Hardware Di Rete

Lezione 1 - Le tecnologie di trasmissione e l’hardware di rete.

Alla base delle reti (al livello 0, come diremo più avanti) c’è l’hardware di rete: è l’insieme di tutti i componenti fisici che, messi assieme, danno vita ad una rete.

Trasmissione

Innanzitutto, è necessario distinguere due principali tecnologie di trasmissione:

  • tecnologie broadcast
  • tecnologie point-to-point

Point-to-point

Le reti point-to-point connettono i computer a coppie. Per far comunicare due macchine si devono inviare pacchetti di dati che, talvolta, devono attraversare altri elaboratori prima di giungere a destinazione.

Per raggiungere una destinazione, spesso, sono disponibili diverse strade (route), con tempi di percorrenza differenti. È proprio ciò che accade quando dobbiamo spostarci da un luogo ad un altro: possiamo scegliere molte strade per raggiungere la nostra meta.

Quando la comunicazione punto-a-punto coinvolge esattamente un mittente e un destinatario si parla di unicasting.

Broadcasting e multicasting

Al contrario, in una rete broadcast il mezzo di comunicazione è condiviso e ogni host riceve tutti i pacchetti. Il mittente imposta un campo indirizzo, che viene esaminato da ogni computer; se corrisponde al proprio, lo processa; in caso contrario, lo scarta: elaborarlo occuperebbe inutilmente delle risorse (a meno che il proprietario non sia un hacker 😳 per questo, più avanti esamineremo i protocolli che proteggono le comunicazioni broadcast).

Se i destinatari sono tutti i computer sulla rete si parla di broadcasting. Se, invece, si “punta” solo ad un loro sottoinsieme, si parla di multicasting.

Dimensioni

Le reti possono essere classificati sulla base di molti parametri. Uno dei più frequentemente usati prende in considerazione le loro dimensioni:

DimensioneLocazioneNome
1 mMetro quadroPersonal Area Network
10 mStanzaLocal Area Network
100 mEdificioLocal Area Network
1 kmCampusLocal Area Network
10 kmCittàMetropolitan Area Network
100 kmStatoWide Area Network
1000 kmContinenteWide Area Network
10000 kmPianetaInternet

PAN e Bluetooth

Le Personal Area Network (abbreviato in PAN) possono essere implementate mediante connessioni cablate. Tipicamente, però, sono realizzate con l’uso della tecnologia Bluetooth.

Si adotta spesso il paradigma Master-Slave, in cui il master dice agli slave quando possono trasmettere, quante informazioni, a chi, con quali intervalli, ecc.

LAN, WLAN e dispositivi

Le Local Area Network (abbreviato in LAN) sono reti locali di piccole o modeste dimensioni, di proprietà privata.

Negli ultimi vent’anni si sono diffuse, crescendo costantemente in popolarità, le Wireless LAN (WLAN); le vedremo molto dettagliatamente in un prossimo articolo 😉. La grande adozione delle WLAN è da ricercare, principalmente, nella loro semplicità di utilizzo e di setup, così come nel costo contenuto e nelle sempre crescenti performance.

Ogni host, grazie ad un'antenna radio, si connette ad un Access Point (AP), ad un router wireless o ad una base station.

WiFi (802.11)

Lo standard di connessione per le WLAN è il famosissimo WiFi. Questo termine è divenuto così celebre, nel tempo, che ormai indica, per antonomasia, tutte le reti casalinghe o pubbliche - anche quando si usano altre tecnologie; chi non ha mai chiesto all’amico: “Mi dai la password del WiFi?” o “Mi presti il tuo WiFi?”.

Lo standard di connessione, dicevo, è conosciuto popolarmente come WiFi. Il suo “nome tecnico”, però, è IEEE 802.11. “WiFi” è certamente più user-friendly di “IEEE 802.11” 😁.

Ethernet

Sebbene le WLAN siano ormai diffuse capillarmente, in ambiente professionale trovano ancora largo impiego le tecologie cablate. La più famosa è certamente Ethernet, standard conosciuto anche come IEEE 802.3.

Per queste reti cablate si usano i cosiddetti switch, che interconnettono i computer. Ogni switch ha diverse porte, ognuna delle quali si può connettere ad un host.

Si possono connettere tra loro più switch, così da ampliare la rete con semplicità. Con così tanta semplicità, in effetti, che si possono creare dei loop: fortunatamente gli ideatori del protocollo hanno previsto anche questo caso, riuscendo ad arginarlo via software (bravi, eh?! 😏).

VLAN

Una LAN fisica, a volte, può essere troppo grande o poco rappresentativa della struttura di un’organizzazione. Per questo motivo si può suddividere in più LAN logiche, sfruttando le VLAN (Virtual LAN).

Ogni porta degli switch, tipicamente, è taggata con un colore (esatto: blu, rosso, verde, ecc.), così che possa ricevere solo i pacchetti con il “colore” corrispondente.

MAN

Le reti che si estendono su una città, invece, sono dette Metropolitan Area Network (abbreviato in MAN).

La TV via cavo è una delle MAN più diffuse, almeno negli Stati Uniti, ma non è l’unica. In Italia, ad esempio, troviamo delle reti basate su standard IEEE 802.16, soprannominato WiMAX (da non confondere con “WiFi”!).

WAN

Reti ancora più grandi sono le Wide Area Network (accorciato in WAN), che si estendono su un intero Stato o, addirittura, su un continente. Eh già, sono proprio enormi! 😲

Host

Gli smartphone, i tablet e i computer degli utenti si chiamano, convenzionalmente, host. Il resto della rete (ossia la parte di comunicazione) si chiama, banalmente, communication subnet.

Subnet

Nelle subnet, tipicamente, ci sono due elementi:

  • elementi di trasmissione;
  • elementi di switch.

Switch

Gli switch sono computer altamente specializzati che connettono due o più linee. Al giorno d’oggi, vengono spesso chiamati router, ma i due termini rappresentano apparati diversi (anche se in alcuni contesti, in realtà, si riferiscono allo stesso apparecchio).

ISP

Per connetterci ad Internet abbiamo bisogno di un intermediario: ci appoggiamo a reti di proprietà di e gestite da terzi. Per accedervi sfruttiamo i cosiddetti Internet Service Provider (acronimo: ISP), che ci fanno accedere alla loro rete (ISP Network). Le ISP Network sono tra loro interconnesse.

Algoritmi di routing

Spesso due router che devono comunicare non hanno un modo diretto di farlo, ma devono passare per altri router. I percorsi possono essere moltissimi, perciò servono degli algoritmi di routing che permettano di trovare il migliore.

Questo concetto è simile a quello applicato dai navigatori (Google Maps, Apple Maps, Waze, Sygic, Tom Tom, Garmin, ecc.): noi impostiamo una destinazione e il navigatore si occupa di calcolare il percorso migliore. Attenzione, però: la definizione di “percorso migliore” non è scontata e verrà approfondità più avanti.

Internetwork

Le persone connesse ad una rete vogliono poter comunicare con le persone connesse ad un’altra rete. Le varie reti, perciò, devono essere interconnesse: si parla di internetwork o internet. Ci tengo a sottolineare l’utilizzo della “i” minuscola: “Internet”, con la “I”, è la rete delle reti ed è una internetwork specifica; “internet”, con la “i”, è una qualsiasi rete formata da più reti. È necessario prestare attenzione per non “cadere in inganno” 😉.

Gateway

Per connettere due reti differenti si usano i gateway, che si occupano della traduzione sia in termini di hardware che di software.

Hardware di rete e categorizzazione

Questa seconda lezione del corso prosegue la panoramica generale iniziata nella precedente lezione. Prima di addentrarmi nei dettagli, infatti, ho preferito esplorare i concetti principali che possono aiutare a comprendere più semplicemente tutto il resto.

Tutti, infatti, veniamo a contatto con diverse reti quotidianamente. Spesso, però, non conosciamo il significato corretto dei termini che usiamo o che leggiamo: con quest’articolo, quindi, ho cercato di chiarire i principali, cosicché quanto vedremo nelle prossime lezioni non crei confusione.

Nella prossima lezione inizieremo ad esplorare il software di rete e la gerarchia dei protocolli 🤩.