Le Reti

Le Reti Giuseppe Specchio

Rete e stazione Una rete o network di computer è costituita dal collegamento di calcolatori o gruppi di calcolatori situati più o meno lontani l’uno dall’atro, allo scopo di scambiare informazioni o di rendere possibile la cooperazione di più utenti. Con il termine gruppo di computer si intende a sua volta una rete di computer oppure una quantità di calcolatori dedicati a un certo impiego; in pratica, a una rete possono essere collegate altre reti di computer formando così un intreccio molto vasto di resti per il trasferimento di dati.

Una stazione è un apparecchio (solitamente un computer), collegato alla rete insieme ad altri apparecchi. Ogni stazione è composta da due elementi: un apparecchio di elaborazione dati (il computer) e un apparecchio di trasmissione (modem o altro).

Protocollo Un protocollo di collegamento è dato da un insieme di informazioni riguardanti le modalità secondo le quali deve essere costruito un collegamento tra due o più stazioni. Cerchiamo di capire meglio quali informazioni sono contenute in un protocollo di collegamento. Abbiamo innanzitutto un’indicazione che riguarda l’apparecchio con il quale ci si vuole collegare, in pratica un indirizzo dell’apparecchio con il quale si vuole comunicare. Vi è poi indicata la velocità di trasferimento dei dati, in modo che sia la stazione ricevente che quella mittente siano sincronizzate, altrimenti avranno perdite di dati.

Infine, vi saranno altri dati riguardanti il controllo degli errori di trasmissione e dati utilizzabili per il ripristino dei dati perduti o modificati durante la trasmissione. Vi sono in particolare informazioni che indicano come una determinata stazione deve comportarsi in caso di errore: se occorre ripetere il trasferimento o se i dati possono essere ripristinati. I dati appartenenti ai protocolli di trasmissione vengono elaborati in diversi stadi delle trasmissioni e vengono via via aggiunti alle informazioni provenienti dagli stati precedenti.

Nel caso dei protocolli di collegamento, il primo protocollo viene inserito all’interno di un secondo protocollo più specifico, contenente altre informazioni; questo a sua volta viene inglobato in un ulteriore protocollo e così via, fino ad arrivare allo stadio più basso, che rappresenta il collegamento fisico vero e proprio tra le due stazioni che sono entrambe in comunicazione. La stazione ricevente poi provvederà a “scartare” i singoli protocolli eseguendo le operazioni della stazione mittente a ritroso, e ai rispettivi stadi eliminerà i dati che non servono al livello superiore, ripristinando infine le informazioni come sono state inviate dal livello più alto della stazione trasmittente.

Come si può notare da quanto spiegato in precedenza, i collegamenti tra computer non sono semplici da costruire, in quanto occorre tenere conto di molti fattori. Di queste difficoltà, comunque, l’utente finale non deve preoccuparsi, proprio perché il collegamento avviene in modo che si percepisca effettivamente soltanto ciò che interessa. L’utente finale quindi non si dovrà preoccupare di elaborare un protocollo di trasmissione o un protocollo di trasferimento fisico, l’unica scelta lasciata all’utente riguarda proprio il tipo di hardware e software da impiegare.

Coordinamento sincrono e asincrono Consideriamo il fatto che a una rete possono essere collegati vari apparecchi di diversa natura, è facile comprendere come questi lavorino a velocità differenti. I computer stessi hanno velocità di clock che possono variare da sistema in sistema. Quindi è necessario che la stazioni si accordino su una determinata velocità, per evitare perdite di dati.

Nel primo metodo, denominato collegamento asincrono , prima di ogni blocco di informazioni vengono inseriti dei bit di partenza , e al termine dei bit di stop . Nel momento in cui alla stazione ricevente giunge un bit di partenza, questa provvederà ad adeguare la propria velocità a quella della stazione trasmittente. Questo metodo ha un grande vantaggio che in reti complesse possono essere utilizzati apparecchi di diverso tipo. Questo adeguamento continuo prima di ogni blocco comporta però una rallentamento del trasferimento, in quanto ai dati vengono aggiunte molte informazioni di protocollo, che aumentano il volume dei dati e il tempo necessario al completamento della trasmissione.

Il metodo del collegamento sincrono implica una sincronizzazione globale degli apparecchi collegati a una determinata velocità, questo a prescindere dalle caratteristiche degli apparecchi collegati. Questo significa che, se in una rete vi è un solo apparecchio lento, la velocità di trasferimento dell’intera rete verrà adeguata alla velocità di questo apparecchio. Se questo sincronismo globale rappresenta un peso eccessivo in reti molto complesse, è di grande vantaggio nel caso di collegamenti tra due soli apparecchi, come avviene tra i modem. La sincronizzazione infatti avviene una sola volta all’inizio del collegamento, e rimane costante per l’intera durata della connessione. Pertanto è necessario inviare solamente un bit di inizio e un bit di stop, contenendo in questo modo il volume dei dati da trasferire.

Modulazione demulazione La modulazione consiste nel modificare una determinata frequenza, ad esempio 1.000Hz, chiamata frequenza portante , emessa da un certo apparecchio; su tale frequenza viene adattato il segnale di trasmissione, cioè i dati provenienti dal computer, usando un modulatore di frequenza . Esistono vari metodi per la modulazione di frequenza: i più importanti sono la modulazione numerica di fase ( FSK o FM ), la modulazione a spostamento differenziale di fase ( DPSK ) e la modulazione delle ampiezze ( AM ).

Il metodo FSK o FM consiste nel modificare la frequenza del segnale di base rappresentando gli 1 con una frequenza maggiore e gli 0 con la frequenza di base. Con questo metodo si raggiungono velocità di 1.800 baud. Nel metodo DPSK, viene usata sempre la stessa frequenza, ma, a seconda del bit da trasferire, ne viene sfasato il ciclo. Con questo metodo si ottengono velocità di trasferimento che arrivano a 28.800 baud e oltre.

La modulazione delle ampiezze invece prevede la modifica dell’ampiezza della frequenza portante. Questo metodo non viene usato molto nell’ambito della comunicazione tra computer.

Concludendo il discorso sui metodi di modulazione, possiamo dire che il metodo a modulazione di spostamento differenziale di fase e quello maggiormente usato nei modem più recenti. La demulazione è l’operazione opposta, che rende comprensibili al computer i dati provenienti da un apparecchio collegato alla rete.

Metodi di trasmissione Esistono vari tipi di sistemi di collegamento. I primi due riguardano le modalità con le quali vengono trasferiti i singoli bit all’interno di un bus o di qualsiasi cavo di collegamento. Gli altri invece riguardano il sistema con cui può avvenire l’invio e la ricezione dei dati. Della trasmissione seriale , abbiamo già parlato in precedenza, qui ricordiamo soltanto che i bit vengono trasmessi uno dietro l’altro. Della trasmissione parallela , anch’essa è stata tratta, ricordiamo soltanto che i dati viaggiano uno affianco all’altro.

La prima delle modalità di trasferimento non ancora tratta e la cosiddetta trasmissione simplex . In questo caso una stazione è abilitata solamente alla trasmissione e l’altra alla ricezione dei segnali. Due esempi sono la televisione e la radio. Un altro tipo di trasmissione avviene invece in modo alternato e si chiama half duplex . In questo caso le stazioni partecipanti alla comunicazione possono trasmettere e ricevere dati, ma non contemporaneamente, ciò significa che, se una stazione sta trasmettendo, non può allo stesso tempo anche ricevere dati. Un esempio è offerto dagli apparecchi ricetrasmittenti.

Il metodo della trasmissione full duplex , offre la possibilità di ricevere e trasmettere dati contemporaneamente. Un esempio di stazione full duplex e offerto dai normali telefoni domestici. Nella trasmissione in multiplex vengono trasmessi più segnali contemporaneamente su frequenze differenti, ma attraverso lo stesso collegamento. Questo significa che con un unico collegamento (un cavo elettrico), più stazioni possono trasmettere contemporaneamente.

Circuiti commutati e dedicati Esistono due metodi per collegare due stazioni tra di loro. Il primo tipo di circuito è detto circuito a commutazione , ed è quello che usualmente viene usato nella rete telefonica. Questo sistema prevede che l’utente componga il numero dell’apparecchio destinatario, dopodiché la centrale di commutazione provvede a collegare i due apparecchi tra di loro. In questo modo qualsiasi apparecchio della rete può collegarsi con un altro.

Il secondo tipo di circuito è chiamato circuito diretto , o dedicato . Questo sistema prevede un collegamento fisico diretto tra due stazioni, che sono costantemente collegate tra di loro. Non è necessario comporre il numero del destinatario. Lo svantaggio è che le due stazioni non possono comunicare con altra, a meno che non vi siano altri collegamenti diretti o a commutazione. I vantaggi sono una maggiore velocità e una migliore qualità di trasferimento.

Commutazione di circuito e di pacchetto.

Nella commutazione di circuito il collegamento viene costituito in modo continuo tra la stazione emittente e quella destinataria. Al termine della comunicazione, viene interrotto il collegamento. Questo è il sistema che viene utilizzato per la rete telefonica. I vantaggi di questo sistema sono i seguenti :

il collegamento, una volta attivato, è a esclusiva disposizione dei due utenti;

è possibile inviare, contemporaneamente alla conversazione vocale, altri dati usando lo stesso collegamento (sistema ISDN)

il collegamento è completamente indipendente dai protocolli usati, purché siano impiegati gli stesi protocolli tra i due corrispondenti;

Si possono inviare quantità o blocchi di dati di varia grandezza, a seconda delle necessità dell’utente.

Gli svantaggi sono i seguenti :

Gli utenti pagano a seconda del tempo di utilizzazione del collegamento e non in base all’effettivo utilizzo in termini di bit trasmessi;

Il collegamento, essendo esclusivo, non può essere ottimizzato trasportando anche dati di altri utenti nei “ tempi morti ”.

i due utenti devono per forza usare gli stessi protocolli, le stesse velocità e lo steso tipo di modulazione.

Il secondo sistema, a commutazione di pacchetto , non prevede un collegamento continuativo e costante tra le stazioni interessate; i dati vengono trasmessi a blocchi , o pacchetti , di grandezza prestabilita. I pacchetti vengono memorizzati temporaneamente in nodi intermedi, dai quali sono inviati al nodo successivo o al destinatario. Questo sistema viene chiamato store and forward .

Questo sistema permette la trasmissione contemporanea di più stazioni attraverso i collegamenti logici , che vengono stabiliti dalla centrale di commutazione.

Collegamento logico significa che esiste un collegamento fisico che va dalla stazione alla centrale, o nodo , che provvede alla memorizzazione temporanea e allo smistamento dei dati ad altre stazioni, ma che i collegamenti tra le stazioni non sono stabiliti in modo continuo. I vantaggi di questo tipo di collegamento sono i seguenti :

Gli utenti pagano in base alla quantità di dati effettivamente trasmessi e solo in ragione minore in base al tempo utilizzato;

I collegamenti sono ottimizzati, in quanto condivisi tra più utenti;

Le centrali si preoccupano di adeguare automaticamente i protocolli dei corrispondenti; ciò significa che le due stazioni collegate possono utilizzare protocolli, velocità di trasferimento e modulazione del tutto differenti;

Gli svantaggi sono :

La linea è condivisa e quindi i pacchetti di una stazione vengono mischiati ad altri;

I pacchetti trasmessi hanno una grandezza prestabilita dal sistema di gestione della rete;

A ogni pacchetto vengono aggiunte informazioni di controllo che ne aumentano il volume e i costi, diminuendo di conseguenza la velocità di trasmissione

Banda larga, banda base e banda fonica La banda larga viene usata ogni qualvolta è necessario l’impiego di un solo conduttore sul quale far viaggiare più informazioni contemporaneamente. È il caso, ad esempio, delle linee telefoniche, dove a un conduttore unico vengono collegati più apparecchi, che ricevono ognuno una fetta della banda. In questi casi si parla di banda fonica che va da 300 a 3400Hz, le frequenze tipiche della voce umana. La banda base invece prevede una sola trasmissione, e quindi la frequenza può essere molto elevata.

Collegamento via telefono Nel seguito ci occuperemo di scoprire qualcosa di più sul collegamento dei computer via telefono. A tale scopo, chiariamola suddivisione dei collegamenti tra computer tramite reti specifiche e tramite reti di commutazione comuni. Nel gruppo delle reti specifiche , sono comprese tutte le reti costruite appositamente per collegare un certo numero di computer. Nel secondo gruppo, le reti comuni , è inserita la rete telefonica, che non è stata costruita a pensata per collegare dei computer, ma per collegare un certo numero di utenti umani.

Soltanto in un secondo tempo questa rete è stata resa utilizzabile anche per collegare dei calcolatori. Per rendere possibile questo collegamento è stato necessario costruire apparecchi appositi, che trasformano i segnali del computer in segnali trasferibili via telefono. Innanzitutto è necessario che tutti i computer con i quali si vuole dialogare siano dotati di questi apparecchi di conversione di segnali. Ricordiamo che il computer produce segnali digitali, che devono per forza essere trasformati, cioè convertiti, in segnali analogici. Il trasferimento dei dati è molto lento in quanto le linee telefoniche non sono costruite per velocità di trasferimento come quelle di un computer, ma in base alla velocità di colloquio di una persona.

Vista la lentezza del trasferimento, questo comporterà bollette telefoniche abbastanza elevate. Il collegamento via telefono consente anche di lavorare sul proprio computer con programmi presenti sul computer remoto .

Il modem Il termine modem è una parola composta, deriva da MODulazione e DEMulazione . Modulazione Demulazione

NB : Definiamo la differenza tra segnale analogico, segnale digitale, modulazione e demulazione:

Segnale analogico significa che ogni singola informazione viene rappresentata da simboli distinti e continui, ovvero variabili con continuità;

Segnale digitale significa che ogni informazione viene rappresentata sfruttando solamente simboli o segnali ben definiti e discontinui, ovvero che non mutano con continuità;

Per modulazione s’intende la conversione di un segnale analogico proveniente da linee esterne in digitale in modo tale da poter essere compreso da un PC

Per demulazione s’intende l’operazione opposta alla modulazione, ovvero la conversione di un segnale digitale in analogico.

La caratteristica più evidenti dei modem è la loro connessione diretta alla linea telefonica, tramite l’apposito doppino telefonico. Un altro punto molto interessante è data dalla possibilità della compressione dei dati . In questo caso, dai dati originali vengono eliminati quelli inutili, come ad esempio gli spazi vuoti. La stazione ricevente poi provvederà a ripristinarli. La compressione, riducendo la quantità di dati da trasmettere , limita anche i costi, in quanto diminuisce il tempo impiegato per trasmettere la stessa quantità di dati in un volume minore. È importante tenere conto del metodo utilizzato per sincronizzare i due aspetti durante il trasferimento.

Il metodo sincrono è molto apprezzato nei collegamenti via telefono, anche se i costi per i modem che supportano questo sistema sono più elevati di quelli dei modem asincroni. Un’altra caratteristica offerta dai modem è la possibilità di scegliere tra modelli interni o esterni. Il funzionamento è identico per entrambi, cambia soltanto l’ingombro. I modem interni sono costituiti da una semplice scheda elettronica, che va inserita direttamente all’interno dell’unità centrale del computer. Questo sistema è ideale per chi ha poco spazio sulla scrivania o per i computer portatili che sono dotati di una slot interno per questo tipo di modem.

I modem esterni invece sono apparecchi a sé stanti, forniti in un loro contenitore, dotato di varie spie e pulsanti.

Altre caratteristiche di minore rilievo dei modem possono essere :

La chiamata automatica ; ciò significa che il modem stesso a comporre il numero richiesto;

La risposta automatica con il riconoscimento automatico del tipo di chiamata: il modem riconosce se all’altro capo è collegato un altro modem o se è una persona a parlare. In questo caso il modem passa la chiamata al telefono.

La ripetizione automatica della chiamata in caso di linea telefonica occupata

La velocità di trasmissione raggiunge normalmente i 28.800 bit/sec, e sfruttando la compressione dati e la tecnica di spostamento di fase all’atto della modulazione si arrivano a ottenere velocità quadruple.

NB : esiste una sostanziale differenza tra la dicitura bit/sec (bit/s) e baud, che solo in alcuni casi coincidono. Il primo termine si riferisce specificamente alla quantità effettiva di bit trasmessi in un ciclo, mentre il secondo termine indica i cicli effettuati in un secondo.

Che cosa prevedono le norme italiane Come tutta la materia della telecomunicazioni, anche quella dei collegamenti tra computer via telefono e regolamentata dal Ministero delle Poste e Telecomunicazioni. Quindi anche i modem, in quanto apparecchi per telecomunicazioni, sono sottoposti all’omologazione da parte delle istituzioni preposte, come ad esempio il CCITT (Comitato Consultivo Internazionale Telefonico e Telegrafico).

ISDN Il termine ISDN è l’acronimo dei termini inglesi Integrated Services Digital Network , cioè “rete digitale per servizi integrati”. Questa particolare rete di telecomunicazione si basa sul trasferimento digitale dei dati. L’ISDN prevede collegamenti in banda larga su più canali, in modo da permettere di trasferire dati di tipo diverso durante lo stesso collegamento.

Per offrire maggiori velocità e potenzialità del servizio, vengono usati collegamenti in fibre ottiche. I collegamenti vengono effettuati su canali da 64Kbit/s, che nell’ accesso base sono due per un totale di 128Kbit/s. per esigenze particolari è possibile richiedere l’ accesso primario , che offre ben 30 canali per un totale di ben 2Mbit/s, cioè circa 250.000 byte al secondo. NB : Un Kilobit (abbreviato di Kbit) è formato da 1.000 bit; l’espressione 64Kbit/sec denota quindi che in un secondo vengono trasmessi circa 64.000 bit. Un Megabit (abbreviato Mbit) indica invece circa 1.000.000 di bit. L’espressione 2Mbit/sec denota quindi una velocità di trasferimento di circa due milioni di bit al secondo.

Collegamento tramite le porte I/O Vi sono due principali tipi di porte: quelle parallele e quelle seriali . Queste porte si chiamano di I/O ( Input/Output ) perché offrono l’opportunità di collegare il computer al mondo esterno. Oltre a poter collegare stampanti e unità periferiche, le porte di I/O servono anche per collegare due computer tra di loro. In questo caso servono i seguenti componenti: un cavo parallelo o seriale, a seconda della porta che si vuole usare, e ovviamente il software che permette il collegamento delle due macchine. Occorre fare attenzione al fatto che i cavi da usare non sono normali cavi seriali o paralleli, ma conduttori particolari chiamati null modem , come riportati nella prossima figura.

Classificazione delle reti Il collegamento tra due computer avviene a diversi livelli, dando vita a reti di dimensione diverse. Nella prossima figura vediamo i diversi livelli di collegamento tra computer, che verranno descritti in seguito.

Cerchiamo ora di chiarire i termini presenti nello schema partendo dal primo in basso. LAN significa Local Area Network , che tradotta significa “rete di livello o area locale”. Si tratta in pratica di reti che collegano computer collocati a breve distanza fra loro. Un’area locale può essere rappresentata da un’area aziendale con diversi uffici i quali hanno computer collegati fra loro. MAN invece è l’acronimo dei termini inglesi Metropolitan Area Network , cioè “rete a livello o area metropolitana”. In questo caso, vengono collegati computer che si trovano all’interno di una determinata area urbana, che può essere una grande città comprendente anche zone limitrofe oppure anche più città o paesi vicini. Un esempio potrebbe essere costituito dai computer dislocati in diversi uffici sparsi per tutta la città in modo capillare.

WAN identifica invece le Wide Area Network , ossia reti che coprono un’area più vasta. Quest’area “vasta” comprende di regola il territorio nazionale, fino ad arrivare a collegare calcolatori in diversi stati limitrofi. GAN è l’ultimo livello e consiste nella rete che collega computer collocati in tutto il mondo, anche via satellite. È un collegamento globale: da qui il termine Global Area Network . È su questa rete che viaggiano informazioni che noi nelle varie ore del giorno ascoltiamo e vediamo durante il telegiornale e che provengono da stati dislocati su tutti e cinque i continenti..

I due metodi di trasferimento Esistono principalmente due sistemi per costruire un dialogo tra due o più computer. Il primo metodo si può denominare da stazione a stazione ( store and forward , ovvero “salva e avanza” ), illustrato nella prossima figura. In questo sistema le informazioni che partono dalla stazione mittente passano di stazione in stazione prima di arrivare a quella di destinazione. A ogni stazione vengono memorizzati per poi ripartire.

Il problema che si pone con questo metodo è quello delle ricerca della via più breve e idonea tra quelle possibili; è necessario un buon routing che scelga la via più breve tra le stazioni collegate. Un altro problema tipico di questo sistema è la lentezza del trasferimento, dovuta alla continua memorizzazione dei dati a ogni stazione. Inoltre si pone il problema della memoria e quindi possono verificarsi errori di “trabocco” chiamati errori di overflow di memoria , con la conseguente perdita dei dati. Un vantaggio è dato invece dalla possibilità di trasmissione simultanea da più trazioni senza che avvengano collisioni di dati , che comporterebbero la perdita di informazioni e di conseguenza la ripetizione del trasferimento.

Il secondo sistema, denominato a diffusione ( in inglese broadcasting ), illustrato nella figura sottostante, prevede il trasferimento diretto dei dati dalla stazione mittente a quella destinataria.

Questo elimina i problemi di memorizzazione alle stazioni intermedie, che in questo metodo non esistono, e quello della perdita di dati in caso di overflow di memoria, così come il problema del routing. Lo svantaggio di questo sistema è invece un altro, infatti non è possibile che più stazioni trasmettono contemporaneamente, perché ciò provocherebbe una sicura collisione di dati. Ogni stazione collegata alla rete legge “l’indirizzo” ( mac-address ) al quale sono destinate le informazioni; se l’indirizzo non è quello giusto, la stazione non perde tempo con la lettura dei dati; se invece l’indirizzo corrisponde, allora la stazione procede alla lettura dell’intero messaggio.

Finché la rete non è completamente sgombra dalle informazioni, le altre stazioni non possono trasmettere. Generalmente possiamo dire che le reti di tipo LAN, sono reti a diffusione, mentre le reti MAN e soprattutto WAN e GAN sono quasi esclusivamente di tipo store and forward.

Le reti locali LAN

Ricordiamo che LAN significa Local Area Network , il termine raggruppa tutte le reti utilizzate in ambienti di ridotte dimensioni, come ad esempio un’azienda.

A questo punto è bene introdurre un discorso su alcuni requisiti richiesti genericamente a qualsiasi tipo di rete locale. Sinteticamente si possono elencare i seguenti requisiti delle reti:

Devono essere modulari , ovvero espandibili in modo semplice e veloce;

Devono essere economiche , ciò significa che i costi relativi alla rete devono essere adeguati al mondo dei microcomputer, perché la stessa rete possa contare su un reale impiego in questo campo;

Deve esservi riconoscimento e supporto di prese (interfacce) standard verso l’esterno, per esempio verso altre reti;

Devono essere supportate dai più diffusi programmi applicativi, come ad esempio quelli di elaborazione di testi e i database;

Devono avere tempi di trasmissione accettabili e soprattutto una eguale distribuzione nella concessione dei permessi di trasmettere nei riguardi delle varie stazioni collegate.

Ecco i vantaggi che offrono le reti LAN in un’azienda:

Permettono il collegamento di piattaforme diverse, ad esempio IBM e compatibili con Macintosh e minicomputer o mainframe;

Rendono disponibili unità periferiche particolari che altrimenti non sarebbe interessante usare se venissero sfruttate solamente da un utente (si pensi ad esempio alla stampanti laser, che possono essere sfruttate in modo ottimale quando vi sono grosse quantità di dati da stampare);

Offrono un capillare sistema informativo in tempo reale in tutta l’azienda, con aggiornamento continuo e univoco degli archivi disponibili a tutti gli addetti interessati e autorizzati.

Vediamo a questo punto quali sono generalmente i componenti indispensabili di una rete LAN. Innanzitutto, sono necessari i computer, almeno due, che nella fattispecie possono essere dei microcomputer IBM-compatibili o altri. Inoltre è necessaria una scheda di controllo contenente l’elettronica per far funzionare la rete e di cui ogni singola stazione deve essere dotata. Un altro componente necessario è il ricetrasmittente, cioè quel componente che fisicamente trasmette e riceve i dati trasmettendoli poi alla scheda di controllo e da questa alla CPU del computer.

Indispensabile è anche il mezzo di trasferimento, costituito da un cavo nel quale vengono inseriti i dati da trasferire. I cavi possono essere di diversi tipi, i più diffusi sono i cavi coassiali , twister pair e a fibre ottiche .

I componenti hardware descritti – computer, scheda di controllo e ricetrasmittente – compongono insieme le singole stazioni della rete. Come ultimo componente della rete dobbiamo ovviamente includere il software necessario perché l’intero sistema funzioni alla perfezione. A proposito di software, è necessario ricordare che anche i programmi applicativi, per poter funzionare correttamente nella rete devono essere predisposti a questo impiego. Questo significa che al momento dell’acquisto è necessario tenere conto del sistema sul quale verranno installati i programmi. Se il computer è un sistema indipendente , allora non vi sono problemi, mentre se i calcolatori sono collegati in rete sarà necessario l’acquisto di programmi che prevedono il funzionamento in rete, altrimenti non potranno essere usati e condivisi da più utenti allo stesso tempo.

Sistema a stella Questa struttura è caratterizzata dal fatto che i computer facenti parte della rete sono tutti collegati a una stazione centrale, la quale provvede a collegare due computer tra loro quando vengono trasmessi dei dati. Tutti i dati trasmessi da una stazione all’altra transitano dalla stazione centrale.

Analizziamo ora i vantaggi e gli svantaggi di questo tipo di connessione. Per quanto riguarda i vantaggi, abbiamo che:

La rete è facilmente espandibile;

I costi in caso di espansione sono contenuti;

Per ogni stazione esistono le stesse condizioni di trasferimento, in quanto vi è solo la stazione centrale interposta tra le altre stazioni. Questo significa che i tempi di trasmissione sono uguali per tutti.

In caso di avaria delle stazioni (tranne che per la stazione centrale), le altra non ne risentono minimamente, e possono tranquillamente continuare il lavoro e le comunicazioni tra di loro.

Gli svantaggi sono che:

In caso di danneggiamento ai collegamenti di una stazione, quest’ultima è tagliata fuori dalla rete e non potrà sostenere nessun tipo di collegamento;

In caso di avaria della stazione centrale la rete è inutilizzabile;

La stazione centrale raggiunge costi molto elevati nelle reti molto complesse e con numerose stazioni terminali. In questi casi infatti si rende spesso necessario l’acquisto di un minicomputer (workstation).

Una stazione centrale troppo limitata rappresenta un “collo di bottiglia”, che rallenta il lavoro dell’intera rete.

Questa configurazione non è facilmente adattabile alle caratteristiche logistiche di un’azienda con uffici dislocati “disordinatamente”.

Come si può vedere dai vantaggi elencati, questo sistema presenta molti dei requisiti richiesti genericamente alle reti e che abbiamo elencato in precedenza. NB : Questo tipo di sistema viene detto anche client/server , ove la stazione centrale è il server, mentre i computer collegati vengono definiti client.

Configurazione ad anello Nella configurazione ad anello non è necessaria una stazione centrale; qui le stazioni sono collegate in cerchio l’una all’altra. Nella struttura ad anello ogni stazione che riceve i dati trasmessi li memorizza e li passa poi alla stazione successiva, fino a che non raggiungono il destinatario. Viene quindi utilizzata la tecnica store and forward .

Analizziamo ora i vantaggi di tale configurazione:

La rete è facilmente espandibile: basta inserire la nuova stazione tra le due presenti;

Non è necessaria la stazione centrale, e quindi vengono meno i problemi in caso di avaria di quest’ultima.

I tempi di attesa per il proprio terno di trasmissione possono essere facilmente calcolati e previsti.

Mentre gli svantaggi sono:

Se non vengono raddoppiati i collegamenti tra le stazioni, si rischia il collasso dell’intera rete in caso di avaria di un solo collegamento;

Le stazione danneggiate vengono tagliate fuori dalla rete e nel caso estremo viene bloccata l’intera rete;

I tempi di trasmissione aumentano con l’aumentare delle stazioni presenti nella rete;

Difficile adattamento alla logistica tipica di un’azienda.

Uno degli svantaggi più gravi di questo tipo tipo di rete è il totale collasso in caso di danneggiamento di un solo collegamento. Per ovviare a questo problema, spesso l’anello di collegamento viene sdoppiato in modo che, in caso di avaria ai collegamenti principali, si possa ricorrere ai collegamenti di sicurezza.

Ora, però, dobbiamo soffermarci un po’ sul metodo usato per trasmettere i dati da una stazione all’altra e su come una stazione viene abilitata alla trasmissione. Il primo tipo di rete ad anello analizzato viene chiamato token ring . In questo sistema la rete viene percorsa da un particolare segnale , detto token (testimone), che viene fatto passare di stazione in stazione. Se una stazione vuole trasmettere, deve aspettare che passi da lei il “testimone”, il quale verrà sostituito da un segnale che significa “linea occupata”, seguito dai dati da trasmettere. A destinazione la stazione ricevente legge i dati trasmessi, senza però toglierli dalla rete. Soltanto quando il token ripassa dalla stazione mittente, questa provvede a liberare la linea. La linea quindi può essere utilizzata sempre solo da una stazione alla volta.

Il secondo tipo di anello è lo slotted ring . Questo anello viene percorso da “contenitori” (container), che sono in numero almeno uguale alla stazioni collegate alla rete. Ogni contenitore viene preceduto da una sequenza di bit ( indicatori ) che indicano se il contenitore seguente è libero o no. Ogni stazione quindi può riempire un contenitore per volta. Questo offre la possibilità di trasmissione contemporanea di più stazioni. Il problema che pone lo slotted ring è che grandi quantità di dati devono essere trasmesse in due o più blocchi, se le informazioni non possono essere contenute interamente in un solo contenitore. Questo aumenta ovviamente i tempi di trasmissione complessivi.

Struttura a bus Le due strutture di rete erano di tipo store and forward, mentre quella di cui ci accingiamo a parlare ora è il tipo broadcast: i dati trasmessi partono da una stazione mittente e arrivano, senza memorizzazioni intermedie, direttamente alla stazione destinataria.

Elenchiamo ora brevemente i vantaggi e gli svantaggi che questo tipo di configurazione comporta. Cominciamo dai vantaggi:

I costi per l’espansione della rete sono molto contenuti e l’operazione è semplicissima;

La trasmissione avviene direttamente tra stazione mittente e stazione destinataria senza memorizzazione intermedie;

È facilmente realizzabile il broadcasting, cioè la trasmissione diretta dei dati a tutte le stazioni collegate;

Anche il multicasting è realizzabile; ciò significa che è possibile inviare dati a un particolare gruppo di computer, ad esempio a tutti i computer dell’ufficio contabilità;

La rete non risente assolutamente di eventuali avarie di stazioni collegate.

Gli svantaggi sono che:

La linea di collegamento può essere occupata solo da una stazione trasmittente: non è possibile la trasmissione da più stazioni contemporaneamente, che comporterebbe una collisione dei dati;

Nella versione più semplice, è difficilmente adattabile alle caratteristiche logistiche dell’azienda. Si deve ricorrere a configurazioni più complesse, come ad esempio la struttura ad albero ;

La struttura di tipo bus è difficilmente realizzabile con conduttore a fibra ottica, che offrono prestazioni molto più elevate dei normali cavi coassiali solitamente usati.

Passiamo ora ad analizzare in che il modo il software di gestione distribuisce equamente il diritto di trasmissione. Mentre nelle tipologie precedenti era il sistema di gestione a concedere i modo ben preciso a turno “la parola” alle stazioni, nel caso del sistema a bus non vi è più nessuno che distribuisce la parola e che regola in modo incondizionabile le trasmissioni. Un primo sistema consiste nella “estrazione” della stazione che può iniziare a trasmettere. Questa scelta avviene al termine della trasmissione precedente e determina così un lieve rallentamento nei trasferimenti. Inoltre i partecipanti non sono in grado di prevedere quando toccherà nuovamente a loro.

Un secondo metodo è quello della della “prenotazione” o dell’attribuzione di istanti di tempo alle singole stazioni, che in questo modo sono in grado di prevedere quando tocca a loro trasmettere. Un esempio di protocollo di trasmissione basato sulla prenotazione del tempo di trasmissione è il TDMA (Time Division Multiple Access, ovvero “accesso multiplo basato sulla divisione del tempo”). Un sistema molto diffuso invece è quello dell’accesso casuale alla rete. In pratica ogni stazione può accedere alla rete in ogni momento, senza aspettare una particolare istante prestabilito.

Nel caso che due stazioni si mettono a trasmettere contemporaneamente, i dati subiscono una collisione e diventano inutilizzabili. In questo caso entrambe le stazioni ritenteranno di trasmettere i propri dati dopo un certo periodo di tempo casuale. Esistono diversi sistemi basati sull’accesso casuale. Uno di questi è il CSMA (Carrier Sense Multiple Access), che in pratica prevede l’”ascolto” da parte di una stazione trasmittente di un certo segnale sulla rete, corrispondente al segnale di “via libera”. Questo segnale è sempre presente sulla linea quando nessuna stazione sta trasmettendo.

Una situazione di conflitto viene viene a formarsi quando due o più stazioni iniziano a trasmettere simultaneamente. In questo caso, ogni stazione ritenterà il collegamento dopo un tempo casuale. Se invece la stazione riceve un segnale di occupato vi sono due soluzioni; la prima prevede la ripetizione dell’accesso accesso dopo un tempo casuale, le seconda prevede un continuo controllo della linea: non appena questi si libera, la stazione trasmette. L’eventualità di collisioni di dati aumenta con l’aumentare delle stazioni collegate in rete.

Un secondo metodo è il CSMA/CD , cioè un normale CSMA con Collision Detection (rilevamento di collisioni). In questo caso le stazioni trasmittenti possono “ascoltare” la propria trasmissione, riconoscendo immediatamente se si dati si alterano in caso di collisione. Al verificarsi di una collisione, ogni stazione collegata che la percepisce emana un segnale jam che avverte tutte le stazioni di bloccare le proprie trasmissioni. In questo modo la linea viene liberata subito e non si rischiano molte collisioni. Un ultimo sistema è il CSMA/CA , che un normale CSMA con Collision Avoidance (evitare collisioni). Quando tutto va bene ogni stazione si comporta come nel caso di una normale CSMA, ma nel caso che si verifichi una collisione il sistema provvede alla distribuzione alle singole stazioni di tempi accesso prefissati, sfalsati gli uni degli altri.

In questo modo vengono evitate altre collisioni, ma si instaura un sistema di priorità non sempre ottimale. Un sistema completamente differente invece è il cosiddetto token bus . L’accesso alla rete rete viene regolato in questo caso da uno speciale segnale, passato il quale la stazione può agganciarvi i propri dati. Il funzionamento è paragonabile al token ring di cui abbiamo parlato in precedenza. Infatti, perché il sistema funzioni correttamente è necessario la creazione di un anello virtuale tra le stazioni collegate in modo che il token continui a “viaggiare” sulla rete da una stazione a quella successiva. Questo sistema elimina i problemi presenti in altri sistemi, ma ha il grosso svantaggio che complica molto le cose in caso di espansione della rete.

Infine, le reti di tipo a bus si possono adattare meglio alla logistica delle aziende mediante ramificazioni, che possono arrivare in qualsiasi punto dell’impresa, dando vita a un vero e proprio albero. Nella prossima figura vengono tralasciati alcuni componenti che fungono da collegamento tra un ramo e l’altro. In pratica si tratta di apparecchi chiamati repeater , ossia ripetitori, che provvedono ad amplificare i segnali provenienti da una stazione e a inviarli, o meglio a immetterli sulla via giusta in modo che pervengano alla stazione destinataria velocemente e correttamente.

Le reti di portata più ampia Le reti esaminate finora si utilizzano in un’area ben circoscritta geograficamente, limitandosi a collegare computer all’interno di un’area aziendale. Abbiamo visto però che i collegamenti tra computer vanno ben oltre, e permettono il dialogo o lo scambio di dati tra elaboratori posti anche in due continenti differenti. Questi collegamenti sono possibili grazie all’esistenza di una capillare rete mondiale, alla quale possono essere collegati diversi tipi di computer.

Di regola, per potersi collegare alle reti mondiali è necessario passare per alcuni stadi precedenti, cioè è necessario collegarsi a reti dapprima localmente circoscritte per poi passare a reti gradualmente più ampie. Per questo motivo è necessario che il computer sia prima collegato a una rete di livello nazionale, ad esempio l’ITAPAC in Italia.questa rete fornirà poi la possibilità di collegarsi alla rete mondiale. I collegamenti di computer a una rete più ampia o a un altro tipo di computer avvengono mediante i cosiddetti gateway , cioè corridoi o vie d’accesso , che altro non sono che specifici calcolatori adibiti al collegamento e alla conversione dei protocolli di trasmissione.

Da parte dell’utente, quindi, è necessaria solo una operazione: digitare il numero della stazione corrispondente; al resto pensano le reti. In questo modo si ottiene un collegamento completamente trasparente , nel senso che gli utenti in comunicazione non si accorgono che tra i loro computer ve ne sono inseriti altri che fanno da mediatori dell’informazione: a entrambi pare di lavorare direttamente con il rispettivo computer corrispondente. Nella prossima figura è schematizzato un collegamento tra due computer collocati a grande distanza l’uno dall’altro e quindi collegati mediante molti passaggi, di cui gli utenti non si accorgono.