Cenni sull`evoluzioni delle reti di calcolo

Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolo
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Quella che comunemente definiamo “rivoluzione digitale” si fonda su due
componeti:
Il personal computer
Lo sviluppo delle telecomunicazioni digitali.
L’incontro tra telecomunicazioni e computer avviene quando esse sono
entrambe ormai sufficientemente consolidate. Negli ultimi vent’anni la loro
convergenza ha impresso un forte sviluppo ad entrambe le componenti,
favorendo le innovazioni tecnologiche che hanno notevolmente influenzato le
nostre abitudini di vita
Quindi non esiste più una netta divisione tra le due componenti, tanto che si
identifica il tutto nell’area dell’ Information and Communication Tecnology.
(tecnologie dell’informazione e della comunicazione)
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Nell’ambito dell ICT grande rilevanza assume l’area che si occupa
dell’interconnessione tra computer, che viene indicata col termine telematica
Il termine telematica deriva dalla composizione del prefisso “tele-” con
“(infor)matica”, informatica a distanza.
La telematica, infatti, si occupa della trasmissione di informazioni tra sistemi
informatici, mediante reti di computer.
I computer, una volta collegati, sono in grado non solo di scambiarsi dati e
condividere risorse, potendo distribuire il carico dell’elaborazione e
dell’archiviazione dei dati, ma anche essere dei veri e propri strumenti di
comunicazione tra esseri umani.
Ed è proprio l’essere strumento di comunicazione di informazioni digitali
mediante computer che risiede il nucleo della rivoluzione tecnologica.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Un computer è una macchina in grado di gestire un’informazione
rappresentata in formato digitale. Essa è composta da diverse componenti
(CPU, memoria, HD, scheda video, etc..). I bit viaggiano da un componente
all’altro mediante dei canali di comunicazione detti bus (PCI, ISA, EIDE, …)
Una rete di computer può esse pensata come un’estensione del canale di
comunicazione per la trasmissione di queste informazioni rappresentate in bit
tra computer diversi.
Da un computer connesso alla rete è quindi possibile accedere alle risorse
informative (programmi, dati) contenuti in altri computer, oppure utilizzare le
periferiche ad essi collegate (stampanti, fax, ect.)
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Il primo concetto di rete risale agli anni 60 con l’avvento del mainframe
Inizialmente venivano realizzate reti a stella in cui la
periferia era rappresentata dai terminali e il centro era il
mainframe, l’elaboratore principale.
I terminali venivano collegati punto-punto con il
mainframe attraverso cavi seriali dedicati e differenti da
quelli della rete telefonica.
Tale modo di realizzare una rete di calcolatori era estremamente omogeneo per
quanto riguarda i componenti, ma complesso da gestire a livello di intelligenza
centrale
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Le reti hanno poi consentito lo sviluppo di applicazioni distribuite e delle
architetture client-server
applicazioni distribuite: programmi modulari i cui componenti girano su
computer diversi collegati mediante una rete
architetture client-server: I computer hanno ruoli diversi nell’esecuzione delle
applicazioni distribuite.
Il server ha il compito di gestire l’archiviazione dei
dati, le funzioni relative alla ricerca di particolari dati
nell’archivi e inviare i dati richiesti al client.
Il client controlla la rappresentazione dei dati all’utente
ed eventualmente la loro modifica e manipolazione6
Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
Oggi intendiamo generalmente una rete di elaboratori come l’insieme
di due o più calcolatori autonomi, opportunamente connessi tra loro,
che siano in grado di condividere risorse hardware e software
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
L’insieme di tutte le reti del mondo interconnesse tra loro è
“la rete delle reti”
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1876
Alexander Bell a Thomas Watson iniziano i loro esperimenti per la
trasmissione del suono all'interno di cavi elettrici
1964 L'istituto RAND effettuta ricerche top secret per mettere gli Stati Uniti in
condizione di affrontare una guerra termonucleare. Un problema cruciale è
quello di disporre di una rete di comunicazione in grado di sopravvivere ad
un eventuale bombardamento. La proposta presentata dalla RAND è quella
di utilizzare una rete decentralizzata, fatta di nodi tutti uguali tra loro e in cui
i messaggi viaggiano spezzettati in tanti "pacchetti“ che possono percorrere
strade diverse ed essere ricomposti una volta giunti a destinazione.
Questa tecnica innovativa di inoltro dei messaggi prende il nome di packet
switching
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1969
In USA il pentagono affida all'ARPA (Advanced Research
Project Agency) il compito di installare il primo nodo di una rete
militare basata sul packet switching. Questa rete prenderà il nome
di ARPANET e sarà l'embrione della futura Internet.
Ogni nodo è connesso solo
con quello adiacente
Ogni nodo è interconnesso
con quelli più vicini
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
ARPANET è inizialmente composta da 4 nodi:
(4 elaboratori Honeywell 516 dotati di 12Kb di memoria)
Università Ucla di Los Angeles
Istituto di Rricerca di Standford
Università di Santa Barbara
Università dello Utah
Disegno originale di Arpanet
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1971
viene sviluppato il primo software per la posta elettronica.
Ray Tomlinson e Newman mandano il primo messaggio di e-mail
ARPANET raggiunge 15 nodi tra cui l’Università di Harvard
1972
Vinton Cerf crea l'InterNet Working Group (INWG) per favorire
uno standard tra i diversi protocolli di comunicazione.
1973
Nasce in Francia il primo personal computer, chiamato Micral, ad
opera di Truong Tromng Hi, un francese di origini vietnamite che
lavora per la Realisations Etudes Electroniques S. A.
Sono attivate le prime connessioni internazionali ad ARPANET:
University College of London (GB)
Royal Radar Establishment (Norvegia)
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1973
Bob Metcalfe discute ad Harvard una tesi di dottorato in cui
delinea le prime idee per Ethernet (la connessione in rete locale
via cavo).
1974
Vinton Cerf e Bob Kahn pubblicano un articolo in cui viene
presentato in dettaglio il programma TCP (Trasmission Control
Program).
1976
La Regina Elisabetta manda una e-mail.
1977
Su Arpanet viene adottato il protocollo TCP/IP, un sistema di
collegamento che dà la possibilità ad Arpanet di scambiare
informazioni con altre reti locali diverse tra loro.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1977
Bill Gates e Paul Allen fondano la
Microsoft a Albuquerque in New Mexico
1981
compare sul mercato il primo
Personal Computer IBM
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1981
Nasce Bitnet (Because It's Time NETwork) come rete collaborativa alla
City University of NY con la prima connessione a Yale
1982
Avvio di TCP/IP come protocollo standard di comunicazione
per ARPANET.
1983
ARPANET si divide in ARPANET e MILNET (quest'ultima
integrata nel sistema di Difesa).
In USA da un insieme variegato di reti locali nasce INTERNET.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1984
Viene introdotto il DNS.
Il personal computer Apple Macintosh è il primo a fare uso di
"finestre","cartelle" e "icone" per rappresentare graficamente in
maniera intuitiva le informazioni contenute all'interno del calcolatore.
Nasce a Baltimora FidoNet la prima rete di BBS (Bulletin Board System).
1987 NSFNet, rete a commutazione di pacchetto ad alta velocità, basata
sui protocolli TCP/IP che va a costituire una delle dorsali
(backbone) di Internet tra i più veloci supercomputer del mondo.
Esplosione delle connessioni tra le università.
Bitnet supera i 10000 host1986
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1988
Nasce IRC – Internet Relay Chat
1 Novembre: l’Internet Worm si infiltra attraverso la Rete
giungendo ad infettare circa 6000 dei 60.000 host collegati.
Viene fondato il CERT (Computer Emergency Response Team)
al quale vengono segnalati casi sempre più frequenti di Virus.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1989 Nasce al CERN di Ginevra (European Council for Nuclear Research)
per opera di Tim Berners-Lee il progetto del World Wide Web per
consentire una agevole cooperazione fra i gruppi di ricerca di fisica
sparsi nel mondo. E' un'architettura software volta a fornire l'accesso e
la navigazione a un enorme insieme di documenti collegati fra loro e
sparsi su milioni di elaboratori.
Client "browser" program
runs on many platforms
Hypertest
Serever
Information on one server
reefers to information on
another server
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1990
ARPANET cessa di esistere.
Archie, primo strumento per la ricerca di risorse sulla rete.
World entra in rete (world.std.com) come primo provider commerciale
che fornisce accesso a Internet tramite telefono "dial up".
1991
Gopher, di Lindner e McCahill dell'University of Minnesota.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1992
Il numero di host si stima in 1.000.000
Nasce Veronica e il termine “Surfing the Internet” (navigare in rete)
1993
gli studenti e lo staff dell’University of Illinois’ National Center for
Supercomputing Applications creano il primo browser per navigare
su Internet. http;//www.ncsa.uiuc.edu
Si registra un incremento del traffico WWW del 341,634% e di Ghopher del
997% in un anno
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1995
I grandi providers americani del sistema dial-up come Compuserve,
America On Line, Prodigy, cominciano a fornire l'accesso a Internet.
Netscape, diventa il browser più diffuso, superando rapidamente
Mosaic.
Dal 1 settembre la registrazione dei domain non è più libera. Vengono
richiesti $50 all'anno.
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Cenni sull’evoluzioni delle reti di calcolatori
1996
Viene prodotto il galateo della rete “netiquette”
Negli USA Clinton approva il Telecomunications Reform Bill, una
legge che deregolamenta il settore delle comunicazioni per
permetere lo sviluppo delle "autostrade informatiche". Cadono le
barriere imposte dall'antitrust e nascono nuove alleanze tra giganti
dell'informatica, della tv via cavo e dell'intrattenimento televisivo e
cinematografico.
2000
Dimensioni (stimate) della rete all'inizio del 2000: 800 milioni di
documenti disponibili (raddoppiano ogni 18 mesi) 5 milioni di siti
web, 200 milioni di utenti
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NETIQUETTE
Etica e norme di buon uso dei servizi di rete
Fra gli utenti dei servizi telematici di rete, prima fra tutte la rete Internet, ed in particolare fra i lettori
dei servizi di "news" Usenet, si sono sviluppati nel corso del tempo una serie di "tradizioni" e di
"principi di buon comportamento" (galateo) che vanno collettivamente sotto il nome di "netiquette".
Tenendo ben a mente che la entita' che fornisce l'accesso ai servizi di rete (provider, istituzione pubblica,
datore di lavoro, etc.) puo' regolamentare in modo ancora piu' preciso i doveri dei propri utenti,
riportiamo in questo documento un breve sunto dei principi fondamentali della "netiquette", a cui tutti
sono tenuti ad adeguarsi.
1 Quando si arriva in un nuovo newsgroup o in una nuova lista di distribuzione via posta elettronica, e'
bene leggere i messaggi che vi circolano per almeno due settimane prima di inviare propri messaggi in
giro per il mondo: in tale modo ci si rende conto dell'argomento e del metodo con cui lo si tratta in tale
comunità.
2 Se si manda un messaggio, e' bene che esso sia sintetico e descriva in modo chiaro e diretto il problema.
3 Non divagare rispetto all'argomento del newsgroup o della lista di distribuzione.
4 Se si risponde ad un messaggio, evidenziare i passaggi rilevanti del messaggio originario, allo scopo
di facilitare la comprensione da parte di coloro che non lo hanno letto, ma non riportare mai sistema
ticamente l'intero messaggio originale.
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NETIQUETTE
Etica e norme di buon uso dei servizi di rete
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Non condurre "guerre di opinione" sulla rete a colpi di messaggi e contromessaggi: se ci sono
diatribe personali, e' meglio risolverle via posta elettronica in corrispondenza privata tra gli
interessati.
6
Non pubblicare mai, senza l'esplicito permesso dell'autore, il contenuto di messaggi di posta
elettronica.
7
Non pubblicare messaggi stupidi o che semplicemente prendono le parti dell'uno o dell'altro fra i
contendenti in una discussione. Leggere sempre le FAQ (Frequently Asked Questions) relative
all'argomento trattato prima di inviare nuove domande.
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Non inviare tramite posta elettronica messaggi pubblicitari o comuni cazioni che non siano stati
sollecitati in modo esplicito.
9
Non essere intolleranti con chi commette errori sintattici o grammaticali. Chi scrive, e' comunque
tenuto a migliorare il proprio linguaggio in modo da risultare comprensibile alla collettivita'.
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NETIQUETTE
Etica e norme di buon uso dei servizi di rete
Alle regole precedenti, vanno aggiunti altri criteri che derivano direttamente dal buon senso:
A La rete e' utilizzata come strumento di lavoro da molti degli utenti. Nessuno di costoro ha tempo
per leggere messaggi inutili o frivoli o di carattere personale, e dunque non di interesse generale.
B Qualunque attivita' che appesantisca il traffico sulla rete, quale per esempio il trasferimento di
archivi voluminosi, deteriora il rendimento complessivo della rete. Si raccomanda pertanto di
effettuare queste operazioni in orari diversi da quelli di massima operativita' (per esempio di
notte), tenendo presenti le eventuali differenze di fuso orario.
C Vi sono sulla rete una serie di siti server (file server) che contengono in copia aggiornata
documentazione, software ed altri oggetti disponibili sulla rete. Informatevi preventivamente su
quale sia il nodo server piu' accessibile per voi. Se un file e' disponibile su di esso o localmente,
non vi e' alcuna ragione per prenderlo dalla rete, impegnando inutilmente la linea e impiegando un
tempo sicura mente maggiore per il trasferimento.
D Il software reperibile sulla rete puo' essere coperto da brevetti e/o vincoli di utilizzo di varia natura.
Leggere sempre attentamente la documentazione di accompagnamento prima di utilizzarlo,
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modificarlo o re-distribuirlo in qualunque modo e sotto qualunque forma.
NETIQUETTE
Etica e norme di buon uso dei servizi di rete
E Comportamenti palesemente scorretti da parte di un utente, quali:
- violare la sicurezza di archivi e computers della rete;
- violare la privacy di altri utenti della rete, leggendo o intercettando la posta elettronica loro
destinata;
- compromettere il funzionamento della rete e degli apparecchi che la costituiscono con programmi
(virus, trojan horses, ecc.) costruiti appositamente; costituiscono dei veri e propri crimini
elettronici e come tali sono punibili dalla legge.
Per chi desiderasse approfondire i punti qui trattati, il documento di riferimento e' RFC1855
"Netiquette Guidelines", ed anche RFC2635 "A Set of Guidelines for Mass Unsolicited
Mailings and Postings" disponibili sulla rete alle URL:
ftp://ftp.nic.it/rfc/rfc1855.txt
ftp://ftp.nic.it/rfc/rfc2635.txt
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Architettura di una rete di calcolatori
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Una rete di Telecomunicazioni può essere definita come un sistema distribuito
che consente la trasmissione di informazioni da un capo all'altro della rete stessa
consentendo un indirizzamento universale.
Le reti di elaboratori devono essere in grado di soddisfare sia le esigenze delle
organizzazioni, sia dei singoli individui:
Per le aziende:
• Internet
• marketing
• vendite (e-commerce)
• assistenza tecnica ai clienti (posta, news, FAQ)
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Per le aziende:
• Intranet
Utilizzo delle tecnologie di Internet per realizzare il sistema
informativo aziendale
Questo approccio è particolarmente indicato per aziende con più sedi sparse sul
territorio
Si basa essenzialmente su:
• Applicazione client-server
• Server WEB
• Integrazione tra Web e database aziendali
• linguaggi di programmazione dei client (Java)
• Browser multifunzionali
• Interfaccia unificata per l’utente
• Potente sistema per la posta elettronica aziendale e inter-aziendale
• Strumenti di office automation
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La disponibilità di una Intranet permette di mettere in linea tutti i documenti
aziendali e di esportarne anche alcuni su Internet
Questo può avvenire connettendo la Intranet ad Internet in modalità sicura
La sicurezza si ottiene interponendo un firewall nel punto di congiunzione dei
due sistemi
Esempio di una Intranet aziendale connessa ad Internet:
La Federal Express Package ha sviluppato una Intranet accessibile tramite
Internet per localizzare i pacchetti spediti con FedEx.
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Per i singoli individui:
(di solito da casa propria tramite "fornitori di accesso" o provider):
• accesso ad informazioni remote, ad es:
• accesso a servizi bancari
• acquisti da casa
• navigazione sul World Wide Web
• comunicazioni fra persone:
• posta elettronica
• videoconferenza
• gruppi di discussione
• divertimento:
• video on demand (selezione e ricezione via rete di un qualunque
spettacolo tratto da un catalogo)
• giochi interattivi (contro macchine o avversari umani)
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• Ogni computer connesso alla rete Internet è univocamente identificato con un numero IP
• Un indirizzo IP è formato da 32 bit e codifica due cose:
– network number, cioé il numero assegnato alla rete IP (detta network) su cui si trova lʹelaboratore; – host number, cioé il numero assegnato allʹelaboratore.
• La combinazione è unica: non possono esistere nellʹintera rete Internet due indirizzi IP uguali.
• Gli indirizzi IP sono assegnati da autorità nazionali (NIC, Network Information Center) coordinate a livello mondiale 33
Gli indirizzi sono usualmente espressi nella dotted
decimal notation, cioè i valori dei singoli byte sono espressi in decimale e sono separati da un punto.
Range
N° net
N° host
Netmask
A
0.0.0.0 to 127.255.255.255
128
~16 M
255.0.0.0
B
128.0.0.0 to 191.255.255.255
~16K
64K
255.255.0.0
C
192.0.0.0 to 223.255.255.255
~2M
256
255.255.255.0
D
224.0.0.0 to 239.255.255.255
E
240.0.0.0 to 247.255.255.255
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Ricordiamo gli indirizzi privati disponibili:
• rete di classe A
10.x.x.x
•16 reti di classe B da 172.16.x.x a 172.31.x.x
•256 reti di classe C da 192.168.0.x a 192.168.255.x
Possono essere liberamente utilizzati senza richiedere alcuna autorizzazione
La scelta se adottare reti di classe A, B o C per la Intranet dipende dalle dimensioni
della rete aziendale e dal dominio di broadcast desiderato. Oggi con la disponibilità di
router ad alte prestazioni e basso costo ci si orienta verso la riduzione delle dimensioni
dei domini di broadcast la cui dimensione massima viene normalmente fissata in 256
nodi. In generale è opportuno avere più sottoreti IP, ciascuna grande al massimo circa
un centinaio di host e assegnare la stessa sottorete per host con la stessa missione.
Questo è chiaramente molto facilitato se a livello 2 si dispone di LAN virtuali (VLAN),
cioè di un modo flessibile per raggruppare le stazioni in modo indipendente dalla loro
collocazione fisica.
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In generale una soluzione Internet/Intranet prevede di utilizzare una sottorete IP con
indirizzi pubblici per la parte di rete che deve essere raggiungibile tramite Internet e una
o più sottoreti IP con indirizzi privati per la parte di rete che non deve essere accessibile
tramite Internet, cioè la Intranet. Dal punto di vista applicativo una Intranet utilizzerà
molto probabilmente tecniche di tipo client-server.
Sarà opportuno porre i server (ad esempio, boot, file e print server) nella stessa sottorete
IP dei client.
INTERNET
DNS pubblico
Proxy
WWW
Gatway
INTRANET
PR2
PR1
DNS privato
Firewall
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Topologia a Maglie
La topologia a maglia completa permette una comunicazione veloce. Tutte le coppie
di nodi sono collegate, quindi non e’ necessario nessun nodo intermedio per la
comunicazione.
Non è utilizzabile in ambito globale a causa dell’enorme quantità di collegamenti
richiesta. Per collegare N nodi sono necessari N ( N2 − 1) link.
In generale ci si orienta verso una struttura a maglia incompleta in cui alcuni nodi
terminali non sono collegati direttamente,ma comunicano mediante nodi intermedi
Topologia a maglia incompleta
Topologia a maglia completa
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La classificazione delle reti in base alla loro estensione fisica porta a distinguerle
in tre classi: reti locali (LAN), reti metropolitane (MAN), reti geografiche (WAN).
LAN (Local Area Network):
Def (IEEE 802): E’ un sistema di comunicazione che permette ad
apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro entro un’area
delimitata utilizzando un canale fisico a velocità elevata e con basso
tasso di errore
– Sono possedute da una singola organizzazione (rete privata)
– Limitate ad un ambito locale, senza attraversamento di suolo
pubblico in un raggio compreso tra 10m (stessa stanza), 100m (stesso
edificio) ed 1 km (stesso campus)
– Topologia a bus, ad anello, a stella
– Banda di comunicazione: ~100Mbit/sec o più
– Nodi: workstation o PC, server
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Campus Backbone
Equipment
Building Backbone
Horizontal
Work Area
Administration
Colori: EIA/TIA 606
Esempio Schematico di una Lan
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MAN (Metropolitan Area Network):
– Generalmente sono reti pubbliche
– Rete a singolo o doppio cavo
– Topologia a stella o a maglia parziale
– Nodi: router
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WAN (Wide Area Network):
– Rete geografica che si estende a livello di una nazione, di un
continente o dell’intero pianeta su distanza di oltre 100Km
– Limitato in ambito urbano in un raggio di 10 km
– Connessioni punto a punto dedicate (backbon) affittate dalle
compagnie telefoniche nazionali
– Tpologia a maglia parziale
Una Wan è tipicamente costituita da due componenti:
– end system insieme di elaboratori su cui sono attivi i programmi
utilizzati dagli utenti
– comunication subnet rete che connette fra loro gli end system
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Una WAN può essere realizzata utilizzando connessioni di tipo diverso, ad
esempio in parte su mezzi di trasmissione fisica (circuiti dedicati CDN, Fibra
Ottica) , in parte Wireless ed in parte tramite Trasmissione Satellitare
Lan 2
Trasmissione Satellitaare
Lan 4
F.O.
Lan 1
Wireless
CDN
CDN
Schema esempio WAN
Lan 3
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Backbon della rete della ricerca italiana GARR-B
Topologia a maglia completa
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GLI STANDARD
A causa degli sviluppi proprietari dell’hardware e del software di
comunicazione, in passato la progettazione di una rete era strettamente
condizionata nella scelta del supporto fisico di trasmissione e nelle
applicazioni basate sui differenti protocolli che tali supporti dovevano
utilizzare
Negli anni 70 nascono alcune organizzazioni di standardizzazione grazie
al lavoro delle quali si è giunti alla definizione di regole comuni dette
“standard”, per la realizzazione di un sistema fisico di interconnessione
da installare una volta per tutte, che prescinda dalle esigenze connettive
del momento e che sia in grado di soddisfare le mutevoli esigenze
dell’utente, in modo da offrire una soluzione durevole nel tempo
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Gli standard sono di due tipi:
– “de facto” (esistono senza pianificazione)
ad esempio i PC IBM sono uno standard de facto poiché dozzine di
costruttori hanno scelto di copiarle
– “de jure” (per legge)
sono documenti formali, approvati da qualche struttura autorizzata
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In generale nella comunità Internet, la nascita di uno standard avviene
in questo modo
un’idea nata da un gruppo di lavoro assume il carattere di Standard
Proposto se è spiegata in un raporto tecnico detto anche RCF (Request
for Comment – www.ietf.org/rfc.html) e susciti sufficiente interesse
nella comunità. Passa poi alla fase di Standard Preliminare se esistono
almeno due implementazioni funzionanti in due siti diversi per almeno
4 mesi. Se IAB considera valide l’idea e l’implementazione, allora il
documento RCF è adottato Come standard di Internet
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Riferimento EIA/TIA 568-B.2-1 approvato 8/6/2002
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W3c
aipa
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