale hacker avrebbe difficoltà a registrare, dati i tempi brevi di connessione. In una connessione broad band, invece, in cui spesso il collegamento a Internet è mantenuto ininterrottamente per ore, l hacker ha tutto il tempo per realizzare il suo scopo. Inoltre molti utenti broad band utilizzano sistemi peer-to-peer, che possono esporre il computer a rischi di intrusione (le cartelle di condivisione sono una potenziale via di attacco) o a infezioni da virus.