Rete di computer: differenze tra le versioni
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[[File:First Web Server.jpg|thumb|Il computer
Una '''rete di computer'''
== Descrizione ==
[[File:Internet Connectivity Distribution & Core.svg|
La rete fornisce un servizio di trasferimento dati, attraverso comuni funzionalità di [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmissione]] e [[ricezione]], ad una popolazione di utenti distribuiti su un'area più o meno grande. Esempi di rete informatica sono le reti [[Local Area Network|LAN]], [[Wireless LAN|WLAN]], [[Wide Area Network|WAN]] e [[Global Area Network|GAN]] la cui interconnessione globale dà vita alla Rete [[Internet]].
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=== Vantaggi e problemi di una rete internet ===
[[File:Arpanet_1974.svg|thumb|[[Arpanet]] nel 1974]]▼
{{vedi anche|Internet}}
▲[[File:Arpanet_1974.svg|thumb|[[Arpanet]] nel 1974]]
La costruzione delle prime reti risale al 1969 quando viene creato il primo nodo di IMP (Interface Message Processor) dell'[[ARPANET]] a UCLA . La tecnologia delle reti e la sua successiva diffusione in giro per il mondo ha permesso rivoluzionari sviluppi nell'organizzazione delle risorse di calcolo e nella distribuzione di dati e risorse in giro per il mondo grazie alle dorsali oceaniche in fibra ottica.▼
▲La costruzione delle prime reti risale al 1969 quando viene creato il primo nodo di IMP (Interface Message Processor) dell'[[ARPANET]] a UCLA
Si possono indicare almeno quattro punti di forza di una rete dati distribuita rispetto alla concentrazione di tutto su un singolo dispositivo e in un singolo luogo:▼
▲Si possono indicare almeno quattro punti di forza di una rete dati distribuita rispetto alla concentrazione di tutto su un singolo dispositivo e in un singolo luogo:
# ''fault tolerance'' (resistenza ai guasti): grazie alla ridondanza dei dati il guasto di una macchina non blocca tutta la rete, ed è possibile sostituire il computer guasto facilmente e in lasso di tempo breve (la componentistica costa poco e un'azienda può permettersi di tenere i pezzi di ricambio in magazzino);
# ''economicità'': come accennato sopra, hardware e software per computer costano meno di quelli per un singolo mainframe;
# ''gradualità della crescita e flessibilità ([[scalabilità]])'': l'aggiunta di nuovi nodi e terminali a una rete già esistente e la sua espansione sono semplici e poco costose;
# ''facilità di accesso ai dati'': ovunque ci si trovi nel mondo i dati salvati sui sistemi connessi a internet sono sempre accessibili e disponibili con tempi di attesa in media molto brevi.
Tuttavia una rete mostra alcuni punti deboli:
# ''scarsa sicurezza'': un malintenzionato può avere accesso più facilmente ad una rete di computer: quando un virus infetta un sistema della rete questo si propaga rapidamente agli altri, l'opera di individuazione e rimozione della minaccia può risultare lunga e difficile;
# ''alti costi di costruzione e di manutenzione'': creare una infrastruttura di rete è molto complicato e costoso in quanto richiede molto lavoro, depositare i cavi, costruire centraline e centrali di commutazione;
# furto dei dati: se i dati non sono criptati possono essere rubati da chi li intercetta sulla connessione (sniffing);
# impersonificazione: senza fattori di autenticazione un qualsiasi utente della rete si può spacciare per qualcun altro.
== Tipi di reti ==
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=== Classificazione in base all'estensione geografica ===
A seconda dell'estensione geografica, si distinguono diversi tipi di reti:
* si parla di ''rete locale'' o [[Local Area Network|LAN]] (''Local Area Network'') se la rete si estende all'interno di un edificio o di un comprensorio, con una estensione nell'ordine del centinaio di metri<ref>{{Cita libro|nome=Andrew S.|cognome=Tanenbaum.|titolo=Computer Networks.|url=https://www.worldcat.org/oclc/1002631571|accesso=2018-08-10|data=2013|editore=Pearson India|OCLC=1002631571|ISBN=933257622X}}</ref>.
* si parla di ''rete universitaria'' o [[Campus Area Network|CAN]] (''Campus Area Network''), intendendo la rete interna ad un campus universitario, o comunque ad un insieme di edifici adiacenti, separati tipicamente da terreno di proprietà dello stesso ente, che possono essere collegati con cavi propri senza far ricorso ai servizi di operatori di telecomunicazioni. Tale condizione facilita la realizzazione di una rete di interconnessione ad alte prestazioni e a costi contenuti.
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=== Classificazione in base al canale trasmissivo ===
==== Reti locali ====
{{vedi anche|Local Area Network}}
[[File:Schema_di_una_LAN.png|thumb|Schema di una [[LAN]]]]
Le [[Local Area Network|reti locali]] (''Local Area Network'' o LAN) vengono realizzate tipicamente
==== Reti pubbliche ====
[[File:T-DSL_Modem.jpg|thumb|[[Modem]] [[ADSL]]]]▼
[[File:XDSL_Connectivity_Diagram_en.svg|thumb|Diagramma della [[rete di accesso]] fino alla [[rete di trasporto]]]]▼
Le reti pubbliche sono gestite da operatori del settore e offrono servizi di telecomunicazione a privati e aziende in una logica di mercato. Per poter offrire servizi al pubblico, è necessario disporre di una infrastruttura di distribuzione che raggiunga l'intera popolazione.
Per ragioni storiche, parecchie reti pubbliche sono basate sul [[doppino telefonico]] (dette anche [[POTS]], ''Plain Old Telephone System''). Questa tecnologia era stata studiata per supportare il servizio di telefonia analogica, ma data la sua pervasività e gli alti investimenti che servivano per sostituirla è stata adattata al trasporto di dati mediante diverse tecnologie, ad oggi è stata quasi interamente sostituita dalla fibra ottica:
* i [[modem]] per codificare segnali digitali sopra le comuni linee telefoniche analogiche. Il vantaggio di questa tecnologia è che non richiede modifiche alla rete distributiva esistente in quanto
▲[[File:T-DSL_Modem.jpg|thumb|[[Modem]] [[ADSL]]]]
* le reti [[ISDN]] (''Integrated Services Digital Network'') trasmettendo dati e voce su due canali telefonici in tecnologia digitale. Mediante appositi adattatori, è possibile inviare direttamente dati digitali. La tecnologia ISDN, quando è usata per la trasmissione di dati, arriva ad una velocità massima di 128 Kbit/s, senza compressione, sfruttando in pratica due connessioni dial-up in parallelo, possibili solo con determinati provider. La velocità su un singolo canale è invece limitata a 64 Kbit/s. Ci sarebbe un terzo canale
▲* i [[modem]] per codificare segnali digitali sopra le comuni linee telefoniche analogiche. Il vantaggio di questa tecnologia è che non richiede modifiche alla rete distributiva esistente in quanto utilizza la linea telefonica già esistente e trasmette i dati ad una frequenza superiore alla banda telefonica che arriva a 4KHz. Sono necessari due modem ai due capi di una connessione telefonica attiva per stabilire una connessione. La velocità è limitata a circa 56 Kbit/s, con l'adozione di modem client e server che supportano la versione [[V92]] dei protocolli di comunicazione per modem. Questo protocollo incorpora funzioni di compressione del flusso di bit trasmesso, quindi la velocità effettiva dipende dal fattore di compressione dei dati trasmessi.
▲* le reti [[ISDN]] (''Integrated Services Digital Network'') trasmettendo dati e voce su due canali telefonici in tecnologia digitale. Mediante appositi adattatori, è possibile inviare direttamente dati digitali. La tecnologia ISDN, quando è usata per la trasmissione di dati, arriva ad una velocità massima di 128 Kbit/s, senza compressione, sfruttando in pratica due connessioni dial-up in parallelo, possibili solo con determinati provider. La velocità su un singolo canale è invece limitata a 64 Kbit/s. Ci sarebbe un terzo canale utilizzato per il segnale ma non per la comunicazione con una capacità di 16 Kbit/s (Esso non viene mai utilizzato per i dati).
* la tecnologia [[ADSL]] (''Asymmetric Digital Subscriber Line'')
▲Utilizzando modem analogici o ISDN, è possibile stabilire una connessione dati diretta tra due qualsiasi utenze della rete telefonica o ISDN rispettivamente.
* la fibra ottica è attualmente
▲[[File:XDSL_Connectivity_Diagram_en.svg|thumb|Diagramma della [[rete di accesso]] fino alla [[rete di trasporto]]]]
▲* la tecnologia [[ADSL]] (''Asymmetric Digital Subscriber Line'') utilizza una porzione della banda trasmissiva disponibile sul doppino telefonico dalla sede dell'utente alla centrale telefonica più vicina per inviare dati digitali. È necessaria l'installazione di nuovi apparati di commutazione nelle centrali telefoniche, chiamati [[DSLAM]], e l'utilizzo di filtri negli impianti telefonici domestici per separare le frequenze utilizzate per la trasmissione dati da quelle per la comunicazione vocale. La loro diffusione sul territorio è limitata dai costi, che la rendono conveniente solo nelle aree maggiormente sviluppate. Durante la connessione tramite ADSL è possibile continuare a utilizzare il telefono, in quanto le frequenze della voce e dei dati non si sovrappongono. Questa tecnologia è inoltre chiamata ''Asymmetric'' in quanto le velocità di download e di upload non sono uguali: in Italia sono tipicamente pari a 4 Mbit/s in download e 512 Kbit/s in upload, ma per certi abbonamenti la velocità di download può arrivare a 12 Mbit/s o anche 20 Mbit/s, usando tecnologie di punta come [[ADSL2+]] e reti di distribuzione in fibra ottica 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. In alcuni casi è anche possibile un'ulteriore riduzione della distanza massima dovuta a interferenze esterne che aumentano la probabilità d'errore. Un'altra limitazione importante è data dall'interferenza "interna", che si verifica quando molte utenze telefoniche sullo stesso cavo di distribuzione utilizzano il servizio ADSL. Questo fa sì che non si possa attivare il servizio ADSL su più di circa il 50% delle linee di un cavo di distribuzione.
▲*la fibra ottica è attualmente utilizzata in più varianti [[FTTx]]: può arrivare fino al cabinet o anche in casa, ha velocità di trasmissione dati che arrivano fino a 1 Gbit/s per gli utenti domestici.<ref>{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=18|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>
==== Reti di trasporto ====
Capacità ancora superiori sono necessarie per trasportare il traffico aggregato tra le centrali di un operatore di telecomunicazioni attraverso quella che è comunemente chiamata [[rete di trasporto]]. Con tecnologie più costose, tipicamente
== Architettura fisica ==
Una rete internet è divisa e gestita da vari [[Internet service provider|ISP]] (compagnie telefoniche) di vario livello in quanto tale divisione è economicamente più vantaggiosa:
# ISP di primo livello (o globali) che controllano il nucleo della rete e sono direttamente connessi agli ISP di pari livello, a loro poi si collegano gli ISP di livello inferiore;
# ISP regionali, fanno da tramite tra gli ISP di primo livello e quelli di accesso;
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=== Topologia di rete ===
{{vedi anche|Topologia di rete}}
[[File:NetworkTopologies.png
La [[topologia di rete]] è il modello geometrico ([[grafo]]) finalizzato a rappresentare le relazioni di [[connessione (informatica)|connettività]], fisica o logica, tra gli elementi costituenti la rete stessa (detti anche ''nodi''). Il concetto di topologia si applica a qualsiasi tipo di [[rete di telecomunicazioni]]: [[rete telefonica|telefonica]], rete di computer, [[Internet]].
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In ogni rete di grandi dimensioni (WAN), è individuabile una ''sezione di accesso'', che dà vita alla ''rete di accesso'', e una ''sezione di trasporto'', che dà vita alla ''rete di trasporto''.
La [[rete di accesso|sezione di accesso]] ha lo scopo di consentire l'accesso alla rete da parte dell'utente, e quindi di solito rappresenta una sede di risorse ''indivise'' (Si pensi ai collegamenti ADSL commerciali: La porzione di cavo che ci collega alla centrale è un [[doppino telefonico]],
La [[rete di trasporto|sezione di trasporto]] è quella che ha il compito di trasferire l'informazione tra vari nodi di accesso,
=== Componenti hardware ===
{{vedi anche|Dispositivo di rete}}
[[File:Switch-schematic-image.svg|thumb|Simbolo di uno [[switch]] negli schemi di rete]]
Principali componenti [[hardware]] detti anche [[Dispositivo di rete|dispositivi di rete]]:<ref name=":0">{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=3|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>▼
▲Principali componenti [[hardware]] detti anche [[Dispositivo di rete|dispositivi di rete]]:<ref name=":0">{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=3|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>
* [[
* [[
* [[
* [[
* [[
* [[
* [[
* [[proxy]]
* [[Network address translation|nat]] I componenti [[software]] di una rete sono detti [[protocollo di rete|protocolli di rete]]. Potete trovarne una lista [[protocollo di rete#Elenco di protocolli di rete secondo ISO/OSI|qui]].
Solitamente, nel gergo dei progettisti di rete, con la dizione ''apparati di rete'' s'intendono i dispositivi dell'infrastruttura a supporto di server e cablaggio, considerati essenziali. In reti che supportano [[Dominio (informatica)|domini]] complessi,
=== Tecnologie trasmissive ===
[[File:Pkuczynski_RJ-45_patchcord.jpg|thumb|[[Cavo elettrico|Cavi]] e [[connettore elettrico|connettori]] [[Ethernet]]]]
* [[Doppino telefonico]]
* [[Cavo Ethernet]]
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== Architettura logica ==
=== Architettura client-server ===
{{vedi anche|Protocollo di rete|
[[File:Client-server-model.svg|thumb|Schema di [[Sistema client-server|architettura Client-Server]]]]
Spesso le reti informatiche sono organizzate sotto un'architettura [[client-server]] dove il [[client]] istanzia una richiesta di servizio al [[server]] per usufruire di risorse condivise tra tutti gli utenti della rete. I client sono solo in grado di inviare richieste ai server e questi ultimi solo di comunicare tra di loro e di rispondere ai client.<ref>{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=84|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>
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{{vedi anche|Modello OSI|TCP/IP}}
[[File:Application_Layer.png|thumb|Stack protocollare]]
Una rete di calcolatori è strutturata a livello logico-funzionale in una tipica [[architettura di rete]] cioè con uno [[protocollo di rete|stack protocollare]] per l'espletamento dell'insieme delle funzionalità di rete. I vari protocolli servono a gestire specifiche funzionalità della rete nei suoi vari livelli in modo che tutto funzioni correttamente. Ciò serve a permettere una corretta comunicazione tra dispositivi anche molto diversi tra loro.
La rete è divisa in 5 livelli (dal più alto al più basso):<ref>{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=48|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>
* livello 5: ''applicativo'', i protocolli di livello applicazione sono distribuiti su più sistemi periferici e permette alle applicazioni presenti su questi sistemi di comunicare tra loro scambiandosi messaggi;
* livello 4: ''trasporto'', implementa i protocolli che si occupano del trasferimento del messaggio e della loro frammentazione in pacchetti. I principali protocolli sono il TCP e l'UDP;
* livello 3: ''rete'', implementa il protocollo IP che si occupa dell'[[instradamento]] e dell'[[inoltro]] dei datagrammi (o pacchetti) da un host a un altro tramite degli appositi algoritmi di routing;
* livello 2: ''linea (o collegamento)'', i servizi forniti da questo livello dipendono dallo specifico protocollo
* livello 1: ''fisico'', si occupa dell'invio e della lettura dei singoli bit delle trame.
=== Protocolli di trasmissione ===
[[File:TCP Header.png|
▲==== TCP (Trasmission Control Protocol) ====
{{vedi anche|Transmission Control Protocol}}
Il servizio [[Transmission Control Protocol|TCP]] (di livello 4, trasporto) è di tipo connection-oriented (tra mittente e destinatario viene instaurata una connessione prima di procedere alla trasmissione dei dati). Fornisce un controllo sulla congestione della rete regolando la quantità dei dati trasmessi istante per istante per impedire di sovraccaricare la rete. Con controllo di flusso il trasmettitore invia tanti dati quanti il ricevitore è in grado di ricevere. Controllo d'errore, in caso di errori o perdita dei dati questi ultimi vengono ritrasmessi.<ref>{{Cita libro|autore=James F. Kurose|wkautore=Keith W. Ross|titolo=reti di calcolatori e internet|p=218|ISBN=9788891902542B}}</ref>
==== UDP (User Datagram Protocol) ====
{{vedi anche|User Datagram Protocol}}
[[File:Header of UDP.jpg|
Il servizio [[User Datagram Protocol|UDP]] (di livello 4, trasporto) è di tipo connectionless (invio i dati senza aver instaurato una connessione con il destinatario). Questo servizio non è affidabile in quanto non fornisce garanzie riguardo alla corretta ed effettiva consegna dei messaggi (chiamati datagram), non esegue alcun tipo di controllo di flusso e congestione.<ref>{{Cita libro|autore=James F. Kurose|wkautore=Keith W. Ross|titolo=reti di calcolatori e internet|p=187|ISBN=9788891902542B}}</ref>
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==== IP (Internet Protocol) ====
{{vedi anche|Internet Protocol}}
L'IP (di livello 3, rete) si occupa della multiplazione dei pacchetti, ovvero scrittura e lettura degli indirizzi IP del mittente e del destinatario. Il suo sistema di trasmissione è best-effort, ovvero fa il possibile perché i pacchetti giungano a destinazione ma non offre alcun tipo di garanzia e controllo d'errore, controlla solo che gli indirizzi non siano danneggiati. Viene anche implementato il TTL (Time To Live) ovvero il tempo di vita del pacchetto espresso in numero massimo di router che il pacchetto può attraversare prima di essere scartato.<ref>{{Cita libro|titolo=Reti di calcolatori e Internet|p=312|ISBN=9788891902542 B}}</ref>
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{{vedi anche|Commutazione di pacchetto|Router|Switch}}
[[File:Router.svg|thumb|Simbolo del [[router]] negli schemi di rete]]
I [[router]] sono apparati fondamentali della rete che permettono la connessione di più host tra di loro e tra reti diverse. Un router possiede più interfacce di rete, anche diverse tra loro, ed è implementato fino al livello 3 ovvero il livello di trasporto. Questo apparato di rete (o nodo) tramite il routing permette a due nodi, non collegati direttamente, di comunicare tra di loro mediante la collaborazione di altri nodi. Si avvale di una tabella di routing e relativi algoritmi per determinare il percorso ideale per l'inoltro dei pacchetti. Per eseguire l'inoltro dei pacchetti il router dispone di più [[buffer]] (di ingresso e di uscita) dove vengono salvati in modo temporaneo i dati. Dalla porta in ingresso viene letta la destinazione del pacchetto, il processore del router tramite la tabella di routing decide la porta di uscita, il pacchetto viene trasferito dal buffer di ingresso a quello di uscita per essere trasmesso.
=== Architettura peer-to-peer ===
{{vedi anche|Peer-to-peer}}
[[File:P2ptv.PNG|thumb
In questa architettura tutti i dispositivi connessi alla rete hanno le stesse capacità, tutti possono inviare e ricevere dati comunicando con gli altri peer. Vi è un server che tiene una lista aggiornata di tutti i computer connessi in modo tale che chi si connette è in grado di iniziare subito a comunicare con i peer adiacenti. Una particolare politica adottata da questo sistema è scaricare per primi i dati più rari per poi procedere a scaricare i dati più facilmente reperibili.<ref>{{Cita libro|cognome=Kurose, James F.|cognome2=Capone, Antonio.|cognome3=Gaito, Sabrina.|titolo=Reti di calcolatori e internet : un approccio top-down|url=https://www.worldcat.org/oclc/1020163385|accesso=2019-05-17|edizione=7. ed|data=2017|editore=Pearson|p=85|OCLC=1020163385|ISBN=9788891902542}}</ref>
== Simulatori di rete ==
* [[Cisco Systems|CISCO Packet Tracer]] (applicazione locale, software proprietario)
* [[Juniper Networks|Juniper vLabs]] (applicazione web, software proprietario)
* Netkit, [[GNS3]] (distribuzione Linux, software libero)
* Imunes (eseguibile in [[Virtualizzazione a livello di sistema operativo|container]] Linux e FreeBSD, software libero)<ref>{{Cita web|lingua=en|url=https://github.com/imunes/imunes.git|titolo=Imunes|sito=github.com}}</ref>
== Note ==
Line 172 ⟶ 181:
== Voci correlate ==
{{
* [[Berkeley Open Infrastructure for Network Computing]]
* [[Dominio (informatica)]]
Line 193 ⟶ 202:
* [[Teleelaborazione]]
* [[Scheda di rete]]
{{
== Altri progetti ==
{{interprogetto|etichetta=reti di computer|preposizione=sulle}}
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
*[https://www.techopedia.com/definition/25597/computer-network Techpedia, computer network]
{{Controllo di autorità}}
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