INTRODUZIONE Una rete LAN (Local Area Network) è costituita da numerosi computer e periferiche connessi tramite un sistema di cablaggio entro un area limitata, quale il reparto di un azienda o l interno di uno stesso edificio. La connessione in rete consente la condivisione di risorse quali file e stampanti e l utilizzo di applicazioni interattive quali i programmi di pianificazione e di posta elettronica. I vantaggi derivanti dall utilizzo delle funzionalità di rete comprendono:? Riduzione dei costi, grazie alla condivisione di dati e periferiche.? Standardizzazione delle applicazioni.? Acquisizione tempestiva dei dati.? Gestione più efficiente delle comunicazioni e della pianificazione. L espansione delle reti attualmente ha superato i limiti della LAN, consentendo l implementazione di connessioni attraverso un paese o nel mondo tramite le reti WAN (Wide Area Network). I DUE PRINCIPALI TIPI DI RETE Tutte le reti hanno in genere determinati componenti, funzioni e caratteristiche in comune, tra i quali:? SERVER: computer che forniscono risorse condivise agli utenti della rete.? CLIENT: computer che accedono alle risorse condivise fornite da un server.? SUPPORTI FISICI: il mezzo con il quale sono connessi i computer? DATI CONDIVISI: file forniti dai server attraverso la rete? STAMPANTI CONDIVISE E ALTRE PERIFERICHE: altre risorse fornite dai server.? RISORSE: file, stampanti o altri elementi utilizzzati dagli utenti della rete. Nonostante queste caratteristiche comuni, le reti possono essere suddivise in due categorie:? Peer to peer (pari a pari)? Basate su server RETI PEER TO PEER (pari a pari) In una rete Peer to peer non vengono configurati server dedicati o livelli gerarchici tra i computer che sono quindi tutti uguali e definiti peer (pari). Ciascun computer assume quindi il ruolo sia di client che di server e a nessuno viene assegnato il compito di amministrare l intera rete. In genere, in una rete di questo tipo sono installati non più di 10 computer. Le funzionalità di rete peer to peer sono incorporate nei sistemi operativi:? Windows NT Workstation? Windows per Workgroup? Windows 95 1
Problemi per questo tipo di rete: AMMINISTRAZIONE L amministrazione di una rete comporta numerose attività, tra le quali:? Gestione degli utenti e del sistema di protezione.? Gestione della disponibilità delle risorse.? Gestione di applicazioni e dati.? Installazione e aggiornamento del software applicativo. In una rete peer to peer non è prevista la presenza di un amministratore di sistema. Ciascun utente è l amministratore del proprio computer. RETI BASATE SU SERVER In un ambiente con oltre 10 utenti vengono configurati server dedicati, ossia ottimizzati per gestire in modo rapido le richieste che provengono dai client connessi in rete e per assicurare la protezione di file e directory. Un server è progettato per fornire all utente l accesso a numerosi file e stampanti e gestire contemporaneamente le prestazioni e il sistema di protezione. La condivisione dei dati basata su server può essere amministrata e controllata a livello centrale. La condivisione delle directory in Windows NT Server, ad esempio, avviene utilizzando File Manager. Per condividere una directory, selezionarla quindi scegliere SHARE AS dal menù DISK. Il sistema di protezione può essere gestito da un unico amministratore che ne imposta i criteri e li applica a tutti gli utenti della rete. RETI MISTE In una rete mista interagiscono due tipi di sistemi operativi per fornire quelle che secondo l opinione di molti amministratori sono funzionalità di rete complete. Sui computer client può essere installato un sistema operativo quale Windows NT Workstation o Windows 95, utilizzando il quale è possibile accedere ale risorse presenti sul server designato e contemporaneamente condividere, se necessario, i dischi rigididei client rendendo disponibili i dati personali. CONDIVISIONE DI DIRECTORY 1. Avviare File Manager 2. Selezionare la directory 3. scegliere SHARE AS dal menù DISK (verrà visualizzata la finestra New Share) share name undica il nome che gli utenti dovranno specificare per connettersi alla directory condivise. 2
PER INTERROMPERE LA CONDIVISIONE 1. Selezionare la directory condivisa 2. scegliere stop sharing dal menù Disk PROGETTAZIONE DELLA STRUTTURA DI RETE Il termine tipologia di rete, si riferisce alla disposizione o collocazione fisica di computer, cavi e altri componenti sulla rete. TUTTE LE STRUTTURE DI RETE HANNO ORIGINE DA TRE TIPOLOGIE DI BASE: 1. A BUS 2. A STELLA 3. AD ANELLO TIPOLOGIA A BUS Consiste di un singolo cavo definito linea ( o anche dorsale o segmento) che connette in modo lineare tutti i computer in rete. Le comunicazioni tra computer avvengono indirizzando i dati a un particolare computer e inviandoli lungo il cavo sotto forma di segnali elettronici. Le informazioni vengono accettate solo dal computer il cui indirizzo corrisponde a quello codificato nel segnale di origine. Un solo computer alla volta può inviare dei messaggi. Maggiore è il numero dei computer più numerosi saranno i computer in attesa di immettere dati sulla rete, determinando un rallentamento delle prestazioni della rete stessa. La tipologia a bus rappresenta un tipo di rete passiva, in cui i computer ascoltano semplicemente i dati trasmessi sula rete. Rimbalzo del segnale Poiché i dati trasmessi non vengono interrotti, continueranno a rimbalzare lungo il cavo impedendo ad altri computer di inviare segnali. Una volta che il segnale avrà raggiunto l indirizzo di destinazione, è necessario che la trasmissione venga interrotta. Per impedire ai segnali di rimbalzare lungo il cavo, a ciascuna estremità viene applicato un componente denominato TERMINATORE che assicura l assorbimento dei segnali liberi, in modo da rendere il cavo disponibile per l invio di dati da altri computer. Se un cavo viene fisicamente tagliato provoca il rimbalzo del segnale con la conseguente interruzione di tutta la rete. Espansione della LAN Il prolungamento della LAN può essere attuato in uno dei modi seguenti: 1. prolungare il cavo mediante connettore cilindrico di tipo BNC che tuttavia causa l indebolimento del segnale 2. prolungare il cavo mediante un ripetitore in grado di potenziare il segnale prima di ritrasmetterlo sulla rete, consentendo la copertura di distanze superiori. 3
TIPOLOGIA A STELLA In una tipologia a stella i computer sono connessi tramite un segmento di cavo a un componente centrale denominato hub. I segnali vengono inviati dal computer trasmittente attraverso l hub a tutti i computer della rete. Questa tipologia ha origine dai primi sistemi di elaborazione, quando i computer erano connessi a un computer mainframe centralizzato. In una rete a stella è possibile centralizzare le risorse e la gestione della rete. In caso di interruzione di un cavo, solo un computer non funzionerà mentre il resto della rete funzionerà normalmente. TIPOLOGIA AD ANELLO I computer sono connessi tramite un unico cavo circolare privo di terminatori. A differenza della tipologia a bus passiva, ciascun computer funge da ripetitore e ritrasmette il segnale potenziato al computer successivo. Il non funzionamento di un computer può avere conseguenze sulle attività dell intera rete. Uno dei metodi utilizzati per la trasmissione dei dati lungo l anello viene definito token passing. Il token viene trasferito da un computer all altro fino a quano raggiunge un computer sul quale sono disponibili dati da trasmettere. Il token viene quindi modificato dal computer trasmittente che aggiunge un indirizzo elettronico ai dati e lo invia lungo l anello. HUB L hub è un componente di rete che viene impiegato sempre più diffusamente nelle reti e costituisce l elemento centrale di una tipologia a stella (centralizza la gestione del traffico di una LAN tramite un unico punto di connessione). L espansione delle reti può essere facilmente attuata utilizzando degli hab, in quanto consentono l utilizzo di tipi di cablaggio differenti Si distinguono hub attivi (rigenerano il segnale) e hub passivi (pannelli di colegamento, scatole di derivazione) che fungono solo da punti di connessione. Tipologie miste Le tipologie implementate negli ambienti moderni sono spesso combinazioni di tipologie a bus a stella e ad anello. Tipologie a bus a stella: In questo tipo di tipologia più reti a stella sono collegate tramite cavi a bus lineari. Il mancato funzionamento di un computer non influenza le attività del resto della rete e tutti gli altri computer continueranno a comunicare tra loro. In caso di mancato funzionamento di un hub, verranno interrotte le comunicazioni tra tutti i computer connessi a quell hub. Tipologie ad anello a stella: E simile alla tipologia a bus a stella In entrambi viene utilizzato un hub centrale che contiene l effettiva connessione ad anello o a bus. SCELTA DI UNA TIPOLOGIA Tipologia Vantaggi Svantaggi a bus costi del cavo limitati, supporti possibilità di degrado delle fisici a costi limitati, semplice prestazioni della rete in 4
ad anello a stella affidabile, di facile estensione casom di rete affollata. Difficoltà di individuare i problemi, l interruzione del cavo può coinvolgere un numero elevato di utenti. Pari capacità di accesso per tutti i computer. Prestazioni regolari anche in presenza di un elevato numero di utenti. Facilità di modifica e di aggiunta di nuovi computer. Controllo centralizzato del traffico e delle attività di rete. Il mancato funzionamento di un computer non ha conseguenze sul resto della rete. Il mancato funzionamento di un computer può avere conseguenze sul resto della rete. Difficoltà di individuare i problemi. La riconfigurazione della rete causa l interruzione delle attività. Il mancato funzionamento dell unità centralizzata, causa l interruzione delle attività di rete. CABLAGGIO DI RETE: Supporti fisici L implementazione di quasi tutte le reti viene realizzata utilizzando cavi appartenenti ai tre seguenti gruppi principali:? Cavi coassiali Costituito da un conduttore interno in rame rivestito da uno strato di materiale isolante, una calza metallica di schermatura e una guaina isolante esterna. Per gli ambienti soggetti a elevata interferenza sono disponibili anche cavi a schermatura quadrupla. Il cavo coassiale offre una migliore protezione dalle interferenze e dall attenuazione del segnale rispetto ai cavi a doppini intrecciati non schermati. I cavi coassiali sono disponibili in due tipi:? Sottili (Thinnet) Flessibile, con spessore di circa ¼ pollice, facile da installare, connesso direttamente alla scheda di rete del computer con connettore BNC. Questo cavo è in grado di trasferire un segnale fino a una distanza di circa 185 m. prima di subire attenuazioni. I produttori hanno definito degli standard per i differenti tipi di cavo. Il cavo Thinnet appartiene alla famiglia RG-58 e ha un impedenza di 50 ohm? Spessi (Thicknet) Rigidi, più costosi dei precedenti, con diametro ½ pollice. Viene a volte definito Ethernet standard in quanto è stato il primo tipo di cavo utilizzato per l architettura Ethernet. Grazie al maggior spessore questo cavo è in grado di trasferire i segnali a distanze superiori rispetto ai cavi Thinnet, ovvero fino a 500 m. Viene in genere 5
utilizzato come dorsale per connettere più reti di minori dimensioni basate su cavi Thinnet. Per connettere un cavo Thinnet a un cavo Thicknet viene utilizzato un connettore denominato trasmettitore-ricevitore (VAMPIRE) in grado di stabilire un contatto diretto con il conduttore interno. Per la connessione dei cavi Thicknet e Thinnet vengono utilizzati componenti noti come connettori BNC? Cavi a doppini intrecciati Si suddividono in:? Doppini intrecciati non schermati (UTP) Molto diffuso, perché economico, è il sistema di cablaggio più utilizzato nell implementazione delle LAN. La lunghezza massima di un segmento di cavo è di circa 100 m. Uno dei motivi della diffusione dei cavi UTP è dovuto alla preinstallazione in numerosi edifici di impianti telefonici che utilizzano doppini intrecciati.? Doppini intrecciati schermati (STP) Risultano meno soggetti a interferenze rispetto ai precedenti e supportano velocità di trasmissione più elevate su distanze superiori rispetto ai cavi UTP. La connessione al computer avviene tramite un connettore RJ-45? Cavi a fibre ottiche Il trasferimento dei segnali avviene sotto forma di impulsi luminosi modulati, quindi non è soggetto a derivazioni non autorizzate che abbiano come scopo la sottrazione di dati. Rappresenta la scelta appropriata per la trasmissione di dati ad alta capacità e alta velocità, in quanto è in grado di assicurare assenza di attenuazione e purezza del segnale (non sono soggette a interferenze elettriche e sono estremamente veloci). La velocità di trasmissione è di circa 100 200.000 Mbps. Costoso, consigliato per lunghe distanze e velocità di trasmissione elevate. SCELTA DEL TIPO DI CABLAGGIO: Per determinare il tipo di cablaggio rispondere alle domande riportate di seguito: Quale sarà l intensità del trafdfico di rete? Quali sono le esigenze per la protezione della rete? Quali distanze dovranno essere coperte dal cavo? Quali sono le opzioni del cavo? Qual è il budget disponibile per l impianto di cablaggio? VELOCITA DI TRASMISSIONE Le velocità di trasmissione sono misurate in megabit al secondo (Mbps). La velocità di trasmissione a 10-100 Mbps, costituisce un punto di riferimento standard per le LAN attuali 6
RIEPILOGO DI CONFRONTO TRA I DIVERSI TIPI DI CAVI Doppini intrecciati (10baseT) Thinnet (10base2) Thicknet (10base5) Tratto utilizzabile Velocita trasmis. Flessibilità Facilità installaz. 100 m. 10 Mbps Il più flessibile Molto facile da installare 185 m. 10 Mbps Abbastanza flessibile Facile da installare 500 m. 10 Mbps Poco flessibile Facile da installare Fibre ottiche 2 Km. 100 Mbps o superiore Non flessibile Difficile da installare Resistenza interferenze Soggetto a interferenze Buona Buona Non soggetto a interferenze Note Spesso preinstallato Componenti meno costosi rispetto al doppino Componenti meno costosi rispetto al doppino Supporta segnali vocali, video e dati Ambienti Costo del preferiti cavo UTP: in Meno costoso ambienti piccoli STP: reti Token Ring Ambienti medio Superiore al grandi con doppino elevate esigenze di protezione Usato per Superiore al dorsali cavo Thinnet Ambienti con Il più costoso esigenze di: elevate velocità, protezione e integrità dei dati AMBIENTE SENZA FILO La difficoltà di implementazione dei cavi rappresenta un fattore che continuerà a stimolare un adozione sempre più vasta degli ambienti senza filo. Per la trasmissione dei dati sulle reti LAN senza filo vengono utilizzate le quattro tecniche di trasmissione riportate di seguito: 1. A infrarossi 2. Laser 3. Via radio a banda stretta 4. Via radio ad ampio spettro Un ambiente LAN può essere esteso utilizzando un componente noto come Bridge senza filo, in grado di stabilire un collegamento tra edifici collocati a una distanza massima di circa 40 Km. Senza l utilizzo di alcun tipo di cavo. SCHEDE DI RETE Le schede di rete servono come interfaccia o connessione fisica tra il computer e il cavo di rete e vengono installate nello slot di espansione di ciascun computer. Il ruolo della scheda consiste nel:? Preparare i dati provenienti dal computer per il cavo di rete.? Inviare i dati a un altro computer.? Controllare il flusso di dati tra il computer e il sistema di cablaggio.? Ricevere i dati e convertirli in Byte, in modo che possono essere interpretati dalla CPU. Quindi la scheda di rete contiene l hardware e il firmware (routine software memorizzate nella memoria di sola lettura) per l implementazione delle funzioni Logical Link Control e Media Access Control (funzione del livello collegamento dati del modello OSI). 7
Oltre alla trasformazione dei dati, la scheda di rete si occupa di indicare la propria posizione, o indirizzo, al resto della rete in modo che possa essere identificata tra tutte le schede presenti sulla rete. Gli indirizzi di rete vengono definiti dal comitato IEEE che assegna a ciascun produttore di schede un blocco di indirizzi. Questi vengono cablati dal produttore all interno dei chip della scheda in modo che ciascuna scheda (e quindi ciascun computer) avrà un indirizzo di rete univoco. Le schede di rete dispongono spesso di opzioni configurabili (riportate nel manuale d uso della scheda) che occorre impostare per consentire il corretto funzionamento della scheda. Tali opzioni possono comprendere:? Interrupt (IRQ)? Indirizzo della porta di I/O di base? Indirizzo di base della memoria? Trasmettitore ricevitore Gli Interrupt request line (IRQ) sono segnali elettronici indirizzati alla CPU attraverso cui le periferiche, quali porte di I/O, tastiera, unità disco e schede di rete, possono inviare richieste di servizio (interrupt) al microprocessore. Per assicurare la compatibilità tra il computer e la rete, è necessario che la scheda di rete:? Sia adatta alla struttura interna del computer (architettura del bus dati) nei personal computer vengono utilizzati quattro tipi di architettura a bus: 1. ISA 2. EISA 3. Micro Channel (IBM) 4. PCI? Disponga del tipo di connettore appropriato al sistema di cablaggio 1. Connettore RJ-45 (rete doppino intrecciato) (RJ-11 per il cavo telefonico) 2. Connettore BNC (rete Thinnet) 3. Connettore AUI, DIX, DB15 (rete Thicknet) IL MODELLO OSI Nel 1978 l ISO (International Standards Organization) pubblicò una serie di specifiche (riviste nel 1984) che descrivevano un architettura di rete per la connessione di periferiche diverse tra loro. Nel 1984 l ISO pubblicò una versione rivista e aggiornata del modello originario denominata modello di riferimento OSI (Open System Interconnection) e divenuta uno standard riconosciuto per l impostazione delle comunicazioni di rete (descrive le modalità di interazione tra componenti software e hardware di rete). Il modello OSI è costituito da un architettura che suddivide le comunicazioni di rete in sette livelli. 8
7. LIVELLO APPLICAZIONE 6. LIVELLO PRESENTAZIONE 5. LIVELLO SESSIONE 4. LIVELLO TRASPORTO 3. LIVELLO RETE 2. LIVELLO COLLEGAMENTO DATI 1. LIVELLO FISICO Ciascun livello OSI esegue funzioni di rete ben definite e comunica e interagisce con il livello immediatamente superiore e il livello immediatamente inferiore. I due livelli inferiori 1 e 2 definiscono il supporto fisico della rete ed i relativi task. I livelli superiori definiscono la modalità di accesso delle applicazioni ai servizi di comunicazione ed eseguono task via via sempre più complessi. Ciascun livello fornisce un servizio o esegue un azione che prepara i dati al trasporto in rete verso un altro computer. I livelli sono separati l uno dall altro da confini denominati interfacce attraverso cui vengono passate le richieste e ciascuno di essi utilizza come base gli standard e le attività del livello inferiore. 9