In questo approfondimento si daranno alcune specifiche tecniche per l'installazione e la configurazione hardware dei sistemi di networking più diffusi. Una più ampia trattazione delle reti di calcolatori è disponibile nel modulo 4 (percorso C2).
Si introdurranno poi le topologie delle reti di calcolatori per capire meglio come gli apparati vengono interconnessi e secondo quali standard.
Topologia a stella
La topologia a stella è caratterizzata da un apparato centrale, detto centrostella, a cui tutti gli altri dispositivi sono collegati. Per costruire una LAN isolata di 6 calcolatori secondo una topologia a stella sono necessarie 6 schede di rete sui computer, 6 cavi di rete e un apparato di rete che faccia da centrostella con almeno 6 porte.
Topologia a bus
La topologia a bus è caratterizzata da un cavo di riferimento a cui tutti i computer della rete sono collegati. Per costruire una LAN isolata di 6 calcolatori secondo una topologia a bus sono necessarie 6 schede di rete sui computer e 1 cavo che abbia 6 punti di accesso per i calcolatori.
Topologia ad anello (ring)
In una topologia ad anello le due estremità del bus sono unite tra loro a formare un anello. In questa topologia le informazioni viaggiano in una sola direzione. I dati, organizzati in pacchetti ognuno dei quali contiene l'indirizzo di destinazione, girano all'interno di questo anello fino a raggiungere il computer di destinazione.
Il mezzo più utilizzato per reti Ethernet/FastEthernet/GigaEthernet è oggi il doppino intrecciato (TP, Twisted Pair) a 8 cavi. I cavi TP sono classificati secondo vari parametri come l'isolamento da campi elettromagnetici, la capacità trasmissiva supportata, eccetera.
I cavi TP possono essere UTP (Unshielded Twisted Pair)o STP (Shielded Twisted Pair); i primi non sono schermati, invece i secondi sono schermati e vengono utilizzati in situazioni che possono presentare problemi di interferenze elettromagnetiche.
Esistono poi diverse categorie definite secondo standard EIA/TIA e ISO per i cavi TP in rame; nella tabella seguente vengono riassunte le caratteristiche delle categorie definite ad oggi:
| Categoria | Caratteristiche | Connettore |
|---|---|---|
| Categoria 1 | Comprende dati utilizzati unicamente per la telefonia analogica | |
| Categoria 2 | Comprende i cavi utilizzati per la telefonia analogica e digitale (ISDN, Integrated Services Digital Network) e trasmissione dati a bassa velocità (linee seriali) | RJ11, è il connettore tipico dei telefoni PSTN (Public Switched Telephone Network), simile al RJ45 ma con 4 cavi anziché 8 |
| Categoria 3 | comprende cavi utilizzati per reti locali fino a 10Mbps e in particolare per gli standard 10BaseT 802.3 a 10Mbps e Token-Ring a 4Mbps | RJ45 |
| Categoria 4 | comprende cavi per reti locali Token-Ring fino a 16Mbps | |
| Categoria 5 | è la più diffusa oggi, comprende cavi per reti locali fino a 100Mbps e 1Gbps | RJ45 (fino a 100Mbps vengono utilizzate due coppie per ogni connessione, per 1Gbps le coppie utilizzate sono tutte e quattro |
| Categoria 5E | questa categoria definisce standard più restrittivi rispetto a quelli della Categoria 5 senza cambiarne di fatto le specifiche, i supporti 100Mbps Full-Duplex e 1Gbps sono maggiormente garantiti | RJ45 |
| Categoria 6 | vista la diffusione di installazioni in categoria 5 e le elevate prestazioni che ancora può offrire, la categoria 6 è ancora poco utilizzata | RJ45 (1) |
(1) Già per gli standard della categoria 6 la tipologia di connettore RJ45 è risultata essere problematica, è quindi praticamente certo che per la categoria 7 verrà definito un nuovo standard di connettori.
cavo UTP Categoria 5 per reti Ethernet 10BaseT e FastEthernet 100BaseT
Connettore RJ45
Altre tipologie di cavo e connettori spesso utilizzate sono:
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cavi coassiali: resi oramai obsoleti dal cavo TP, venivano utilizzati principalmente per reti Ethernet a velocità 10Mbps secondo lo standard 10Base2. La topologia di reti su cavo coassiale è tipo a bus. Perché la rete funzioni correttamente è necessario che il bus non abbia interruzioni e che sia correttamente terminato ai due estremi.
Nella figura un esempio di rete locale 10 Base2, dove sono in evidenza i due terminatori agli estremi del cavo, i connettori a T e la scheda di rete sul computer: il connettore a T generalmente va collegato nell'estremo inferiore al connettore sul PC e negli altri due estremi a due tratti di cavo o a un tratto di cavo e un terminatore. La lunghezza massima di un tratto di rete 10Base2 è di 185 metri, la lunghezza minima di 50 centimetri per ogni cavo.
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cavi in fibra ottica:, collegamenti di rete in fibra ottica vengono attualmente utilizzati in maniera estensiva solo per collegamenti a lunga distanza tra diverse reti locali o per usi avanzati specifici.
Alcuni esempi di connettori per reti in fibra ottica
Esistono diverse tipologie di schede di rete: personal computer e workstation possono avere schede di rete direttamente integrate sulla scheda madre o schede aggiuntive su bus PCI o ISA, mentre computer portatili e palmari hanno schede di rete integrate o schede aggiuntive PCMCIA o CompactFlash.
Esempi di schede di rete FastEthernet PCI per personal computer e PCMCIA per computer portatili
Le reti Ethernet/FastEthernet/GigaEthernet su doppino TP hanno una topologia a stella: tutti i computer sono connessi ad un nodo centrale che può essere un semplice ripetitore (hub) o anche un dispositivo intelligente (switch o router). Altri apparati di rete sono i bridge, impiegati per interconnettere due LAN che utilizzano standard differenti, e i router, utilizzati per l'instradamento dei dati tra LAN o tra WAN.
Esempi di hub e switch Ethernet
- Gli hub, o ripetitori, sono apparati che collegano fra loro gruppi di computer eventualmente insieme ad ulteriori apparati di rete. Ogni pacchetto di dati proveniente da un qualsiasi computer, o da altro apparato collegato, viene ricevuto dall'hub su una porta e trasmesso a tutte le altre. La banda totale è completamente condivisa tra tutti i dispositivi collegati.
- Gli switch sono più elaborati degli hub e offrono una larghezza di banda dedicata più grande. Uno switch invia i pacchetti di dati alle porte specifiche dei destinatari, sulla base delle informazioni contenute nel pacchetto. In questa maniera gli apparati non interessati alla ricezione di un determinato pacchetto dati non dovranno condividere la parte di banda consumata per quella trasmissione.
- I bridge sono apparati utilizzati per far convivere reti che utilizzano standard di rete diversi. Un esempio di bridge è un Access Point WiFi che fa convivere reti FastEthernet su doppino TP con reti wireless standard WiFi.
La tecnologia wireless WiFi utilizza trasmissione radio ad ampio spettro impiegata per creare reti locali (LAN) wireless o collegamenti tra due computer su architetture di pari (Peer to Peer, P2P).
Oltre ad essere di serie in molti nuovi portatili e computer palmari, sono disponibili schede di espansione PCMCIA o CF Card compatibili con la maggioranza dei computer portatili e dei computer palmari. Il raggio di copertura di una rete wireless può variare molto, soprattutto in base a fattori ambientali; in generale all'interno di un edificio la copertura può essere di un raggio di circa 20/30 metri. La velocità nominale dei dispositivi attualmente in commercio è di 11Mbps, anche se spesso la velocità media di trasmissione si aggira sui 4/5 Mbps. I dispositivi WiFi vengono in genere utilizzati per creare delle LAN sfruttando un apparato centrale di distribuzione del segnale (access point), che permette anche di interfacciarsi con la rete cablata, per creare collegamenti punto punto tra due computer o tra due edifici.
Nella tabella seguente vengono illustrati gli standard attuali.
| Standard | Frequenza Radio / Velocità di trasferimento dati |
|---|---|
| IEEE 802.11 | 2.4 Ghz / 1-2 Mbps |
| IEEE 802.11b ( Wi-Fi ) | 2.4 Ghz / 5.5 - 11 Mbps |
| IEEE 802.11a (Wi-Fi 5 ) | 5 - 40 Ghz / fino a 54 Mbps |
| IEEE 802.11g | 2.4 Ghz / fino a 54 Mbps |
Logo di certificazione standard WiFi
Una PCMCIA Card WiFi
Un Access Point WiFi
Per collegarsi ad Internet è necessario avere un collegamento diretto tra un proprio apparato di rete e un altro apparato connesso per altra strada ad Internet, generalmente un ISP (Internet Service Provider).
Gli apparati più diffusi per il collegamento di un singolo computer o di una LAN ad Internet sono:
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Modem analogico (PSTN, Public Switched Telephone Netwotk) o modem digitale (ISDN, Integrated Services Digital Network). Un modem è, in generale, un apparato che permette di modulare segnali digitali in un segnale analogico trasmettibile, ad esempio, su una rete di fonia e viceversa. I modem PSTN raggiungono 56Kbps, mentre con una linea ISDN si possono raggiungere i 128Kbps. Il modem è utilizzato come apparato di collegamento per uso personale o per collegare piccole LAN impiegando piccoli router o software di condivisione del collegamento ad Internet.
I modem interni sono in genere installati sul bus PCI (Peripheral Component Interconnect) o integrati nella scheda madre del computer. I modem esterni vanno generalmente collegati porta seriale RS-232 o alla porta USB.
- Connessioni xDSL (Digital Subscriber Line). Connessione di rete veloce che in genere utilizza l'ultimo miglio delle linee telefoniche tradizionali. In Italia sono molto diffuse soluzioni ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) che forniscono velocità differenti in upload (in genere 56Kbps) e download (in genere massimo 512Kbps). Per utilizzare una connessione xDSL è necessario collegare al computer un modem o un router xDSL. Utilizzando un modem interno (oppure collegato alla porta USB o all'interfaccia di rete del computer) la connessione viene utilizzata in modo esclusivo. Utilizzando un router xDSL la connessione viene condivisa anche con la LAN interna.
- Connessioni via satellite. Esitono due metodi di accesso via satellite, il più diffuso è quello undirezionale: il satellite è utilizzato solo per il download, mentre per l'upload è utilizzato un modem analogico. Il secondo metodo è quello bidirezionale in cui il satellite è utilizzato sia per l'upload che per il download, in questo caso è necessario procurarsi paraboliche in grado di inviare dati. I sistemi satellitari hanno il vantaggio di riuscire a coprire qualsiasi zona, anche non coperta da rete telefonica, e di avere delle buone prestazioni; lo svantaggio è che risulta praticamente impossibile utilizzare connessioni satellitari per comunicazioni sincrone visto l'enorme ritardo che comportano.
- Connessioni dirette in fibra ottica, WiFi, infrarosso. Connessioni punto-punto in fibra ottica possono arrivare a raggiungere velocità di alcuni Gbps. Collegato alla connessione punto-punto può esserci, raramente, il computer stesso che utilizzerebbe in questo modo la linea in maniera esclusiva, o un router o ancora un bridge per connettere ad Internet la LAN interna.