Continua la nostra rubrica "Lezioni Di Ingegneria Informatica" realizzata e diretta dal nostro Ingengnere Informatico Gianfranco Vecchio alias Gianfrix sul forum di TiempoLibreSite.com. Questo articolo è dedicato alle reti, l'articolo è veramente approfondito e da seguire con attenzione, in esclusiva per TiempoLibreSite.com

Una rete di calcolatori è costituita da un insieme di computer collegati tra loro mediante un’infrastruttura che permette lo scambio reciproco di informazioni. Un’infrastruttura è costituita da componenti hardware (cablaggi, ripetitori, hub, switch) e componenti software (sistemi operativi di rete) che forniscono gli strumenti per la gestione della rete stessa.

• Perché implementare una rete?

Le motivazioni per cui può valere la pena implementare una rete sono diverse:

• per permettere lo scambio di informazioni tra i calcolatori in modo rapido ed efficace.
• per condividere risorse, quali potenza di elaborazione, memoria, unità di memorizzazione e periferiche.
• per consentire una gestione centralizzata delle risorse.
• per aumentare la sicurezza del sistema

Risulta evidente che l’implementazione di una rete di calcolatori presenta un gran numero di vantaggi che permottono da un lato di ottimizzare in termini di costi e di semplicità di gestione delle risorse, e dall’altro un incremento dell’efficienza produttiva determinato dall’elevata velocità con cui gli utenti possono attingere alle informazioni necessarie per lo svolgimento della propria attività lavorativa.

• Le reti LAN (Local Area Network)
  

L’importanza del computer risulta evidente soprattutto nel mondo degli affari quando ci si rende conto che per aumentare la potenzialità delle aziende diventa indispensabile disporre di strumenti che agevolino la condivisione delle informazioni. In un primo periodo lo scambio di dati fra gli utenti avviene o stampando il documento utilizzando floppy disk o consentendo a più utenti di accedere allo stesso calcolatore. Grazie all’introduzione delle LAN, i calcolatori sono in grado non solo di comunicare, ma anche di condividere risorse come spazio di memoria o stampanti

• Le reti WAN (Wide Area Network)

In maniera graduale, le reti utilizzate dalle aziende per condividere e scambiare informazioni cominciano ad espandersi arrivando a coprire aree di dimensioni sempre maggiori con calcolatori distribuiti tra vari uffici in filiali distanti centinaia di chilometri. Grazie allo sviluppo delle tecnologie informatiche pian piano risulta possibile realizzare reti di calcolatori che si estendono su aree di grandi dimensioni: le cosiddette WAN. Attraverso le WAN, costituite da più LAN collegate tra loro in vario modo, le aziende riescono a condividere informazioni con i propri collaboratori a livello globale e scambiare dati in tempo reale tra filiali che si trovano da un capo all’altro del pianeta.

Le varie Topologie di rete:

• Topologia a Bus

La topologia a bus, detta anche topologia lineare, rappresenta la struttura più semplice da implementare. E’ costituita da un singolo cavo cui sono collegati da tutti i Pc che costituiscono i nodi della rete.
La trasmissione dei dati in una struttura di questo tipo è limitata a un solo Pc alla volta mentre tutti gli altri restano semplicemente in ascolto. Quando più calcolatori inviano dati contemporaneamente sul supporto fisico si generano conflitti che vengono risolti in modo diverso a seconda della modalità con cui viene gestito l’accesso alla rete.

• Topologia a Stella

In una rete a Stella i calcolatori sono tutti collegati ad un componente centrale chiamato HUB. Quando un calcolatore deve inviare un messaggio sulla rete, il messaggio giunge all’HUB centrale e quindi tutti gli altri Pc direttamente collegati.

• Topologia ad Anello

In una rete che utilizza la topologia ad anello tutti i Pc sono collegati tramite un unico cavo che rappresenta un anello logico. Il segnale viaggia attraverso l’anello in una sola direzione attraverso i computer che costituiscono i nodi della rete fino a raggiungere il Pc di destinazione. Ogni nodo funge da ripetitore del segnale che viene amplificato di passaggio in passaggio. Nelle reti ad anello il metodo utilizzato per la trasmissione dei dati è basato sul concetto di TOKEN (Gettone). Quando un Pc deve inviare dati si impossessa del TOKEN, lo modifica e lo invia insieme al messaggio. I dati viaggiano fino a che non arrivano al computer di destinazione, che, una volta confrontato il proprio indirizzo con quello contenuto nel messaggio, elabora i dati ricevuti, e se necessario, crea un nuovo TOKEN per ritrasmettere dati sulla rete.

Il Protocollo di rete più famoso e utilizzato: il TCP/IP
Il TCP/IP è:

• Protocollo aperto (non proprietario)
• Instradabile (può essere utilizzato per inviare dati attraverso router)
• Molto utilizzato a livello di LAN
• E’ il protocollo standard che viene utilizzato su internet e nelle reti basate su sistemi operativi Microsoft di ultima generazione.

Regole del TCP/IP

• Ogni calcolatore viene identificato sulla rete mediante un indirizzo a 32 bit (4byte) [in linguaggio decimale, un indirizzo IP è costituito da 4 numeri compresi tra 0 e 255 separati da un punto].
• Ad ogni indirizzo IP viene associata una subnet mask anch’essa rappresentata in notazione decimale da 4 numeri compresi tra 0 e 255 separati da un punto che serve per determinare la parte dell’indirizzo IP che identifica la sottorete di appartenenza del calcolatore e la parte che invece identifica il calcolatore stesso in quella particolare sottorete.

Esempio:

Indirizzo IP: 192.168.1.2

Subnet mask: 255.255.255.0

• Perché si parla di stack di protocolli?

Nella pratica, per ridurre la complessità di progetto, le reti sono in generale organizzate a livelli, ciascuno costruito sopra il precedente. Lo scopo di un livello è offrire certi servizi ai livelli più alti, nascondendo i dettagli su come tali servizi siano realmente implementati. Per comprendere i meccanismi basilari di funzionamento del software di rete si può pensare alla seguente analogia umana, nella quale un filosofo indiano vuole conversare con uno stregone africano:

Teoria della Trasmissione

Quando un gruppo di dati viaggia attraverso lo stack di protocolli TCP/IP ogni protocollo aggiunge ai dati veri e propri una serie di informazioni di controllo. Il pacchetto, comprensivo delle informazioni addizionali, assume diverse denominazioni a seconda del livello di stack TCP/IP. Il segmento rappresenta l’unità di trasmissione base del protocollo TCP, contiene l’informazione TCP e i dati delle applicazioni Il messaggio costituisce l’unità base di trasmissione dei protocolli non orientati alla connessione come: ICMP UDP IGMP. Il datagramma è l’unità di trasmissione base del protocollo IP, è formato da un’intestazione IP e dati di livello trasporto. Il frame rappresenta l’unità di trasmissione collegata al livello di interfaccia di rete. È composto da un’intestazione relativa all’interfaccia di rete e da dati di livello IP. Le informazioni non vengono trasmesse sulla rete in un unico blocco ma vengono suddivise in pacchetti che possono arrivare a destinazione seguendo percorsi diversi e in tempi diversi. Una volta giunti a destinazione, vengono poi riassemblati in modo tale da ottenere la struttura originale. Perché i dati non vengono trasmessi in modalità unitaria ma si preferisce scomporli in pacchetti? I motivi per cui nelle comunicazioni di rete si utilizzano i pacchetti sono molteplici. Innanzitutto per rendere possibile l’utilizzo contemporaneo della rete da PC evitando situazioni di monopoli inefficaci e poco funzionali. Ad esempio, se un PC inviasse sulla rete un file di grandi dimensioni in un unico blocco, per diversi minuti il supporto fisico risulterebbe occupato e quindi inutilizzabile dagli altri calcolatori che magari hanno bisogno di trasmettere solamente brevi messaggi di controllo. In secondo luogo perché in caso di problemi o errori in fase di trasferimento si dovrà ritrasmettere solo una parte di dati e non l’intero file. In generale la divisione in pacchetti permette di ottimizzare il trasferimento delle informazioni e quindi incrementare le prestazioni della rete.

Dopo la teoria, un pò pratica…
Come facciamo a installare e fare funzionare una semplice rete Ethernet? Quali sono i suoi problemi? Innanzitutto, dobbiamo porci la domanda, ma che rete vogliamo creare? Quanti computer abbiamo il bisogno di collegare per interscambiarsi dati e collegarsi a internet?

Dunque, prendiamo in considerazione una semplice rete tra due computer. Ecco cosa ci dobbiamo procurare:

• due schede di rete Ethernet (ricordiamoci che la velocità finale della rete è uguale al min(ScEth1, scEth2)
• un cavo di rete intrecciato (cross) (quello cosiddetto “dritto” lo possiamo usare solo per collegare un pc a uno switch).

Adesso colleghiamo le schede di rete ai pc e in seguito il cavetto, avviamoli e andiamo a configurare i nostri personal computer. Possiamo sia stabilire che siano i pc stessi a decidere quale indirizzo ip assegnarsi (in questo caso si parla di ip dinamici, anche se in realtà è il servizio DHCP che decide tutto questo, è errato parlare di pc che si danno degli indirizzi, ma è per rendere l’idea), sia decidere noi che indirizzi andare ad assegnare(ip statici). Se scegliamo l’assegnazione statica avremo una rete in cui un pc è collegato a internet e l’altro ne sfrutta la connessione. Allora ad esempio una tipica configurazione potrebbe essere la seguente:

Pc con connessione a Internet (Server):

IP: 192.168.1.2
Subnet Mask: 255.255.255.0

Pc che sfrutta la connessione dell’altro (Client):

IP: 192.168.1.3
Subnet Mask: 255.255.255.0

Gateway: 192.168.1.2

DNS preferito: 192.168.1.2

Se abbiamo invece un router o uno switch, allora qui possiamo utilizzare sia un cavetto crossed che un cavo dritto. A questo punto dobbiamo andare a controllare le impostazioni del nostro apparato. Se abbiamo un router che fa pure da modem, possiamo accantonare il nostro piccolo modem adsl fornitoci dal gestore telefonico e possiamo configurare il tutto dentro il router; altrimenti andiamo a collegare il nostro modem all’apposita porta del router e configuriamo la rete come sopra (abbiamo lo stesso due strade da poter utilizzare, conf. dinamica o statica). Adesso in tutti i pc andiamo a mettere come gateway l’ip del modem, se abbiamo un router che non fa da modem, o del router-adsl.

Realizzato Da Gianfranco Vecchio In Esclusiva Per TiempoLibreSite.com