Introduzione alle reti - Docente: Marco Sechi - Prof. Marco SECHI
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Introduzione alle reti
Docente: Marco Sechi Modulo 1
2 Un pc standalone è un pc che non risulta collegato ad alcuna rete. Le risorse locali non
sono pertanto condivise con altri computer.
Le risorse hardware locali sono i dispositivi connessi al computer come ad esempio le
memorie di massa (hard disk, dvd, usb key, etc.) e le periferiche di I/O (stampanti, tastiera,
mouse, scanner, etc.).
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Una RETE INFORMATICA è costituita da un insieme di
computer collegati tra loro che possono condividere
sia le risorse hardware (periferiche hardware) che le
risorse software (programmi applicativi e base dati).
La rete aggiunge alla capacità di elaborare i dati
anche la possibilità di mettere in comunicazione gli
utenti tra loro, consentendone lo scambio dei dati.
ELEMENTI FONDAMENTALI PER COMUNICARE
Il MEZZO TRASMISSIVO costituisce il livello fisico
utilizzato per trasmettere l’informazione. In base
alla tipologia distinguiamo:
Reti Wired: utilizzano cavi fisici
Reti Wireless: utilizzano onde radio a bassa
potenza
Il PROTOCOLLO è un insieme di regole che definiscono in maniera dettagliata le
modalità con cui deve svolgersi la comunicazione. Entrambe gli interlocutori, per
comunicare, devono conoscere il protocollo utilizzato.
Il SERVIZIO è il motivo per cui si instaura una comunicazione. Ad esempio per
consultare un sito web, salvare un file in rete (File Service) o stampare un documento
su una stampante condivisa (Print Service)
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TIPOLOGIE DI RETE:
In generale una rete
informatica può occupare
un'area di pochi metri
fino a raggiungere
dimensioni planetarie. La
rete informatica assume
denominazioni diverse in
base alla sua estensione:
BAN, PAN, LAN, MAN e
WAN.
BAN (Body Area Network
o Body Sensor Network):
sono reti che
interconnettono
dispositivi indossabili il cui
raggio di copertura è
inferiore al metro. Un
personal gateway o
server consente il
monitoraggio a distanza
dei sensori installati sulla
BAN.
Docente: Marco Sechi Modulo 1
Le applicazioni più tipiche delle BAN sono le reti di sensori corporei in campo biomedico.
5 PAN (Personal Area Network): si tratta di una rete che si sviluppa intorno all'utilizzatore
con una estensione di pochi metri. E' la tipica rete adoperata per collegare le periferiche
ed altri dispositivi (es. macchina fotografica digitale, cellulare, etc.) al Computer.
Per stabilire la connessione basta portare i dispositivi che si vuole collegare nel
corto raggio di copertura della rete PAN.
Gli standard di connessione utilizzati sono:
• IrDA (Infrared Data Association ‐ obsoleto): è basato sull’utilizzo di raggi
infrarossi diretti, con portata massima di circa un metro ed una velocità di
trasmissione dati al più di 4 Mbps. La necessità di sistemare i terminali a "distanza
visiva", senza interporre ostacoli, ne ha limitato notevolmente gli ambiti
applicativi.
• Bluetooth (IEEE 802.15) rappresenta uno degli standard più utilizzati per questa
tipologia di rete. La sua specifica utilizza frequenze di 2,4GHz con una portata
massima di circa 15 metri ed una velocità di trasferimento dati fino a 2 Mbps.
Questo standard utilizza una con configurazione di tipo master‐slave, in cui il
primo dispositivo attivo diviene il master, consentendo agli altri slave di
comunicare tra di loro
LAN (Local Area Network): è
costituita da un insieme di nodi
situati solitamente all’interno di
uno stesso edificio o al massimo
in edifici adiacenti relativi alla
stessa azienda.
Docente: Marco Sechi Modulo 1
6 MAN (Metropolitan Area
Network): dette anche
reti metropolitane si
sviluppano a livello
cittadino.
WAN (Wide Area
Network): sono reti
geografiche di notevole
estensione che
consentono di far
comunicare computer
anche a grandissime
distanze. Internet è la
WAN per eccellenza
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TOPOLOGIE FISICHE DI RETE:
7 La disposizione fisica, cioè la configurazione spaziale di una rete è detta topologia fisica.
Si distinguono le seguenti topologie:
RETE A BUS:
E' il metodo più semplice per connettere in rete dei
computer. Consiste in un singolo cavo (chiamato dorsale o
backbone) che connette in modo lineare tutti i computer. E’
la topologia utilizzata dalla rete ETHERNET. Quella a bus è
una tipologia di rete passiva: i nodi ascoltano i dati trasmessi
sulla rete, ma non intervengono nello spostamento dei dati
da un computer a quello successivo. Se la backbone viene
spezzata l’intera rete smette di funzionare.
RETE AD ANELLO:
I computer sono connessi ad un unico cavo
circolare (percorso chiuso!). I segnali sono inviati
lungo il circuito chiuso passando attraverso
ciascun computer che funge da ripetitore (poiché
ritrasmette il segnale amplificato al computer
successivo). E’ la topologia utilizzata dalla rete
TOKEN RING e FDDI.
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RETE A STELLA:
Tutte i pc (workstation) sono connessi ad un punto
centrale chiamato HUB.
Se la connessione tra un computer e l’hub si
interrompe solo quel computer verrà escluso dalla
rete mentre tutti gli altri continueranno ad utilizzare
la rete. Diversamente se è l'hub a guastarsi allora
verranno interrotte tutte le connessioni. Questa
topologia presenta i seguenti vantaggi:
l’espandibilità: basta collegare un altro hub all’hub iniziale per aumentare il numero di
porte a cui connettere i nodi,
controllo centralizzato del traffico di rete. L'hub, tramite dei led luminosi posti sul suo
pannello frontale, consente di monitorare da una singola posizione ogni ramo della rete.
RETE A MAGLIA O MESH:
Nella rete Mesh ogni nodo è capace di dialogare con gli altri tramite collegamenti diretti o
attraverso dei nodi intermedi. In origine le reti Mesh erano caratterizzate dal fatto che
ogni nodo era connesso direttamente con ogni altro nodo (full mesh). Ora un nodo è
connesso direttamente solamente con un sottoinsieme di nodi detto cluster.
In una rete Mesh i nodi svolgono anche funzioni di instradamento (routing), eseguendo le
operazioni di forwarding dei pacchetti verso il nodo di destinazione. Le reti mesh, avendo
linee ridondate, hanno un elevato grado di fault tolerance.
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Le reti a maglia si distinguono in:
Magliata completamente connessa (full mesh): ogni nodo è connesso direttamente
con tutti gli altri nodi della rete mediante un ramo dedicato. Sono le reti che
presentano la massima tolleranza ai guasti ma anche il costo più elevato poiché il
numero dei canali aumenta con legge quadratica rispetto al numero N di nodi. E’
applicabile solo a reti di piccole dimensioni dove l'affidabilità è un fattore
determinante. In questa tipologia esistono molti cammini alternativi che connettono
ogni coppia di nodi (ridondanza).
Se vogliamo collegare fra loro N
nodi, in una full mesh, sono
necessari (N‐1) + (N‐2) + . . . + 2 + 1
N*(N‐1)/2 link. Si tenga presente
che ogni link permette la
comunicazione in entrambe le
direzioni per cui se è presente una
connessione tra il nodo A e il nodo B
non è necessario il collegamento
inverso tra il nodo B e il nodo A.
Magliata parzialmente connessa (partial mesh): i nodi risultano connessi direttamente
tra loro solo parzialmente. La tolleranza ai guasti dipende dal numero di canali
ridondati. La rete Internet si avvale di una struttura magliata di questo tipo.
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TOPOLOGIE LOGICHE DI RETE:
La topologia logica, in contrapposizione con quella fisica, rappresenta il modo in cui i dati
transitano sulle linee di comunicazione. Le topologie logiche più diffuse sono Ethernet,
Token Ring e FDDI.
ETHERNET (IEEE 802.3):
Conosciuto con il nome di IEEE 802.3 è lo standard di trasmissione dati più diffuso per le
LAN. E’ stato sviluppato dalla Xerox negli anni ’70 (1976). Usa la topologia lineare ed una
modalità di trasmissione di tipo broadcast. I dati sono inviati a tutti i computer come
segnali elettronici che vengono accettati solo dal computer destinatario, il cui indirizzo
fisico è contenuto nel segnale. Poiché un solo computer alla volta può inviare i dati segue
che maggiore è il numero di computer connessi, più alto è il tempo di attesa per i singoli
nodi (le prestazioni della rete diventano quindi scadenti!).
Tutti i computer di una rete Ethernet sono collegati alla
stessa linea di trasmissione. La comunicazione avviene
mediante un protocollo detto CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access with Collision Detect). L’acronimo
CSMA/CD indica:
Carrier Sense (CS): ogni stazione “ascolta” il bus e
trasmette quando questo è libero;
Multiple Access (MA): è possibile che due stazioni, trovando il mezzo trasmissivo
libero, decidano di trasmettere nello stesso momento. Questo succede a causa di
ritardi dovuti al tempo di propagazione del segnale sul bus.
Docente: Marco Sechi Modulo 1Quindi può capitare che un nodo, trovando il canale libero, inizi la trasmissione anche
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se un altro nodo sulla rete lo sta già facendo. La trasmissione in contemporanea
determina una collisione.
Collision Detect (CD): per rilevare le collisioni, una stazione mentre trasmette ascolta il
segnale sul mezzo trasmissivo e lo confronta con il suo. Se sono differenti allora si è
verificata una collisione. Quando un nodo rileva una collisione interrompe le
trasmissioni ed aspetta per un periodo di tempo aleatorio al termine del quale riprova
a trasmettere.
TOKEN RING (IEEE 802.5):
La rete Token Ring è una rete ad anello con passaggio del
testimone (token passing). All'interno di questa rete solo un
calcolatore alla volta può trasmettere ovvero quello che è in
possesso di un particolare messaggio detto token (gettone).
Ogni calcolatore è collegato ad altri due. L’insieme delle
connessioni tra i calcolatori forma un anello. Quando un
computer deve trasmettere attende il passaggio del token.
Quando il token è disponibile il calcolatore che deve trasmettere lo modifica inserendovi:
1) il contenuto del messaggio, 2) l’indirizzo del destinatario 3) l'indirizzo del mittente. Il
token modificato prosegue di nodo in nodo fino a raggiungere il destinatario.
Il destinatario, quando riceve il messaggio, setta un bit nella testata (header) del
pacchetto per confermare l'avvenuta consegna e lo inoltra al nodo successivo. Il passaggio
del token continua fino al mittente il quale, accertata l’avvenuta ricezione, crea un nuovo
token pulito che viene reimmesso nella rete.
Docente: Marco Sechi Modulo 112
Le specifiche della Token Ring sono descritte nello standard IEEE 802.5. Nelle reti Token Ring,
a differenza di altre tipologie, un computer malfunzionante viene automaticamente escluso
dall’anello garantendo la continuazione del servizio di rete.
Nella realtà i computer di una rete di tipo “Token
Ring" non sono disposti in cerchio, ma sono
collegati ad un ripartitore (detto
MAU, Multistation Access Unit) che gestisce la
comunicazione tra i computer collegati
assegnando a ciascuno un intervallo di tempo
fissato. Si tratta dunque di una modalità dove il
tempo assegnato per l'accesso risulta ripartito
(TDMA: time division multiple access).
Chi è in possesso del token può trasmettere. Terminata la trasmissione o ricevuta la
conferma di ricezione il calcolatore destinatario passa il token libero al pc vicino.
Quest'ultimo se deve trasmettere dei dati inizia la comunicazione, altrimenti cede
immediatamente il token senza impegnare il canale. Ogni calcolatore può trasmettere al
massimo un solo frame alla volta e poi deve consegnare il token al terminale vicino.
L'implementazione più famosa di questo tipo di rete è stata commercializzata da IBM negli
anni '70. Sebbene la Token Ring fosse inizialmente più efficiente di Ethernet, è stata
successivamente superata da quest'ultima anche in virtù della filosofia open che la
caratterizza. Ethernet con le sue implementazioni sempre più veloci, grazie alla trasmissione
di tipo Full‐Duplex e all'introduzione degli switch (che evitano le collisioni) ha ora
surclassato ampiamente la Token Ring.
Docente: Marco Sechi Modulo 113
FDDI:
Nell'ambito delle reti informatiche la Fiber distributed data interface (meglio conosciuta
con l'acronimo FDDI) è un particolare tipo di rete ad anello che utilizza come mezzo
trasmissivo le fibre ottiche. Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici,
realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce. Si tratta solitamente di una
coppia di fili: uno per la trasmissione e l'altro per la ricezione.
FDDI utilizza un protocollo che deriva dallo standard 802.4 token bus.
Nella Token Bus i calcolatori sono connessi ad un bus lineare sul quale viene definita una sequenza
ciclica di stazioni (ovvero viene deciso a piacimento un ordinamento delle stazioni). In questo anello
logico (come nella token ring) circola un gettone che abilita la stazione che lo possiede a trasmettere
pacchetti sul canale di comunicazione comune per l’intervallo di tempo prefissato. Il vantaggio del
token bus, rispetto al più semplice token ring, è che esso rappresenta una valida alternativa quando
risulta difficoltoso stendere fisicamente una rete ad anello. Il bus è infatti una rete "comoda" che può
essere inserita facilmente in qualsiasi tipo di edificio.
Lo schema logico della rete FDDI è costituito da un doppio anello
in fibra ottica (che può arrivare a 200km di lunghezza) che opera
ad una velocità di 100 Mbps (Megabit per secondo). Normalmente
le trasmissioni avvengono su un solo anello ‐ detto primario ‐
mentre, in caso di malfunzionamenti, entra in funzione l'anello
secondario. In tal modo viene garantita l'affidabilità del servizio. Il
secondo anello viene talvolta utilizzato per raddoppiare la potenza
trasmissiva totale della rete fino a una velocità di 200Mbps.
Docente: Marco Sechi Modulo 114
Inizialmente, quando Ethernet non superava i
10Mbps, la FDDI veniva utilizzata come mezzo
trasmissivo per le backbone aziendali (ad esempio
per connettere le sottoreti presenti sui vari piani di
un edificio) permettendo un aumento sensibile
della banda nei punti più critici della LAN. Con
l’avvento della FASTEthernet prima e poi della
GIGAEthernet tale tecnologia è stata abbandonata
in LAN ma rimane ancora presente in ambito
MAN. Se una postazione diventa non operativa
l’anello si adatta alla nuova situazione in modo da
garantire i servizi di rete a tutti gli altri nodi
connessi.
Gli anelli FDDI sono generalmente connessi ad albero. Solo pochi apparati
(solitamente dei router) risultano connessi ad entrambe gli anelli.
Docente: Marco Sechi Modulo 115
APPROFONDIMENTI RETE
Docente: Marco Sechi Modulo 1APPROFONDIMENTO 1: Tipologie di canale di comunicazione
16 Le tipologie dei canali di comunicazione sono:
canali di tipo Full‐duplex: consentono la comunicazione in entrambe le direzioni (sullo
stesso canale!) anche contemporaneamente.
canali di tipo Half‐duplex: consentono la trasmissione in entrambe le direzioni (sullo
stesso canale!) ma non contemporaneamente. Un tipico esempio sono le reti ethernet
10Base5, 10Base2 o le reti basate su hub.
canali di tipo Simplex: il mezzo trasmissivo consente di trasmettere i dati in una sola
direzione. Nella comunicazione tra due entità una ha sempre il ruolo di trasmittente
mentre l'altra quello di ricevente, come ad esempio nelle trasmissioni televisive. Per
ottenere un canale full duplex (bidirezionale) è necessario utilizzare 2 canali simplex.
Docente: Marco Sechi Modulo 1APPROFONDIMENTO 2: modalità di collegamento
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Le modalità di collegamento sono:
Broadcast: (vedi approfondimento 3) è caratterizzata dalla
presenza di un unico mezzo di trasmissione condiviso tra tutti i
nodi. Per comunicare con un nodo occorre inviare un messaggio
contenente l'indirizzo di destinazione. Il messaggio raggiunge
tutti i nodi della rete ma attua la ricezione soltanto il nodo il cui
indirizzo è uguale a quello nel messaggio.
punto‐a‐punto: in questo caso esistono più linee di
trasmissione e ciascuna connette una coppia di nodi. E’
una configurazione costosa poiché per connettere
tutte le possibili coppie ottenibili con N nodi
occorrono (N‐1)+(N‐2)+…+2+1 = N*(N‐1)/2 canali
dedicati!
Commutate: solo alcuni nodi risultano connessi direttamente tra loro mentre altri
svolgono la funzione di smistamento dei messaggi. In questo caso tra una coppia di
nodi possono esistere più percorsi di
connessione. In una rete commutata i
dati sono immessi nella rete da un
calcolatore host e instradati fino
all’host di destinazione passando
attraverso dei router.
Docente: Marco Sechi Modulo 1Nelle reti a commutazione distinguiamo 2 strategie di instradamento:
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Commutazione di circuito: in questo caso viene creato un circuito logico fra sorgente
e destinazione. Tutti i dati seguono lo stesso percorso. Il primo passo è la creazione di
un canale logico dedicato fra sorgente e destinazione. Il canale logico è costituito da
una successione di connessioni fra nodi della rete. I dati vengono instradati lungo il
canale predisposto senza alcun ritardo. La trasmissione è costituita da:
1. Fase di attivazione: viene stabilito il cammino fra sorgente e destinazione
2. Fase di trasferimento dei dati
3. Fase di chiusura della comunicazione
Vantaggi e svantaggi
Tecnica efficiente per comunicazioni telefoniche
Non adatta per la trasmissione dati tra calcolatori: in caso di traffico elevato
alcune comunicazioni possono risultare bloccate (intasamento)
Richiede che sorgente e destinatario si accordino sulla velocità di trasferimento
Docente: Marco Sechi Modulo 119
Commutazione di pacchetto: il messaggio viene suddiviso in pacchetti e ogni
pacchetto può seguire percorsi diversi. Quando un nodo riceve un pacchetto lo
memorizza e lo accoda per poterlo trasmettere al più presto. I pacchetti vengono
spediti uno alla volta sulla rete e possono seguire un percorso diverso. L’ordine di
arrivo può essere diverso da quello di partenza. Ogni pacchetto contiene:
Dati
Informazioni di controllo come la priorità, l'indirizzo del destinatario e del mittente
un numero progressivo
Vantaggi e svantaggi
Migliore utilizzo delle risorse (distribuzione del carico)
Maggiore robustezza rispetto ai guasti (fault tolerance)
Trasmissione anche fra calcolatori con velocità differenti
In caso di traffico elevato alcune comunicazioni possono subire ritardi ma non
vengono bloccate
Gestione di comunicazioni a priorità diverse (ulteriore informazione che va nel
pacchetto)
Necessità di riordino dei pacchetti da parte del destinatario
Docente: Marco Sechi Modulo 120
APPROFONDIMENTO 3: Trasmissione broadcast
Questa modalità di trasmissione prevede l'invio di un messaggio a tutti i computer collegati
alla rete. In generale si dice che in una rete la modalità di trasmissione è broadcast quando
la rete ha queste caratteristiche:
canale di trasmissione condiviso da tutti i calcolatori della rete
ogni calcolatore ha associato un identificatore univoco (indirizzo di rete)
Il messaggio viene inviato sulla rete a tutti calcolatori connessi ma soltanto il nodo il cui
indirizzo coincide con il destinatario indicato nel messaggio lo riceve per elaborarlo.
Trasmissione broadcast: una metafora
Un’analogia con questo tipo di comunicazione è quella di un'aula in cui docente e studenti
condividono lo stesso mezzo di comunicazione (l’aria). Diventa cruciale decidere chi deve
parlare e quando. A tale scopo vengono stabilite una serie di regole (il protocollo) per usare
questo "canale di comunicazione condiviso“:
Si deve dare a ciascuno l’opportunità di parlare
Non si deve parlare fino a quando non si è autorizzati
Non si deve monopolizzare la comunicazione
Si deve alzare la mano quando si deve intervenire
Non si deve interrompere chi sta parlando
Le reti di calcolatori hanno dei protocolli di comunicazione che regolamentano le
trasmissioni broadcast.
Docente: Marco Sechi Modulo 1APPROFONDIMENTO 4: metodi d'accesso
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Per evitare sovrapposizioni di segnale (interferenze o collisioni) ogni nodo utilizza un
metodo di accesso che permette di ottenere il diritto a trasmettere sul canale condiviso.
Esistono 2 modalità:
• Tecniche a contesa: l'accesso al canale è casuale. Se due o più stazioni cercano di
trasmettere simultaneamente, il conflitto viene risolto secondo alcune regole di
mediazione. A questa categoria appartiene il protocollo CSMA‐CD.
• Tecniche non a contesa: I nodi non si contendono l’uso della rete ma devono prima
ottenere il permesso di trasmissione mediante l'acquisizione del gettone (token)
circolante. Appartengono a tale tipologia le reti token ring e quelle token bus (FDDI)
La capacità di trasmissione (ampiezza di banda) di un mezzo trasmissivo indica la quantità
di informazione che si può trasferire nell'unità di tempo. Viene misurata in bps (detto
anche baud ‐ bit per secondo), Kbps (kilobit per secondo) o Mbps (megabit per secondo).
Docente: Marco Sechi Modulo 122
APPROFONDIMENTO 5: Tipi di rete Ethernet
Thick Ethernet (10Base5):
E’ la prima tipologia di rete Ethernet. Utilizzava un grosso
cavo coassiale (R8) e per questo era anche chiamata Thick
Ethernet. Con lo standard 10Base5 raggiungeva una
velocità di 10Mbps con segmenti lunghi al massimo 500mt.
Le stazioni erano collegate alla backbone tramite un
cablaggio detto “a vampiro”.
Docente: Marco Sechi Modulo 123
Thin Ethernet (10Base2):
Successivamente fecero la loro comparsa le reti 10Base2,
che utilizzavano un cavo coassiale (RG58) più fino (Thin
Ethernet) che consentiva una migliore stesura del cablaggio.
Le stazioni venivano collegate tramite delle giunzioni a T e
dei connettori BNC. Consente trasmissioni fino a 10Mbps
con segmenti lunghi al massimo 185 mt. La topologia di
questo tipo di rete resta lineare.
Nella foto sono elencati tutti
i componenti della rete 10Base2:
(1) La scheda di rete (NIC) con il
connettore BNC a baionetta (2), il
connettore a T (3), il cavo rg‐58
(4) e il terminatore (5).
Cavo RG‐58
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Docente: Marco Sechi Modulo 124
10BaseT – 100BaseT – 1000BaseT:
La 10Base2 è stata poi sostituita dallo standard 10BaseT che utilizza un cavo a 8 fili in
rame intrecciati a coppie (twisted pair) conosciuto con le sigle UTP/STP. Tali cavi
terminano con dei connettori di tipo RJ‐45 che si innestano direttamente nell'interfacce di
rete. La 10Base‐T lavora con una topologia a stella dove tutti computer risultano connessi
ad un concentratore (Hub). Con la 10BaseT si è passati dalla topologia fisica lineare a
quella a stella.
RJ‐45
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Docente: Marco Sechi Modulo 125
Gli 8 fili del cablaggio vengono innestati al connettore RJ‐45 seguendo
delle regole ben precise. RJ‐45 è un connettore 8P8C, ovvero a 8
posizioni e 8 contatti (pin)
I cavi di tipo dritto possono seguire due
tipi di standard differenti: i
collegamenti sono sempre pin‐to‐pin
(ovvero il pin 1 di un connettore è
direttamente collegato al pin 1 dell’altro
connettore ecc), ma cambia l’incrocio
dei fili all’interno, lo standard con la
lettera B è più recente:
Attenzione: se nel collegamento dei singoli cavi rispetto il pin to pin ma uso colori differenti dallo schema potrei
ottenere un cavo non funzionante. Questo perché, a seconda del colore utilizzato, il suo particolare incrocio dei cavi
può determinare una maggiore diafonia con conseguente perdita di dati. La diafonia è un disturbo indesiderato
determinato dal campo elettromagnetico tempo‐variabile che si genera attorno a un cavo in cui passa corrente non
costante (segnale) . Questo fenomeno è particolarmente indesiderato nel campo delle comunicazioni quando si usano
cavi elettrici per trasportare dati o segnali. Se i cavi non sono opportunamente schermati, si possono generare dei
disturbi sui livelli di tensione con conseguente perdita dei dati, o peggioramento della qualità della comunicazione.
I cavi incrociati (o crossover)
servono per collegare tra loro
2 PC oppure per collegare in
cascata gli hub/switch.
Docente: Marco Sechi Modulo 126
La rete 10Base‐T è caratterizzata da una velocità di trasmissione pari a 10 Mbps. Per quanto
non venga più installata da tempo è ancora presente in alcune vecchie installazioni.
L’evoluzione della 10BaseT è rappresentata dalla Fast Ethernet (100BaseT) che porta il
traffico alla velocità di 100 Mbps. Fast Ethernet è stato introdotto nel 1995. Nel 1998 appare
una versione più veloce di ethernet chiamata Gigabit Ethernet o 1000BaseT mentre nel
2006 fa la sua comparsa la 10GbaseT. Le 10GBaseT vengono impiegate principalmente per
connettere gli apparati che costituiscono la backbone di una rete.
Le trasmissioni a 10Mbps e 100Mbps (10baseT e 100baseT) utilizzano solo 4 pin degli 8 (i
pin 4,5,7 e 8 non vengono sfruttati) disponibili sul connettore RJ‐45. La 1000baseT (o
gigabit) invece utilizza tutti e 8 i fili (cablaggio di categoria 5e). La 10Gbase‐T utilizza un
cablaggio di categoria 6°.
La topologia iniziale della Ethernet è nota con il nome di Ethernet condiviso: ogni messaggio
emesso è inviato a tutti i nodi connessi e la banda passante è condivisa tra tutti questi nodi.
La topologia fisica è di tipo lineare oppure a stella nel caso venga usato un Hub.
La sua evoluzione è rappresentata dallo Switched Ethernet. La topologia fisica utilizzata è
quella a stella, organizzata attorno ad uno switch. Lo switch esamina gli indirizzi fisici
mittente e destinatario dei messaggi e crea una tabella che gli permette di sapere per ogni
porta quale terminale è connesso (di solito questo processo avviene automaticamente ma
l'amministratore di rete può procedere a delle configurazioni aggiuntive). Conoscendo la
porta del destinatario, lo switch trasmette il messaggio solo sulla porta indicata, lasciando le
altre libere per ulteriori trasmissioni che possono avvenire contemporaneamente.
Lo switch consente la creazione di circuiti virtuali tra mittente e destinatario che evitano le
collisioni.
Docente: Marco Sechi Modulo 127
Ne consegue che gli scambi possono essere effettuati alla capacità
di banda nominale (visto che non vi è condivisione del canale!)
senza collisioni con conseguente aumento della velocità di
trasmissione.
Nelle 10/100/1000 baseT la presenza di circuiti separati per la
trasmissione/ricezione e la non necessità di rilevare le collisioni
(grazie alla commutazione delle porte!) permettono di passare in
modalità full‐duplex sulle porte. In questo modo, i terminali
possono trasmettere e ricevere allo stesso tempo contribuendo a
migliorare ulteriormente le performance di rete.
Per concludere, l'adozione degli switch permette di costruire delle
reti più estese anche a livello geografico. Con l'Ethernet condiviso,
un messaggio deve poter raggiungere qualsiasi altro terminale della
rete in un intervallo di tempo preciso (slot time) altrimenti il
meccanismo di rilevazione della collisione (CSMA/CD) non funziona.
La durata dello slot time deve consentire al nodo che trasmette di
venire a conoscenza di una collisione prima di aver completato la
trasmissione del frame con la minima dimensione ammessa. Più la
rete è estesa maggiore è la probabilità che lo slot time venga
superato. Nella Switched Ethernet la mancanza di collisioni
permette di passare alla modalità full‐duplex per cui l'uso dello slot
time è superfluo e di conseguenza è possibile aumentare
l'estensione della rete. Armadio tecnologico con
i cablaggi di una lan
Docente: Marco Sechi Modulo 1APPROFONDIMENTO 6: Tipi di cavo Twisted pair
28 In telecomunicazioni, per doppino (o coppia bifilare) si intende un cavo composto da una
coppia di fili di rame. Tipicamente il doppino è costituito da una coppia di conduttori ritorti
(twisted pair) mediante un processo di binatura. Il doppino può essere singolo oppure
composto da diverse coppie intrecciate. In questo caso ogni filo conduttore è distinto da
una codifica stampata sull'isolamento, diversa per colore e lunghezza della banda colorata.
UTP (Unshielded Twisted Pair): STP (Shilded Twisted Pair):
Si tratta di cavi composti da 8 fili Uguale all’UTP, ma con la presenza della calza
intrecciati a coppie. Le varie coppie sono a di schermatura intorno ad ogni coppia, questo
loro volta intrecciate tra loro. Questo tipo tipo di cavo è molto meno flessibile del
di cavo, non avendo calze per la precedente ma sicuramente più immune ai
schermatura, risulta molto flessibile. E’ disturbi e più costoso. Un esempio è quello
utilizzata ampiamente nelle reti ethernet. definito da IBM per la sua rete Token Ring.
La lunghezza massima di un cavo UTP
nello standard ethernet è di 100 m.
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Docente: Marco Sechi Modulo 129
FTP (Foiled Twisted Pair): S‐STP (Screened Shielded Twisted Pair):
Il cavo FTP (Foiled Twisted Pair) noto anche Uguale all’STP, ma con la presenza della
come S/UTP o Screened Foiled Twisted Pair calza di schermatura anche all’esterno.
(S/FTP) è un cavo UTP schermato solo Questo tipo di cavo è molto meno flessibile
esternamente. La lunghezza massima di un del precedente ma sicuramente più immune
cavo FTP è di 100 m. ai disturbi e più costoso.
I cavi UTP, STP e FTP si dividono in categorie in base al numero di intrecci e alla capacità di
trasportare i segnali, (massima frequenza raggiungibile). Abbiamo così i cavi di categoria 5,
5E, 6 ecc (cavi di categoria inferiore alla 5 non vengono più utilizzati dato che non
permettono di raggiungere i 100Mbit/sec). Per sfruttare l’ethernet Gigabit (1000baseT)
occorre invece un cavo di categoria superiore alla 5 (ad esempio categoria 5E {enhanced} o
categoria 6).
La lunghezza massima che possono raggiungere questi cavi è di 100 metri, e si consiglia
sempre e comunque di non farli passare accanto ai cavi della corrente elettrica per evitare29
interferenze sulla trasmissione dati.
Tali cavi terminano con dei connettori di tipo RJ‐45 (anch'essi schermati) che si innestano
direttamente nell'interfaccia del dispositivo
Docente: Marco Sechi Modulo 130
APPROFONDIMENTO 7: Trasformazione di reti lineari e ad anello in reti a stella
La topologia a stella rappresenta la configurazione più funzionale per quanto riguarda
l'amministrazione di una rete. Infatti la centralità dei sui dispositivi più importanti consente
di monitorare lo stato della rete da un unico punto centrale con conseguente riduzione dei
costi di gestione.
Semplificando in figura
viene mostrato come
ottenere una topologia
fisica a stella partendo da
una rete a bus (o a
circuito aperto)
Docente: Marco Sechi Modulo 131
Con un procedimento simile possiamo ottenere una topologia fisica a stella partendo da
una rete ad anello (o a circuito chiuso)
Docente: Marco Sechi Modulo 132
APPROFONDIMENTO 8: Cablaggi e Rack
Docente: Marco Sechi Modulo 133
Docente: Marco Sechi Modulo 134
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