rev.00 16 aprile 2013 V ITI INFORMATICA CORSO DI SISTEMI a.s. 2010/11 MODULO 4 (INTEGRAZIONE_01) Le reti informatiche: Classificazioni, Elementi costruttivi e Protocolli U.D.4.1 – Definizioni di reti informatiche e loro attributi U.D.4.2 – Tipologie (LAN, MAN, WAN) U.D.4.3 – Topologie (a bus, ad anello semplice o doppio, a stella, a maglia) U.D.4.4 – Analisi delle reti più diffuse: Internet, Ethernet, Intranet U.D.4.5 – Mezzi trasmissivi: classificazioni U.D.4.6 – Mezzi trasmissivi elettrici U.D.4.7 – Mezzi trasmissivi ottici U.D.4.8 – Mezzi trasmissivi wireless U.D.5.1 – Definizione di protocollo in generale e di rete U.D.5.2 – Modello ISO/OSI: analisi e studio dei livelli inferiori e problemi annessi U.D.5.3 – Modello ISO/OSI: analisi e studio dei livelli superiori e problemi annessi U.D. 5.4 – Protocollo TCP/IP: analisi e studio dei vari strati U.D. 5.5 – Tecnologie Web U.D. 5.6 – Modello server-client e peer to peer U.D. 5.7 – WWW e internet U.D. 5.8 – Indirizzi di rete e maschere Obiettivi del modulo: Conoscere gli attributi di una rete, conoscere in linea di massima le reti informatiche più utilizzate. Saper distinguere i vari messi trasmissivi e saper individuare quello più idoneo per i vari impieghi. Conoscere i protocolli di rete più diffusi, saper distinguere le analogie e differenze dei protocolli ISO/OSI con TCP/IP. Conoscere le varie tecnologie e servizi realizzati per il Web; saper distinguere i vari indirizzi di rete e le relative submask. Applicazioni pratiche: Esempi di cablaggio strutturato.
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rev.00 16 aprile 2013
V ITI INFORMATICA
CORSO DI SISTEMI
a.s. 2010/11
MODULO 4 (INTEGRAZIONE_01)
Le reti informatiche: Classificazioni, Elementi costruttivi e Protocolli
U.D.4.1 – Definizioni di reti informatiche e loro attributi
U.D.4.2 – Tipologie (LAN, MAN, WAN)
U.D.4.3 – Topologie (a bus, ad anello semplice o doppio, a stella, a maglia)
U.D.4.4 – Analisi delle reti più diffuse: Internet, Ethernet, Intranet
U.D.4.5 – Mezzi trasmissivi: classificazioni
U.D.4.6 – Mezzi trasmissivi elettrici
U.D.4.7 – Mezzi trasmissivi ottici
U.D.4.8 – Mezzi trasmissivi wireless
U.D.5.1 – Definizione di protocollo in generale e di rete
U.D.5.2 – Modello ISO/OSI: analisi e studio dei livelli inferiori e problemi annessi
U.D.5.3 – Modello ISO/OSI: analisi e studio dei livelli superiori e problemi annessi
U.D. 5.4 – Protocollo TCP/IP: analisi e studio dei vari strati
U.D. 5.5 – Tecnologie Web
U.D. 5.6 – Modello server-client e peer to peer
U.D. 5.7 – WWW e internet
U.D. 5.8 – Indirizzi di rete e maschere
Obiettivi del modulo: Conoscere gli attributi di una rete, conoscere in linea di massima le reti informatiche
più utilizzate. Saper distinguere i vari messi trasmissivi e saper individuare quello più idoneo per i vari
impieghi. Conoscere i protocolli di rete più diffusi, saper distinguere le analogie e differenze dei protocolli
ISO/OSI con TCP/IP. Conoscere le varie tecnologie e servizi realizzati per il Web; saper distinguere i vari
indirizzi di rete e le relative submask.
Applicazioni pratiche: Esempi di cablaggio strutturato.
V ITI INFORMATICA – CORSO DI SISTEMI – a.s. 2012/13 MODULO 04 – Le reti informatiche
1.2. Il modello Client/Server ......................................................................................................................... 7
1.3. La tecnologia di trasmissione ............................................................................................................... 8
1.4. Tipologie di rete .................................................................................................................................... 9
1.4.1. Reti geografiche e reti locali ............................................................................................................. 9
1.4.2. Reti locali .......................................................................................................................................... 9
1.4.3. Reti geografiche ............................................................................................................................... 9
1.4.4. Reti metropolitane .......................................................................................................................... 10
1.5. Attributi di una rete ............................................................................................................................. 11
1.6. Le topologie di reti .............................................................................................................................. 12
1.6.1. Reti a bus ....................................................................................................................................... 13
1.6.2. Reti a stella .................................................................................................................................... 13
1.6.3. Reti ad anello ................................................................................................................................. 14
1.6.4. Reti a maglia .................................................................................................................................. 15
1.7. I componenti della rete ....................................................................................................................... 17
1.8. Analisi delle reti più diffuse ................................................................................................................. 20
1.8.1. Reti paritetiche ............................................................................................................................... 20
1.8.2. La commutazione ........................................................................................................................... 22
1.8.3. Reti a commutazione di pacchetto ................................................................................................. 22
1.8.4. Tipi di connessione ......................................................................................................................... 23
1.8.5. La rete ATM ................................................................................................................................... 23
1.8.6. La rete intranet ............................................................................................................................... 24
1.8.7. La rete Ethernet.............................................................................................................................. 25
1.9. Gli standard digitali per le reti pubbliche ............................................................................................. 25
1.9.1. ISDN (Integrated service Digital Network) ...................................................................................... 25
1.9.2. ADLS (Asymmetrical Digital Subscriber Line) ................................................................................ 26
2.5.1. Wirless LAN ................................................................................................................................... 34
3. PROTOCOLLI DI RETE ..................................................................................................................... 36
3.1. Protocolli di comunicazione TCP/IP .................................................................................................... 36
3.2. L’architettura di rete TCP/IP ............................................................................................................... 38
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3.3. Gli indirizzi IP ...................................................................................................................................... 42
3.4. Modello ISO/OSI ................................................................................................................................. 43
3.4.1. Livello fisico (Physical layer) .......................................................................................................... 44
3.4.2. Livello di collegamento dati (Data link layer) .................................................................................. 45
3.4.3. Livello di controllo della rete (Network layer) .................................................................................. 45
3.4.4. Livello del trasporto (Transport layer) ............................................................................................. 46
3.4.5. Livello del trasporto (Transport layer) ............................................................................................. 47
3.4.6. Livello di controllo di presentazione (Presentation layer) ............................................................... 47
3.4.7. Livello di applicazione (Application layer) ....................................................................................... 48
5. Le modulazioni ................................................................................................................................... 51
5.1. Le modulazioni (ESEMPIO 1) ............................................................................................................. 51
6. Componenti della modulazione .......................................................................................................... 52
7. Classificazione delle modulazioni ....................................................................................................... 52
8.3. Mod. di Fase ....................................................................................................................................... 54
11. Reti di calcolatori ................................................................................................................................ 58
11.2. Principali finalità: ............................................................................................................................ 59
11.2.1. Condivisione delle risorse ............................................................................................................. 59
11.2.1.2. Programmi ................................................................................................................................ 59
11.2.2.2. Scambio di file ........................................................................................................................... 59
11.2.3. Miglioramento dell’affidabilità del sistema complessivo ................................................................ 59
11.2.3.1. Risorse alternative .................................................................................................................... 59
11.2.3.2. Replica dei dati ......................................................................................................................... 59
11.3. Classificazione delle reti ................................................................................................................. 59
14.2. Condivisione di un canale di trasmissione ...................................................................................... 66
15. Le reti geografiche .............................................................................................................................. 66
15.1. Strategie di instradamento ............................................................................................................. 67
15.1.1. Commutazione di circuito (circuit switching): ................................................................................ 67
15.1.2. Commutazione di pacchetto (packet switching): ........................................................................... 67
15.2. ISDN (Integrated Services Digital Network) ................................................................................... 68
15.4. ATM (Asynchronous Transfer Mode) ............................................................................................. 68
16. Reti locali ............................................................................................................................................ 68
16.2. Differenze fra le diverse tipologie di LAN ....................................................................................... 68
16.3. Mezzi di trasmissione ..................................................................................................................... 69
16.4. Topologie di rete............................................................................................................................. 69
17. I metodi di accesso ............................................................................................................................. 70
17.1. Nelle reti broadcast è necessario: .................................................................................................. 70
17.2. Metodi di accesso ........................................................................................................................... 70
17.2.1. Tecniche a contesa: Ethernet ....................................................................................................... 71
17.2.2. Tecniche senza contesa: protocolli a gettone (token) ................................................................... 71
17.3. Confronto dei metodi di accesso: ................................................................................................... 71
18. Tipologie di rete .................................................................................................................................. 72
20. Architettura del software di rete .......................................................................................................... 74
20.1. Il trasferimento di dati richiede un alto grado di cooperazione ....................................................... 74
20.2. Protocollo di comunicazione: .......................................................................................................... 74
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20.3. Insieme di protocolli strutturati a livelli ............................................................................................ 74
20.4. Principali compiti del sottosistema di comunicazione: .................................................................... 74
21. Esempio: i due filosofi ......................................................................................................................... 75
22. Il problema .......................................................................................................................................... 75
23. La soluzione ....................................................................................................................................... 75
24. Il modello ISO-OSI .............................................................................................................................. 76
25. Il protocollo TCP/IP ............................................................................................................................. 77
25.1. TCP/IP è un protocollo open standard: .......................................................................................... 78
25.2. Il TCP/IP è indipendente dal modo in cui la rete è fisicamente realizzata: ..................................... 78
25.3. Principi di funzionamento: .............................................................................................................. 78
25.4. Il TCP –Transmission Control Protocol .......................................................................................... 79
25.5.1. Indirizzi IP ..................................................................................................................................... 80
25.5.2. L'analogia con il sistema postale è molto profonda: ..................................................................... 81
25.6. Internet funziona così: .................................................................................................................... 82
25.7. Indirizzi numerici e indirizzi simbolici .............................................................................................. 82
25.9. Operazioni compiute dal calcolatore “mittente”: ............................................................................. 83
25.10. Caratteristiche tipiche dei router: ................................................................................................... 83
26. INTERNET: UNA RETE DI RETI ........................................................................................................ 84
26.1. La rete internet ............................................................................................................................... 84
26.1.1. Le reti ............................................................................................................................................ 86
Protocollo di comunicazione ........................................................................................................................... 89
Classificazione delle reti ................................................................................................................................. 90
26.1.2. Un po’ di storia .............................................................................................................................. 91
26.1.3. Modalità di connessione ............................................................................................................... 94
26.1.4. Le linee dorsali ............................................................................................................................. 96
26.1.5. Le altre reti .................................................................................................................................... 96
Modalità di connessione ................................................................................................................................. 97
Protocollo di comunicazione ......................................................................................................................... 100
Protocollo standard ...................................................................................................................................... 103
26.2.1. Il Transmission Control Protocol (TCP) ...................................................................................... 104
26.2.2. L’internet Protocol (IP) e gli indirizzi di rete ................................................................................. 105
Host number ................................................................................................................................................. 105
Domain name ............................................................................................................................................... 106
26.2.3. La filosofia client-server .............................................................................................................. 108
26.2.4. I protocolli applicativi TCP/IP ...................................................................................................... 109
26.3. L’utilizzo di Internet ....................................................................................................................... 110
26.3.1. Entrare in Internet ....................................................................................................................... 111
26.4. Il servizio più utilizzato: la posta elettronica (e-mail)..................................................................... 115
Protocolli SMTP e POP ................................................................................................................................ 115
Client di posta ............................................................................................................................................... 117
L’indirizzo di posta elettronica ...................................................................................................................... 118
26.4.1. Il client di posta Outlook Express ................................................................................................ 118
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Alcuni consigli pratici .................................................................................................................................... 121
26.4.2. Il servizio free-mail ...................................................................................................................... 121
26.4.3. Il nwesgroup e le mailing list ....................................................................................................... 123
Mailing list ..................................................................................................................................................... 125
26.7. Il Word Wide Web ........................................................................................................................ 130
26.7.1. I programmi client (browser) ....................................................................................................... 132
26.7.2. Internet Explorer ......................................................................................................................... 133
26.8. La ricerca sul Word Wide Web ..................................................................................................... 135
Directory Web ............................................................................................................................................... 135
Motore di ricerca ........................................................................................................................................... 136
Le chiavi di ricerca ........................................................................................................................................ 139
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1. LE RETI INFORMATICHE
1.1. Introduzione
I sistemi di elaborazione si sono evoluti negli ultimi anni verso una maggiore integrazione
con le risorse delle telecomunicazioni, in tal senso il settore applicativo dell’informatica ha preso il
nome di telematica. L’aspetto più importante è rappresentato dalla rete di computer, intendendo
con rete di computer un insieme di sistemi per l’elaborazione delle informazioni messe in
comunicazione tra di loro.
Le reti di calcolatori sono nate nel 1960 come mezzo con cui collegare terminali periferici
ed elaboratori centrali chiamati “Mainframe”. Con lo sviluppo del pc si sono costruite reti di
personal computer ma una rete non potrà mai eguagliare un mainframe visto che esso riesce a
condividere le risorse hardware e software con tutti gli altri sistemi connessi ad esso.
Le singole stazioni di lavoro o workstation, tra loro in collegamento, soddisfano alcune
esigenze degli utenti:
condividere i software
consultare archivi in comune
comunicare dati tra più sistemi
Le reti di computer si sono diffuse perché offrono molti servizi sia al singolo individuo che
alle organizzazioni aziendali. I vantaggi per le aziende principalmente sono:
condivisione delle risorse: si possono rendere disponibili a chiunque programmi e
informazioni anche a distanza di chilometri.
migliore rapporto qualità/prezzo: rispetto ai sistemi centralizzati ci sono più sistemi in
rete che costano meno e condividono solo dati e software non richiedendo un hardware
particolarmente costoso.
miglioramenti hardware: ogni singolo sistema può essere potenziato sempre all’interno
della rete oppure si possono aggiungere nuove postazioni alla rete.
maggiore affidabilità del sistema: se si blocca un pc non vengono bloccati gli altri
terminali che possono continuare a lavorare tranquillamente cosa che non accade nei
mainframe che bloccano tutto.
1.2. Il modello Client/Server
Alla fine degli anni ’70 viene introdotto all’interno delle reti il trasferimento dati mediante il rapporto
client/server basato sui messaggi. L’elaborazione client/server viene realizzata mediante un
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programma (client) che chiede il servizio come l’accesso dati a un computer (server). In generale
per messaggio intendiamo un insieme di caratteri o dati che devono essere trasferiti da un sistema
ad un altro mediante il passaggio in rete.
In una rete di elaboratori troviamo principalmente:
sistemi per l’elaborazione di dati aventi potenza differente;
una rete di comunicazione.
Host: si definisce host (ospitante) un calcolatore destinato ad essere centro di distribuzione di
informazioni per gli utenti della rete.
Client: Si definisce client (cliente) un sistema connesso in rete che utilizza i servizi di rete, messi a
disposizione dagli host.
In una rete locale infatti troviamo un computer destinato ad essere host indicato anche come
server di rete dove risiedono i principali software che devono essere condivisi in rete.
1.3. La tecnologia di trasmissione
Uno degli aspetti particolarmente rilevante nelle reti è sicuramente la tecnologia di trasmissione
che può essere:
Punto-multipunto (broadcast)
Punto-punto (point to point)
Reti Broadcast: Nelle reti con tecnologia “broadcast” vi è un unico canale trasmissivo condiviso
da tutte le stazioni così che il messaggio spedito venga trasmesso a tutti.
Reti Point to Point: Le reti “point to point” sono formate da coppie di computer che dialogano tra
loro per cui un pacchetto può saltare da una coppia all’altra prima di arrivare a destinazione,
spesso il percorso può essere troppo lungo per questo hanno un ruolo fondamentale gli algoritmi di
calcolo del percorso più breve.
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1.4. Tipologie di rete
1.4.1. Reti geografiche e reti locali
L’estensione di una rete fino a poco tempo fa era dipendente dalla distanza dei vari sistemi.
Le reti possono essere suddivise in tre grandi famiglie con caratteristiche, architettura e risorse
fisiche diverse.
1.4.2. Reti locali
LAN (Local Area Network): vengono utilizzate su distanze brevi tra luoghi in uno stesso edificio
o edifici adiacenti. Il loro impiego richiede che esse vengano installate all’interno di una superficie
privata, senza alcun attraversamento di suolo pubblico, utilizzando esclusivamente
apparecchiature e canali privati.
Le tecniche di trasmissione dati sono state sviluppate per consentire il trasferimento di
informazioni, sotto forma codificata, tra terminali periferici ed elaboratori o tra elaboratori posti a
notevole distanza tra loro. I tipi di canali disponibili per realizzare le connessioni tra loro possono
essere assai numerosi e molto diversi tra loro per natura fisica e costo. Le velocità trasmissive
sono comprese tra i 4 Mbps e 100 Mbps (Megabit per secondo).
1.4.3. Reti geografiche
WAN (Wide Area Network): Vengono utilizzate su aree geografiche molto estese, per le quali si
parla di comunicazioni anche dell’ordine di migliaia di chilometri. Il tipo di canale di trasmissione
utilizzato, per motivi di costo, diventa rilevante per cui si dovranno effettuare delle scelte che
garantiscono una trasmissione affidabile. Al problema delle lunghe distanze è collegata la
presenza di dispositivi, che hanno lo scopo di rigenerare o ampliare il segnale che sta viaggiando
lungo la rete. Oltre ad utilizzare i cavi, le reti wan possono utilizzare i satelliti o i ponti radio.
Nel caso dei satelliti ci sono dispositivi che svolgono la funzione di instradatori del segnale (router)
che trasmettono e ricevono con modalità diversa la trasmissione in genere è di tipo “broadcast”.
Nel caso dei ponti radio ogni router sente l’output dei propri vicini e anche in questo caso siamo in
presenza di una rete di tipo “broadcast”.
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1.4.4. Reti metropolitane
MAN (Metropolitan Area Network): Rete di computer delle dimensioni di una città o di una
metropoli. Una caratteristica delle reti Man è la grande velocità di connessione, di solito sono reti di
fibra ottica o altri supporti digitali. Le reti Man sono più estese delle reti Lan ma meno delle reti
Wan. Le velocità trasmissive sono comprese tra i 2 Mbps e i 140 Mbps.
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1.5. Attributi di una rete
Gli attributi che deve possedere una RETE sono:
affidabilità: oggi la tecnologia delle RETI è assolutamente consolidata e consente di
ottenere affidabilità elevatissime, tali da permettere a molti costruttori di produrre schede di
rete locale con garanzia illimitata;
flessibilità: oggi le RETI sono utilizzate per applicazioni molto disparate, dalle RETI di soli
PC all’integrazione PC-Mainframe, fungendo da supporto unificato per più architetture di
rete, tra loro incompatibili ai livelli superiori del livello OSI;
modularità: le RETI possono essere realizzate utilizzando componenti di molti costruttori
diversi, perfettamente intercambiabili;
espandibilità: le RETI sono strutture appositamente concepite per fornire una crescita
graduata nel tempo, secondo le esigenze dell’utente;
gestibilità: la maggior parte delle componenti delle RETI prodotti negli ultimi anni sono
concepiti per essere gestiti mediante accessi remoti utilizzando il protocollo SNMP (Simple
Network Management Protocol).
Alcuni host in una rete sono sistemi dedicati, come printer–server e file–server, senza
interazione diretta con utenti. Le tecnologie attualmente più diffuse per le LAN sono Ethernet e
Token Ring; Ethernet opera a 100 Mbps, milioni di bit al secondo (10 Mbps con le vecchie
schede), mentre Token Ring opera a 4 o a 16 Mbps. Le tecnologie di LAN più recenti, come la
FDDI (Fiber Distributed Data Interface: interfaccia dati distribuita su fibre ottiche), impiega le fibre
ottiche ed ha una velocità di trasferimento dei dati di 1 Gbps. Ogni computer in una LAN ha una
propria scheda d'interfaccia che lo connette all'hardware della rete.
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1.6. Le topologie di reti
Con il termine “topologia” si intende la disposizione degli oggetti fisici nello spazio della rete.
Definire la topologia di una rete significa progettare la configurazione e la posizione dei vari sistemi
collegati alla rete e quindi definire i vari nodi che collegano i vari sistemi.
Due nodi della rete possono essere messi in comunicazione in due modi diversi:
Connessione fisica: quando fra i due nodi è presente un canale fisico che li collega
direttamente.
Connessione logica: quando sfrutta più di una connessione e quindi è impossibile
pensare di collegare fisicamente più nodi.
La combinazione fra collegamenti fisici e logici definisce la topologia di rete. Queste
topologie saranno confrontate tra loro in relazione a tre parametri.
1- Costi iniziali: quanto costa connettere tra loro certi elementi (o nodi).
2- Costi di comunicazione: quanto si impiega a spedire un messaggio dal nodo A al nodo B.
3- Sicurezza di resistenza ai guasti (Fault Tolleranche): se un nodo o un collegamento subisce
un guasto, come si comporta la rete.
TIPOLOGIE DI RETE
Reti a bus
Reti ad anello
Reti a stella
Reti a maglia
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1.6.1. Reti a bus
La rete a bus1 è il metodo più semplice per permettere la connessione tra più computer.
Consiste di un singolo cavo che connette tutti i computer. Quando un host deve comunicare con
un altro host immette sulla rete i propri dati.
Questi dati arrivano a tutti i computer sulla rete e ciascuno di essi quindi, li esamina per individuare
se sono diretti a lui. Se non lo sono le scarta, e così via fino a quando non raggiungono l’host
destinatario. Per il collegamento di host su una rete a bus si utilizzano i connettori BNC. Uno degli
svantaggi di questo tipo di rete, è che la disconnessione di un computer dalla rete può portare al
blocco dell’intera rete. La rete inoltre deve essere sempre terminata da un apposito terminatore,
per impedire che la rete lasciata aperta si blocchi. È probabilmente il tipo di rete più economica ma
supporta un numero limitato di host. La rete a bus è una combinazione di collegamenti multipunto
che realizza la condivisione di un unico supporto trasmissivo.
Pregi:
Rete semplice da realizzare e poco costosa
Difetti:
Ogni computer può intercettare le comunicazioni altrui;
Elevato traffico in tutta la rete;
Sensibile ai guasti;
Difficile trovare il guasto.
1.6.2. Reti a stella
Tipo di Lan centralizzata in cui i nodi, costituiti da stazioni (workstation) di lavoro, sono
collegati a un computer centrale o hub. I costi di collegamento sono più elevati rispetto ad altre
topologie di rete; inoltre, dato che tutti i messaggi passano attraverso l’hub, in caso di un suo
malfunzionamento l’intera rete và fuori uso. Rispetto alla rete a bus ha però il vantaggio che la
disconnessione di un singolo computer non comporta alcun impatto sul buon funzionamento della
rete. La rete a stella è caratterizzata dalla presenza di un solo nodo dal quale partono più linee
punto-punto verso i nodi periferici.
1 Il BUS DATI è la struttura di scambio principale di un computer, è così importante che è diventato
lo strumento per distinguerli tra loro. Il numero di linee (bit) del bus dati viene utilizzato per qualificare il processore a cui appartiene, per chi è frequente parlare di processore a 32 bit o di CPU a 64 bit, intendendo implicitamente la dimensione del suo bus dati. Quindi più grande è il numero di linee del bus dati e maggiore sarà la quantità d’informazione che è possibile scambiare in un colpo solo, per cui la CPU e il computer che la ospita sono più veloci.
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Pregi:
un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri; comunicazioni sicure e difficilmente intercettabili tra un host e l'altro (con l'uso dello switch). basso traffico di pacchetti per gli host (con l'uso dello switch)
Difetti:
elevato traffico sul centrostella; rottura del centrostella con conseguente interruzione delle comunicazioni per tutti gli host.
1.6.3. Reti ad anello
Sono un tipo di rete locale decentralizzata i cui nodi, costituiti da stazioni di lavoro
periferiche condivise e server di file, sono collegati da un cavo chiuso ad anello.Ciò permette una
maggiore velocità di trasferimento (Data Transfer Rate) rispetto una rete a bus, che raggiunge
16Mbps (contro i 10Mbps dello standard Ethernet).Come in una rete a bus, ogni stazione invia i
suoi messaggi a tutte le altre; ogni nodo ha un indirizzo unico, e la sua circuiteria di ricezione
monitorizza costantemente il bus in attesa di messaggi, ignorando quelli inviati agli altri. I dati
viaggiano sulla rete con un metodo chiamato a passaggio di testimone o di gettone (token ring). Il
gettone per trasmettere i dati è unico, ma questo non rallenta la velocità di connessione. Si
consideri che su una rete di circa 400 m il gettone può fare il giro dell’intero anello circa 5.000 volte
in un secondo. La rete ad anello è una rete in cui ogni nodo comunica attraverso un bus a forma di
anello, questi può essere unidirezionale o bidirezionale.
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Pregi:
può coprire distanze maggiori di quelle consentite da altre reti senza l'aggiunta di amplificatori di segnale.
Difetti:
esiste il rischio che gli host possano intercettare comunicazioni altrui; elevato traffico in tutta la rete; il guasto di un host compromette la trasmissione di dati.
1.6.4. Reti a maglia
In questa architettura ogni nodo della rete è connesso direttamente a tutti gli altri. I costi dei
collegamenti non sono minimi e la gestione della struttura è abbastanza complessa, infatti il
numero delle connessioni aumenta in modo quadratico rispetto ai nodi. Il vantaggio fondamentale
riguarda la velocità della comunicazione tra i nodi poiché ogni messaggio riesce a trovare il proprio
destinatario attraversando una sola linea, senza dover decidere il percorso da seguire. Molto alta è
anche la resistenza ai guasti in quanto un’interruzione lungo una linea non causerà mai un
isolamento del nodo ma, al massimo un rallentamento del traffico poiché i suoi messaggi dovranno
seguire dei percorsi alternativi. Un sistema di questo genere offre delle prestazioni molto elevate,
ma anche dei costi notevolissimi: per questo una rete a maglia viene realizzata solo in alcuni casi.
La rete a maglia è una rete che presenta sia connessioni di tipo punto-punto che
multipunto.
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1.7. I componenti della rete
Nodo fondamentale in una rete è il Nodo Server, ossia un elaboratore, con il suo software,
destinato a fornire, agli altri nodi, detti Client, una funzione di condivisione delle risorse disponibili.
Il server deve essere dotato di una buona capacità di calcolo e di una discreta quantità di memoria,
sia centrale che periferica.
Server: è il computer sul quale è installato il sistema operativo di rete. Di solito si usa il
computer più potente della rete.
Client: Si definisce client (cliente) un sistema connesso in rete che utilizza i servizi di rete
messi a disposizione dai server.
Cavi: Sono necessari per collegare le varie periferiche attraverso le schede di rete o le porte
seriali/parallele.
Repeaters (ripetitori): Il ripetitore è un dispositivo che collega due LAN estendendo così la
lunghezza totale della LAN totale. Esso preleva i segnali provenienti da un cavo di LAN, li
rigenera e li trasmette sull’altro cavo di LAN.
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Hub: (letteralmente in inglese fulcro, mozzo, elemento centrale) rappresenta un
concentratore, un dispositivo di rete che funge da nodo di smistamento di una rete di
comunicazione dati organizzata prevalentemente a stella.
Nel caso, molto diffuso, delle reti Ethernet, un hub è un dispositivo che inoltra i dati in arrivo da
una qualsiasi delle sue porte su tutte le altre. Per questa ragione può essere definito anche un
"ripetitore multiporta".
Questo permette a due dispositivi di comunicare attraverso l'hub come se questo non ci fosse,
a parte un piccolo ritardo nella trasmissione. La conseguenza del comportamento dell'hub è
che la banda totale disponibile viene ridotta ad una frazione di quella originaria, a causa del
moltiplicarsi dei dati inviati.
Vi sono tre categorie di Hub:
1. Gli Hub Attivi: (ormai la grande maggioranza dei dispositivi in commercio sono di questo
tipo), essi necessitano di alimentazione, poiché amplificano il segnale affinché non arrivi
troppo debole a destinazione.
2. Gli Hub Passivi: Non fanno la funzione di "amplificatore di segnale", quindi non necessitano
di alimentazione. Si limitano solo a connettere fisicamente i cavi.
3. Gli Hub Ibridi: Sono particolari ed avanzati hub che permettono il collegamento tra più
tipologie di cavo.
Concludendo, l’hub è una apparecchiatura che consente di realizzare le reti a stella
dove tutte le connessioni sono concentrate su un unico punto e lo scopo principale è
quello di collegare più sistemi possibili.
Bridge: è un componente che consente il collegamento tra due reti LAN per ottenerne un'unica e
ottimizzarne il traffico. Fisicamente un bridge può essere costituito da un PC con due schede di
Un tipo di coppia intrecciata è data dalla coppia intrecciata schermata (STP). Diversamente
dagli UTP, i fili degli STP sono ricoperti da uno schermo a lamina metallica.
La schermatura protegge dal rumore, eliminando così questo problema che affligge gli
UTP. Ciò rende gli STP un pò più adatti alla trasmissione dei dati rispetto alla fonia per la quale
erano stati progettati gli UTP. Un fattore negativo degli STP è che la schermatura aumenta il
prezzo del filo che risulta tipicamente più costoso dell’UTP.
La schermatura aiuta anche ad impedire le emissioni di segnali esternamente al filo.
Questo può essere un’importante considerazione per la progettazione in certi ambienti. Inoltre le
regole governative pongono un limite alla quantità di interferenze elettriche che una LAN può
generare.
In sintesi i maggiori vantaggi della coppia intrecciata (schermata o meno) sono i seguenti:
sono ampiamente utilizzate, sono poco costose e di facile installazione. I maggiori svantaggi: sono
più sensibili alle interferenze con altri mezzi trasmissivi e hanno una attenuazione relativamente
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alta e questo limita la massima distanza che il segnale può percorrere prima che debba essere
rigenerato.
2.3. Fibra ottica
Oltre ai doppini e ai coassiali, esistono anche cavi in fibra ottica. La fibra ottica presenta
notevoli vantaggi:
la totale immunità dai disturbi elettromagnetici, non è infatti costituita da
materiale conduttore;
larga banda di utilizzo, si usa per trasmissioni dati ad alta velocità fino a 2 Gb/sec;
bassa attenuazione e diafonia assente (disturbi fra cavi che viaggiano in parallelo);
dimensioni ridotte e costi contenuti.
La fibra ottica è alquanto diversa dai mezzi trasmissivi descritti fin qui. Invece di essere
composta di rame, essa è tipicamente costruita in vetro. Un cavo in fibra ottica è costituito:
dal core
dal cladding
da un rivestimento primario
dalla guaina protettiva
Il core è il nucleo, il cladding è il mantello. Hanno due indici di rifrazione diversi, il primo è
maggiore del secondo, affinché la luce rimanga confinata all'interno del core.
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Il cavo in fibra ottica consiste infatti di una parte centrale in vetro circondata da parecchi
strati di materiali protettivi. Questo cavo trasmette luce anziché segnali elettrici, eliminando così il
problema dell’interferenza elettrica; questo lo rende il mezzo trasmissivo ideale in ambienti che
hanno un’elevata interferenza elettrica. Il cavo in fibra ottica ha la capacità di trasmettere segnali
su distanze maggiori rispetto al cavo coassiale e al twisted pair, ed inoltre consente di trasferire
l’informazione a velocità più elevate.
La fisica delle fibre ottiche è l'ottica geometrica. Molto importante è l'angolo rispetto l'asse
del cavo con cui i raggi luminosi vengono indirizzati all'interno del core. Esiste infatti un angolo
massimo di incidenza, detto angolo critico, al di sotto del quale i raggi vengono totalmente riflessi
dal cladding e rimangono, quindi, all'interno del core.
Le fibre ottiche che consentono a più raggi di entrare sono dette multimodali ed hanno una
dimensione di 50/125 o 62.5/125 micron.
Si chiamano fibre ottiche monomodali le fibre il cui core è sottile per permettere l'entrata
di un solo raggio luminoso proveniente, però, non da un LED come le fibbre ottiche precedenti, ma
da un LASER. La dimensione tipica di una FO monomodale e` di 10/125 micron.
Una sorgente luminosa, tipo un diodo ad missione di luce (LED), è usata per generare
impulsi di luce che vengono trasmessi lungo la fibra. Un sensore, ad esempio un fotodiodo, riceve
poi gli impulsi.
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Gli impulsi luminosi sono successivamente convertiti in segnali elettrici all’interno dei
sistemi o dispositivi connessi alla LAN. L’utilizzo della luce al posto dei segnali elettrici conferisce
alla fibra ottica molte delle sue caratteristiche peculiari.
Il cavo a fibra ottica permette alte velocità di trasmissione, fino a 100 Mbps.
Come conseguenza della maggiore frequenza della luce, le fibre ottiche offrono una
maggiore larghezza di banda (o maggiore capacità di trasmettere informazioni) rispetto al cavo
coassiale o alla coppia intrecciata. Dato che le fibre ottiche sono leggere ed occupano meno
spazio degli altri mezzi trasmissivi, risulta facile installarle e sono ideali per essere messe assieme
in quantità in modo da costituire un fascio che gestisce una grandissima mole di traffico. Le fibre
ottiche hanno minore attenuazione del filo in rame. Questo significa che i segnali luminosi possono
viaggiare più a lungo attraverso le fibre ottiche prima che sia necessario rigenerarli. Il risultato è
che i ripetitori verranno collocati (se necessario) a maggiori distanze fra loro rispetto a quanto
sarebbe necessario con gli altri mezzi trasmissivi.
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2.4. Confronto tra i diversi mezzi di trasmissione
Confronto tra i diversi mezzi di trasmissione
Tipo di cavo Costo Velocità di
trasmissione
(Data Rate) [Mbps]
Sensibilità alle
interferenze
Distante tipiche
Coaxial €€€ 10 migliore 30 – 300 m
Uinshieded Twisted-Pair € 1-10 scarsa 30 m
Shielded Twister-Pair €€ 1-100 buono 30 m
Fiber Optic €€€€ 100 eccellente 1.000 km
Un altro punto a favore dell’uso della luce è che nelle fibre ottiche è molto difficile inserirsi
senza che ciò venga rilevato. Ogni inserzione nel cavo interrompe il flusso luminoso ed è
facilmente rilevabile. Questo fornisce una maggiore sicurezza, rispetto ai cavi elettrici, nei quali
possono essere effettuate inserzioni che non vengono rilevate.
Il maggiore svantaggio delle fibre ottiche è che sono relativamente costose rispetto agli altri
tipi di cavi. Inoltre gli adattatori di rete per le fibre ottiche sono più cari degli adattatori di LAN per gli
altri tipi di mezzi trasmissivi. Le fibre ottiche non sono al momento largamente usate nelle LAN;
quando le fibre ottiche ed i loro componenti di LAN si imporranno maggiormente sul mercato i loro
costi diminuiranno.
Molto comunemente le fibre ottiche sono usate per costituire dorsali ad alta velocità di LAN
per interconnettere più LAN operanti a velocità inferiori.
2.5. Etere
L’etere è ampiamente utilizzato per le trasmissioni radio-televisive e in tempi recenti per la
connessione della telefonia cellulare. Le moderne reti telefoniche e telematiche si appoggiano alle
comunicazioni via satellite per realizzare le connessioni a livello planetario. Questi sistemi hanno il
vantaggio di avere un’estensione mondiale a cui si contrappongono i costi elevati e la complessità
di gestione dei segnali.
2.5.1. Wirless LAN
Non tutte le reti sono connesse attraverso una cablatura; alcune reti sono infatti wireless. Le LAN
di tipo wireless per far comunicare i computer usano segnali radio ad alta frequenza o raggi di luce
infrarossa. Ogni computer deve avere un dispositivo che permette di spedire e ricevere i dati.
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Le reti wireless sono adatte per consentire a computer portatili o a computer remoti di connettersi
alla LAN. Sono inoltre utili negli edifici più vecchi dove può essere difficoltoso o impossibile
installare i cavi. Le reti wireless hanno però alcuni svantaggi: sono molto costose, garantiscono
poca sicurezza, sono suscettibili all’interferenza elettrica della luce e delle onde radio e sono più
lente delle LAN che utilizzano la cablatura.
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3. PROTOCOLLI DI RETE
Un protocollo di rete è un insieme di regole che definisce gli standard che devono essere
rispettati perché due calcolatori possano scambiare dati tra loro. Esistono diversi tipi di protocollo
che si differenziano per diverse caratteristiche. Alcuni protocolli sono “aperti”, cioè non di proprietà
di uno specifico produttore, altri sono “protocolli proprietari”. Di seguito sono riportati alcuni dei
protocolli più comuni.
3.1. Protocolli di comunicazione TCP/IP
Nel campo delle telecomunicazioni, per protocollo di rete si intende un insieme di
sequenze elettriche che devono essere interpretabili da due o più macchine o host2 (computer,
telefono, stampante, ecc...) allo stesso modo per poter instaurare una comunicazione
interpretabile. L'aderenza ai protocolli garantisce che due software in esecuzione su diverse
macchine possano comunicare correttamente, anche se sono stati realizzati indipendentemente.
In parole semplici, un protocollo (di comunicazione) è un insieme di regole che vengono stabilite
per instaurare una comunicazione corretta (un italiano e un cinese potrebbero mettersi d'accordo
nell'utilizzo, ad esempio, della lingua inglese per comunicare).
I seguenti protocolli di comunicazione si basano sul protocollo di rete TCP/IP
TP File Transfer Protocol
TTP Hyper Text Trasmission Protocol
OP Post Office Protocol (attualmente usata la versione POP3)
MTP Simple Mail Transfer Protocol
NTP Network News Transfer Protocol
Il TCP/IP (Trasmission Control Protocol/Internet Protocol) è un protocollo che con l'avvento di
Internet, è diventato ormai uno standard. Questo progetto aveva lo scopo di trovare un sistema di
connessione via rete che in caso di conflitto garantisse il funzionamento anche in caso di
danneggiamento di alcune sue parti. È un sistema molto intelligente, perché non fa un uso
intensivo di broadcast, come il netbeui, e si adatta molto meglio all'uso in reti di grandi dimensioni.
Permette la connessione attraverso sistemi operativi e piattaforme hardware diverse.
2 Si definisce host o end system (terminale) ogni terminale collegato ad Internet o più in generale a una rete. Gli host possono
essere di diverso tipo, ad esempio computer, palmari, dispositivi mobili e così via, fino a includere web TV, dispositivi domestici. L'host è definito in questo modo perché ospita programmi di livello applicativo che sono sia client (ad esempio browser web, reader di posta elettronica), sia server (ad esempio, web server).
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NetBios: Il protocollo NetBios fornisce servizi simili ai servizi Bios 3 forniti dal sistema
operativo. Mentre il Bios del sistema operativo offre servizi per l’accesso a dispositivi locali come
dischi e stampanti, il NetBios fornisce un insieme simile di servizi per l’accesso ai dispositivi
connessi su una Lan.
NetBIOS è un protocollo di livello sessione, sviluppato da IBM e Sytec per la cosiddetta PC-
Network all'inizio degli anni '80. Nonostante sia stato pubblicato solo in un manuale della IBM, è
diventato popolare in quanto altri produttori hanno emulato le funzioni del Netbios permettendo alle
applicazioni di utilizzare i servizi Netbios per lavorare con altre Lan. Ora il NetBios è utilizzato
come un API (Application Program Interface) tra i programmi che vengono eseguiti in ambiente di
rete. Questo rende la rete sottostante trasparente alle applicazioni.
3 il Basic Input-Output System o BIOS è un insieme di routine software, generalmente scritte su ROM, FLASH
o altra memoria RAM non volatile, che fornisce una serie di funzioni di base per l'accesso all'hardware e alle periferiche integrate nella scheda madre da parte del sistema operativo e dei programm
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Il protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol) è stato progettato per riportare
anomalie che accadono nel routing dei pacchetti
3.3. Gli indirizzi IP
Gli indirizzi IP identificano i computer nella rete e sono costituiti da una sequenza di quattro
numeri decimanli aventi ciascuno un massimo di 3 cifre.
Un esempio di indirizzo è il seguente: 193.181.31.13
Le reti TCP/IP utilizzano un indirizzo a 32bit che viene chiamato IPv4. L’indirizzo IP non
identifica un host, ma identifica la connessione di un host alla rete.
Da alcuni anni il numero di utenti collegati a internet è aumentato incredibilmente e per
questo si è introdotto un nuovo standard di IP denominato IPv6. Il protocollo da poco nato dovrà
però essere compatibile con tutti i sistemi per coesistere per anni con l’attuale sistema di
indirizzamento. Gli indirizzi IPv6 sono a 16 byte e quindi tanti per garantire indirizzi IP per tutti gli
utenti di internet. L’indirizzo è composto da 8 gruppi di 4 cifre esadecimali separate da (:) come in
questo esempio:
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF
Per poter abbreviare l’indirizzo visto che ci sono molti zeri li possiamo sostituire con una
coppia di (:) quindi l’indirizzo precedente diventerà:
8000:123:4567:89AB:CDEF
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3.4. Modello ISO/OSI
Il modello di riferimento per le architetture di rete è stato definito dall’ISO (Ente internazionale degli
standard di rete) con la sigla di OSI (Open System Interconnection), si parla di modello ISO/OSI.
Questo modello è stato creato al fine di produrre uno standard a livello mondiale per guidare sia
l’attività di progettazione delle reti che l’attività di programmazione.
Successivamente, soprattutto con l’evoluzione di Internet, si è sviluppata l’architettura TCP/IP, che
ha notevolmente snellito le operazioni di comunicazioni tra i vari computers connessi in rete.
Il modello ISO/OSI è basato su sette strati (Layer):
MODELLO DI RIFERIMENTO OSI
LIVELLO DATA
UNIT
LAYERS OBIETTIVO
7 Applicazione Data Application interfacciare utente e macchina.
6 Presentazione Data Presentation trasformare i dati forniti dalle applicazioni in un formato standardizzato e offrire servizi di comunicazione comuni, come la crittografia, la compressione del testo e la riformattazione.
5 Sessione Data Session controllare la comunicazione tra applicazioni. Stabilire, mantenere e terminare connessioni (sessioni) tra applicazioni cooperanti.
4 Trasporto Segment Tran sport A differenza dei livelli precedenti, che si occupano di connessioni tra nodi contigui di una rete, il Trasporto (a livello logico) si occupa solo del punto di partenza e di quello finale.
3 Controllo della
rete
Packets Netword rende i livelli superiori indipendenti dai meccanismi e dalle tecnologie di trasmissione usate per la connessione. Si occupa di stabilire, mantenere e terminare una connessione, garantendo il corretto e ottimale funzionamento della sottorete di comunicazione
2 Collegamento
Dati
Frames Data link permettere il trasferimento affidabile di dati attraverso il livello fisico. Invia frame di dati con la necessaria sincronizzazione ed effettua un controllo degli errori e delle perdite di segnale. Tutto ciò consente di far apparire, al livello superiore, il mezzo fisico come una linea di trasmissione esente da errori di trasmissione
1 Fisico bits physical Trasmettere un flusso di dati non strutturati attraverso un collegamento fisico, occupandosi della forma e del voltaggio del segnale. Ha a che fare con le procedure meccaniche e elettroniche necessarie a stabilire, mantenere e disattivare un collegamento fisico
L'Organizzazione Internazionale di Standardizzazione (ISO) ha sviluppato il Modello di
Riferimento OSI come un progetto per lo sviluppo di standard internazionali di comunicazione tra
sistemi. Ogni sistema che supporta questo standard è considerato un sistema aperto e può
comunicare con qualsiasi altro sistema aperto.
Il Modello di Riferimento OSI descrive sette livelli di funzione. Ciascun livello descrive un
insieme di funzioni che trattano dei vari aspetti di comunicazione tra sistemi aperti. Questi livelli
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coprono l'intera gamma di requisiti di comunicazione dal livello di interfaccia fisica più basso alle
funzioni di applicazione del livello più alto.
Ciascun livello del modello di riferimento comunica con il suo corrispondente livello in un
altro sistema sulla rete.
Il livello fornisce le utilità e servizi alle applicazioni ed ai livelli al di sopra utilizzando i servizi
forniti dai livelli sottostanti.
Questa impostazione a livelli fornisce un’architettura modulare che permette di sostituire
un livello più basso senza influenzare qualche applicazione di livello superiore.
3.4.1. Livello fisico (Physical layer)
LIVELLO
7 Applicazione
6 Presentazione
5 Sessione
4 Trasporto
3 Controllo della rete
2 Collegamento Dati
1 Fisico
Il livello Fisico (livello 1) tratta con la reale connessione fisica dei componenti. Le specifiche
a questo livello descrivono i connettori, la codifica segnale/tempo, la temporizzazione ed i
livelli di tensione.
Si occupa di controllare la rete, gli hardware che la compongono e i dispositivi che
permettono la connessione.
In questo livello si decidono:
Le tensioni scelte per rappresentare i valori logici
La durata in microsecondi del segnale elettrico che identifica un bit
L'eventuale trasmissione simultanea in due direzioni
La forma e la meccanica dei connettori usati per collegare l'hardware al mezzo
trasmissivo
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3.4.2. Livello di collegamento dati (Data link layer)
LIVELLO
7 Applicazione
6 Presentazione
5 Sessione
4 Trasporto
3 Controllo della rete
2 Collegamento Dati
1 Fisico
Il livello Data Link (livello 2) è responsabile del trasferimento dei dati attraverso un
collegamento tra nodi. I nodi possono essere connessi sia via collegamenti di vaste aree, come le
linee telefoniche standard, sia via Lan come una rete Ethernet. Questo livello ha il compito di
pacchettizzare il messaggio e anche di verificare l’integrità dei pacchetti una volta arrivati a
destinazione.
Questo livello si occupa di formare i dati da inviare attraverso il livello fisico, incapsulando i
dati in un pacchetto provvisto di header (intestazione) e tail (coda), usati anche per sequenze di
controllo. Questa frammentazione dei dati in specifici pacchetti è detta framing e i singoli pacchetti
sono i frame.
3.4.3. Livello di controllo della rete (Network layer)
LIVELLO
7 Applicazione
6 Presentazione
5 Sessione
4 Trasporto
3 Controllo della rete
2 Collegamento Dati
1 Fisico
Il Livello di rete (livello 3) supporta l'instradamento dei dati attraverso la rete. I dati possono
percorrere diverse connessioni poiché fluiscono attraverso la rete dalla sorgente alla destinazione.
Il livello di rete determina il percorso dall'inizio alla fine attraverso la rete. È importante quindi che
ogni pacchetto contenga l’indirizzo del mittente e del destinatario.
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È responsabile di:
routing: scelta ottimale del percorso da utilizzare per garantire la consegna delle
informazioni
gestione della congestione: evitare che troppi pacchetti arrivino allo stesso router
contemporaneamente
indirizzamento
conversione dei dati nel passaggio fra una rete ed un'altra con diverse
caratteristiche.
Deve, quindi:
tradurre gli indirizzi
valutare la necessita' di frammentare i dati se la nuova rete ha una diversa
Maximum Transmission Unit (MTU)
valutare la necessita' di gestire diversi protocolli attraverso l'impiego di gateway
La sua unità dati fondamentale è il pacchetto.
3.4.4. Livello del trasporto (Transport layer)
LIVELLO
7 Applicazione
6 Presentazione
5 Sessione
4 Trasporto
3 Controllo della rete
2 Collegamento Dati
1 Fisico
Il Livello di trasporto (livello 4) provvede al recapito dei dati attraverso la rete. Compiti del
livello di trasporto sono: la frammentazione dei pacchetti, la correzione degli errori e la prevenzione
della congestione sulla rete.
Si occupa anche di effettuare la frammentazione dei dati provenienti dal livello superiore in
pacchetti, detti 'segmenti' e trasmetterli in modo efficiente ed affidabile usando il livello rete ed
isolando da questo i livelli superiori. Inoltre, si preoccupa di ottimizzare l'uso delle risorse di rete e