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LE RETI - Sistemi di elaborazione e trasmissione delle informazioni

informatica



LE RETI




Sistemi

di elaborazione e trasmissione

delle informazioni



INTRODUZIONE ALLE LAN

LAN è un acronimo che per LOCAL AREA NETWORK, (rete ad estensione locale).

Una rete è un insieme di dispositivi e/o computer (anche diversi fra loro) interconnessi assieme.

Ad una LAN si possono connettere, oltre ai PC, anche "mainframes", stazioni di lavoro, minicomputer e sistemi di livello intermedio, ma anche stampanti gestori di dischi e fax.



Le reti ad estensione "LOCALE" (LAN) sono composte da dispositivi e computer interconnessi e collocati relativamente vicini, tipicamente nell'ambito di un ufficio, un edificio od un gruppo di edifici.

La distanza fra computer e dispositivi è solo uno degli aspetti caratterizzanti una LAN, inoltre, sulla spinta delle nuove tecnologie, molto sta cambiando e le LAN si vanno estendendo su distanze sempre maggiori, anche fino a molte miglia in molti casi.


Le WAN (WIDE AREA NETWORK o reti ad estensione geografica, FIG.1), invece, sono geograficamente molto più estese e spesso sono usate per interconnettere fra loro le LAN.

Solitamente Le LAN lavorano a velocità di trasmissione maggiori rispetto alle WAN; velocità tipiche delle LAN sono nella gamma che va da 10 megabit/s a 16 megabit/s, mentre quelle tipiche delle WAN vanno da 9600 bit/s a 56Kbit/s.

Un motivo per utilizzare velocità maggiori nelle LAN è che, in esse, sono spesso richiesti accessi rapidi a vaste quantità di dati, questa necessità si presenta anche nelle WAN ma meno frequentemente. Con buona analogia possiamo affermare che la gente usa di più e più a lungo il telefono per telefonate locali che non per conversazioni allunga distanza.


FIG.1


Negli ultimi anni sono state sviluppate nuove tecniche di trasmissione che hanno portato a velocità di trasmissione più alte: 100 Mbps per le LAN mentre la tecnologia WAN ora supporta velocità di trasmissione comprese fra 1,544 e 45Mbps (Megabit per secondo). Tuttavia i dispositivi per la trasmissione dei dati a queste maggiori velocità sono più costosi e la maggior parte delle WAN opera tuttora alle velocità inferiori fornite dalle compagnie che forniscono il servizio telefonico standard.

Comunemente le singole ditte acquistano ed usano una LAN e tutti i suoi componenti (cablaggi, sistemi e dispositivi) sono collocati nell'ambiente della ditta. D'altra parte le WAN vengono messe a disposizione dai fornitori dei servizi di comunicazione come le compagnie telefoniche. Il flusso di informazioni su una LAN è tipicamente confinato all'ambito aziendale mentre quello sulle WAN utilizza le potenzialità offerte dalle telecomunicazioni pubbliche. In casi di aree geografiche molto vaste, le compagnie di servizi forniscono WAN che utilizzano trasmissioni a microonde o via satellite.


LAN e WAN usano tecniche differenti per scambiare informazioni; inoltre le LAN usano tecniche di accesso al mezzo trasmissivo differenti dalle interfacce al mezzo fisico usate dalle WAN. In alcuni casi le LAN usano anche protocolli diversi da quelli usati dalle WAN sebbene alcuni di questi possano essere usati sia da LAN sia da WAN.


Le WAN sono spesso usate per connettere LAN che sono geograficamente distanti fra loro. (Fig. 1)

Ad esempio, una ditta che uffici sparsi per tutta la nazione può aver bisogno di una LAN per interconnettere le singole LAN dei vari uffici. L'interconnessione di LAN e WAN è molto comune fra le grandi ditte al giorno d'oggi.

Ci sono due ragioni primarie per connettere sistemi e dispositivi alle LAN. Una è quella di condividere differenti risorse, come stampanti ed archivi. L'altra è quella di migliorare le comunicazioni fra ute 545e45f nti nell'ambito di un gruppo di lavoro, ufficio, reparto o ditta.

La possibilità di condividere i dischi fra più computer fu inizialmente la spinta alla base della crescita e della popolarità delle LAN. A quel tempo, i drive dei dischi erano relativamente costosi, spesso troppo costosi per essere acquistati per tutti gli utenti dei PC. La soluzione fu di condividere uno (o pochi) dischi, cosa che porto alla riduzione del costo complessivo della memorizzazione su dischi. Anche quando i drive dei dischi sono diventati più economici, i benefici della memorizzazione su disco centralizzata non sono diminuiti. La condivisione dei dischi permette anche l'accesso ai programmi comunemente usati. Potete memorizzare una copia di un programma su un disco condiviso e permettere a molti utenti di accedervi tramite la LAN. Questo riduce le richieste di spazio totale su disco poiché il singolo utente non ha la necessità di eseguire un copia del programma sul proprio disco fisso. I dischi condivisi forniscono anche l'accesso ai dati comunemente usati. Molti utenti possono utilizzare stesse informazione e basi di dati contemporaneamente via LAN. E, con una sola copia condivisa, ogni utente può essere tranquillo che questa sempre accurata ed aggiornata.


FIG.2


Un altro beneficio della condivisione dei dischi è che questo permette il backup centralizzato degli archivi. Ciò elimina la necessità, per ogni utente della LAN, di provvedere al backup dei propri file su floppy disk o su nastro. Si possono copiare i files memorizzati sui computer individuali sul disco condiviso. Quindi, eseguendo il backup del disco condiviso, risultano protetti tutti gli archivi del workgroup residenti su quel disco.

Probabilmente le risorse oggi più comunemente condivise nelle LAN sono le stampanti. La ragione di questo è la stessa della originale motivazione della condivisione dei dischi. Le stampanti possono essere dispositivi relativamente costosi. Se la condivisione non fosse possibile, ogni singolo sistema dovrebbe avere la propria stampante. Questa sarebbe una soluzione costosa che porterebbe ad uno scarsissimo utilizzo di ogni stampante. Un altro vantaggio della condivisione delle stampanti è che si può accedere ad una ampia gamma di stampanti, come stampanti laser, stampanti ad alta velocità, o stampanti a colori. Si possono stampare le informazioni su una qualsiasi delle stampanti connesse alla LAN invece di essere obbligati a stampare su quella connessa direttamente al computer che si sta usando. La possibilità di connettere dispositivi, come stampanti e dischi, permettondone la condivisione fra gli sistemi presenti sulla LAN, produce un potenziale risparmio di costi anche in un altro modo. Risulta possibile utilizzare sistemi di minor costo per i singoli utenti. Invece di dotare ogni utente di un sistema completamente configurato con una stampante, più disk drives, scheda fax, e così via, i sistemi utente possono essere di nessun (o pochi) dispositivo periferico. Questi sistemi costano ovviamente meno di quelli completamente configurati.

Installare una LAN richiede tuttavia dei costi aggiuntivi. Bisogna acquistare i cavi per connettere i computer, e gli adattatori (dispositivi per connettere un sistema a una rete e comunicare con gli altri dispositivi presenti sulla rete) per connettere i sistemi al cavo della LAN. Inoltre, è necessario del software aggiuntivo che permetta la condivisione delle stampanti e degli altri dispositivi. Comunque questi costi aggiuntivi sono solitamente inferiori a quelli per l'acquisto di stampanti e dischi di grandi dimensioni per ogni sistema.

Moltiplicate il risparmio su ogni computer per il numero di computer connessi alla LAN ed il risparmio potrà essere sostanzioso. La condivisione delle risorse relativamente più costose rimane uno dei maggiori benefici delle LAN.

Oltre al risparmio sull'hardware, le LAN possono anche far risparmiare sul software in quanto non si è obbligati ad acquistare una copia di un programma per ogni sistema collegato alla LAN. Gli utenti possono condividere il programma che risiede su un disco condiviso (conosciuto come file server) sulla LAN (non è comunque tutto così semplice, in quanto una copia utilizzabile da più utenti non costa quanto una copia utilizzabile da un singolo utente) I risparmi effettivi dipendono dalla strutturazione dei prezzi del software. Alcuni venditori offrono versioni per LAN dei loro programmi, capaci quindi di supportare la multiutenza. Altri offrono condizioni di licenza basate sul numero degli utenti. In ogni caso il costo è tipicamente minore di quello che si avrebbe acquistando per ogni utente la sua copia individuale del software.

Le LAN possono anche offrire miglioramenti sul lato della sicurezza. Gli utenti accedono a programmi e dati solo tramite i server della LAN. Si possono impostare misure di sicurezza, come le password, dentro i server in modo tale da controllare l'accesso degli utenti alle informazioni da loro richieste.

Si possono inoltre collegare sistemi come workstation senza dischi che non hanno drive per memorizzare programmi e dati. Pertanto, i programmi devono venire prelevati dai server tramite LAN per girare sulle workstation prive di dischi.


Miglioramento della comunicazioni


Un altro beneficio delle LAN è il miglioramento delle comunicazioni fra ute 545e45f nti dei sistemi interconnessi. Due tipi di applicazioni popolari per questo scopo sono:


1) il servizio di posta elettronica (Email)

2) le applicazioni per Workgroup


Con una applicazione di posta elettronica basata su LAN, gli utenti si possono scambiare messaggi. Questo può servire come alternativa ai messaggi su carta o a voce.

Con email gli utenti possono:


1) Conservare i messaggi su caselle postali su disco

2) Ritirare i messaggi successivamente, quando si collegano in linea

3) Leggere, salvare e archiviare i messaggi a seconda delle loro esigenze

4) Tenere traccia dei messaggi.


Questo elimina molti dei problemi, come la perdita dei messaggi, che si presentano quando si fa uso di messaggi scritti a mano su carta. Email permette anche di inviare in allegato ai messaggi documenti, programmi e archivi dati. Questo elimina la necessità di copiare tali informazioni su dischetto da consegnare successivamente a mano.


Applicazioni per workgroup


Le applicazioni per workgroup permettono a più utenti di cooperare nell'esecuzione di vari compiti. Utenti possono passare informazioni ad altri utenti sulla LAN che possano svolgere un qualunque altro lavoro che venga richiesto. Funzioni tipo gestione del calendario e manipolazione dei documenti, possono fornire un miglioramento della produttività, come pure della velocità e della qualità della comunicazione fra utenti.


Componenti delle LAN


Le LAN sono composte da dispositivi e computer interconnessi. Oltre a questi, ci sono pochi altri tipi di componenti che sono necessari affinché una LAN possa operare. Questi comprendono gli adattatori che permettono ai computer di connettersi alle LAN ed i cavi usati per ottenere una connessione fisica fra gli adattatori.

Molti differenti tipi di computer possono essere connessi alle LAN. Questi includono personal computer, workstation UNIX, sistemi multiutente e molto LAN includono anche grandi mainframe. I computer connessi alla LAN forniscono all'utente programmi che vengono eseguiti su di essi. Gli utenti interagiscono con il software che gira su questi sistemi tramite la LAN. Esempi di questa utenza sono dipendenti di un ufficio, programmatori ed amministratori di database.


Per eseguire lavori per gli utenti, i computer eseguono programmi applicativi. Applicazioni, come posta elettronica, trasferimento di file, elaborazione documenti, accounting system girano sui computer e forniscono agli utenti i servizi di condivisione risorse per i quali è stata creata la LAN.

Alcuni computer della LAN contengono archivi e database che sono stati generati dalle applicazioni ed ai quali gli utenti accedono. I computer che contengono queste risorse sono chiamati server. I computer degli utenti sono chiamati client.

I Clients richiedono informazioni ed accedono alle risorse del server tramite la LAN. Da cui il nome elaborazione client/server.

I server forniscono anche i collegamenti alle stampanti e le condividono con gli altri sistemi. Sono chiamati server di stampa; essi accettano le richieste provenienti dagli altri sistemi della LAN, scrivono temporaneamente su disco i dati da stampare, poi stampano effettivamente i dati. I server di stampa gestiscono concorrentemente i flussi di stampa provenienti dai vari sistemi.


Dispositivi


Altri dispositivi possono essere connessi ai server e condivisi tramite la LAN.Collegando ai server plotters, faxes e lettori di CD-ROM questi diventano disponibili a tutti gli altri sistemi presenti sulla LAN.


Adattatori


I computer ed i dispositivi necessitano di particolari adattatori per LAN per connettersi direttamente ad esse. Un adattatore per LAN è una piastra hardware, tipo una scheda adattatrice per PC, che è o integrata nel dispositivo o è acquistata separatamente. L'adattatore può essere inserito in uno slot di espansione dello chassis del Pc.


Gli adattatori per LAN sono comunemente chiamati network interface adapters (NIAs) o network interface cards (NICs) (adattatori o schede di interfaccia per la rete). Il loro compito è di fornire un collegamento fisico fra dispositivo o sistema ed il mezzo trasmissivo della LAN. L'adattatore fornisce l'interfaccia fra il PC o il dispositivo da una parte e la rete dall'altra. Il mezzo trasmissivo LAN, tipo un cavo, si collega ad un connettore dell'adattatore. Gli adattatori manipolano il segnale che transita attraverso il dispositivo connesso alla LAN. L'adattatore ha il compito di convertire i segnali usati dentro il PC o la stampante nei segnali usati nel cavo della LAN.


Cavi


É necessario connettere in qualche modo fra loro computer e dispositivi. Ciò viene fatto mediante il particolare mezzo trasmissivo scelto per la LAN. I cavi coassiali sono i mezzi trasmissivi più comunemente usati nelle LAN; essi forniscono un collegamento fisico fra sistemi e dispositivi. Le LAN senza filo funzionano senza che vi sia un cavo fisico ad assicurare le connessioni; esse usano gli infrarossi o le radio frequenze per scambiare informazioni fra sistemi.

Comunque nella gran parte delle LAN le informazioni transitano su un cavo fisico. Si possono costruire LAN usando tipi differenti di cavi o di fili; con conseguenti caratteristiche differenti e che faranno uso di tecniche di generazione dei segnali diverse.


Standards per le LAN




Esistono standards per il cablaggio, le tecniche di trasmissione, i metodi per accedere ai mezzi trasmissivi condivisi ed i protocolli usati nelle LAN. In particolare esiste un insieme di standards per LAN definiti dall'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). L'IEEE è un'associazione statunitense di ingegneri professionisti che definisce standards elettrici e di comunicazioni. La serie di standards IEEE 802 si focalizza sulle attività e le interconnessioni delle LAN.

Gli standards di LAN IEEE sono in relazione con un altro insieme di standards definiti dalla International Standards Organization (ISO), una struttura internazionale di standardizzazione i cui membri rappresentano le strutture nazionali di standardizzazione di vari paesi. Il compito dell'ISO include la emanazione di standard internazionalmente accettati per computer o in materia di comunicazioni. L'ISO ha definito il Modello di riferimento per l'interconnessione di sistemi aperti (Open System Interconnection (OSI) Reference Model che serve come struttura per gli standards di comunicazione. Il Modello di Riferimento OSI consiste di sette livelli di funzioni che coprono una gamma di istanze di comunicazione che vanno dalle interfacce fisiche di basso livello delle apparecchiature alle funzione applicative di alto livello.

Ogni livello del modello definisce un particolare insieme di funzioni di comunicazione necessario perché i sistemi possano operare fra loro. Gli standards IEEE di LAN sono uno specifico insieme di standards che si conformano ai bassi livelli del Modello di Riferimento OSI.



FONDAMENTI DELLE LAN


Mezzo Fisico Trasmissivo


Una dei più ovvi requisiti per una LAN è l'esistenza di un percorso trasmissivo fra sistemi e dispositivi appartenenti alla LAN. Essa è assicurata dal mezzo fisico trasmissivo, tipicamente un cavi coassiali o coppie. I data vengono trasportati in tali mezzi sotto forma di segnali che fluiscono nel mezzo fisico trasmissivo.

I mezzi trasmissivi più comunemente usati sono: il cavo coassiale, la coppia intrecciata ed il cavo in fibra ottica.



Cavo coassiale


Molto simile a quello dell'antenna per TV. Il cavo coassiale consiste di un conduttore centrale circondato da un isolante. L'isolante è a sua volta circondato da una guaina di filo metallico o schermo. Il tutto è coperto da un rivestimento esterno di plastica o gomma.


Essendo il conduttore interno schermato, esso risulta meno sensibile al "rumore" o alle interferenze elettriche che provengono da altri file o sorgenti elettriche come i motori elettrici. In termini pratici ciò significa che il cavo coassiale permette velocità di trasmissione relativamente alte su distanze relativamente lunghe. Inoltre la attenuazione del segnale lungo il cavo è bassa.

Esistono vari tipi di cavo coassiale. Il tipo originale usato nelle LAN Ethernet viene chiamato thick coax (coassiale spesso) ed è indicato nelle specifiche originali per Ethernet, pubblicate congiuntamente da Dec, Intel e Xerox nel 1979. Questo cavo misura approssimativamente ½ pollice (1,27 cm) di diametro e come tale risulta relativamente poco flessibile e di difficile installazione.

Con l'introduzione delle LAN di PC, divenne largamente diffuso il thin coax perché è meno costoso e più facilmente manipolabile dell'altro. Misura approssimativamente 1/4 di pollice (0,63 cm) ed è molto simile per formato e peso al cavo coassiale usato per la TV. Per contro esso copre minori distanze trasmissive rispetto al thick coax.


Coppia di fili intrecciati (doppino telefonico)


Il doppino telefonico è un altro tipo di mezzo trasmissivo molto diffuso per le connessioni delle LAN. Come indicato dal nome, la coppia di fili intrecciati consiste di coppie di fili di rame che sono intrecciati l'uno attorno all'altro in modo da migliorare la loro capacità di trasportare segnali elettrici. Ne esistono di due tipi: schermati o non schermati.


Unshielded Twisted Pair (coppia intrecciata non schermata)


La coppia intrecciata non schermata (UTP) è la coppia di fili telefonici standard. Ciascun filo è isolato ed avvolto intorno ad un altro filo in moda formare una coppia. I collegamenti standard per ufficio prevedono solitamente da 2 a 4 coppie per cavo portante. Ciascuno di essi è ricoperto da uno schermo non metallico (solitamente plastica o PVC). Esistono parecchie categorie di UTP. Ogni categoria è contraddistinta da un numero; le categorie con numeri più alti sono capaci di trasmettere dati a più alta velocità e/o a maggiore distanza. Le categorie 3 e 5 sono comunemente usate per le LAN.

I principali vantaggi del cablaggio UTP sono rappresentati dal basso costo, la flessibilità e la facilità di installazione. Esso è ampiamente disponibile in quanto è il mezzo trasmissivo telefonico standard. Molti edifici ad uso commerciale progettati o ristrutturati negli ultimi anni sono stati dotati di cablaggi UTP che possono essere usati direttamente per le LAN.

Un problema degli UTP è che essi sono più sensibili alle interferenze elettriche o al rumore prodotti da altre sorgenti elettriche, come altri fili, cabine e macchine elettriche. Gli accoppiamenti, in cui i segnali di una coppia interferiscono con quelli di un'altra sono un tipico esempio. Le interferenze elettriche non sono un grosso problema in un ufficio ma possono esserlo in una industria che utilizza macchine elettriche. Un altro problema è che al propagarsi dei segnali lungo un UTP essi perdono di potenza. Questa perdita di potenza viene chiamata attenuazione, e gli UTP hanno una alta attenuazione.

Questi due problemi limitano la distanza che i segnali possono percorrere su un UTP senza essere rigenerati, inoltre limitano anche la velocità di trasmissione utilizzabile. Tipicamente un UTP è utilizzabile solo per distanze relativamente brevi. In passato sugli UTP erano possibile solo velocità di trasmissione relativamente basse ma le ultime tecnologie attualmente in uso permettono sugli UTP velocità intorno ai 100 megabit per secondo.


Shielded Twisted Pair (coppia intrecciata schermata)


Un secondo tipo di coppia intrecciata è data dalla coppia intrecciata schermata (STP). Diversamente dagli UTP, i fili degli STP sono ricoperti da una schermo a lamina metallica.

La schermatura protegge dal rumore, eliminando così questo problema che affligge gli UTP. Ciò rende gli STP un po' più adatti alla trasmissione dei dati rispetto alla fonia per la quale erano stati progettati gli UTP. Un fattore negativo degli STP è che la schermatura aumenta il prezzo del filo che risulta tipicamente più costoso dell'UTP.


La schermatura aiuta anche ad impedire le emissioni di segnali esternamente al filo. Questo può essere una importante considerazione per la progettazione in certi ambienti. Inoltre le regole governative pongono un limite alla quantità di interferenze elettriche che una LAN può generare.

In sintesi i maggiori vantaggi della coppie intrecciate ( schermate o meno) sono i seguenti: sono ampiamente utilizzate, sono poco costose e di facile installazione. I maggiori svantaggi: sono più sensibili alle interferenze con altri mezzi trasmissivi e hanno una attenuazione relativamente alta e questo limita la massima distanza che il segnale può percorrere prima che debba essere rigenerato.


Fibra Ottica


La fibra ottica è alquanto diversa dai mezzi trasmissivi descritti fin qui. Invece di essere composta di rame, essa è tipicamente costruita in vetro. Un cavo a fibra ottica contiene una o più fibre di materiale plastico o di vetro ricoperte da un isolante chiamato "cladding". l e fibre sono molto sottili e trasparenti. Invece di segnali elettrici esse trasportano segnali luminosi. Una sorgente luminosa, tipo un diodo ad missione di luce (LED), è usata per generare impulsi di luce che vengono trasmessi lungo la fibra. Un sensore, ad esempio un fotodiodo, riceve poi gli impulsi.


Gli impulsi luminosi sono successivamente convertiti in segnali elettrici all'interno dei sistemi o dispositivi connessi alla LAN. L'utilizzo della luce al posto dei segnali elettrici conferisce alla fibra ottica molte delle sue caratteristiche peculiari.

Il cavo a fibra ottica permette alte velocità di trasmissione, fino a 100 Mbps. Come conseguenza delle maggiore frequenza della luce, le fibre ottiche offrono una maggiore larghezza di banda (o maggiore capacità di trasmettere informazioni) rispetto al cavo coassiale o alla coppia intrecciata. Inoltre le fibre ottiche sono immuni alle interferenze elettriche dato che usano la luce e non i segnali elettrici. Dato che le fibre ottiche sono leggere ed occupano meno spazio degli altri mezzi trasmissivi, risulta facile installarle e sono ideali per essere messe assieme in quantità in modo da costituire un fascio che gestisce una grandissima mole di traffico. Le fibre ottiche hanno minore attenuazione del filo in rame. Questo significa che i segnali luminosi possono viaggiare più a lungo attraverso le fibre ottiche prima che sia necessario rigenerarli. Il risultato è che i ripetitori verranno collocati (se necessario) a maggiori distanze fra loro rispetto a quanto sarebbe necessario con gli altri mezzi trasmissivi.


Un altro punto a favore dell'uso della luce è che nelle fibre ottiche è molto difficile inserirsi senza che ciò venga rilevato. Ogni inserzione nel cavo interrompe il flusso luminoso ed è facilmente rilevabile. Questo fornisce una maggiore sicurezza , rispetto ai cavi elettrici, nei quali possono essere effettuate inserzioni che non vengono rilevate.

Il maggiore svantaggio delle fibre ottiche è che sono relativamente costose rispetto agli altri tipi di cavo. Inoltre gli adattatori di rete per le fibre ottiche sono più cari degli adattatori di LAN per gli altri tipi di mezzi trasmissivi. Le fibre ottiche non sono al momento largamente usate nelle LAN; quando le fibre ottiche ed i loro componenti di LAN si imporranno maggiormente sul mercato i loro costi diminuiranno.

Molto comunemente le fibre ottiche sono usate per costituire dorsali ad alta velocità di LAN per interconnettere più LAN operanti a velocità inferiori. Gli standard per le LAN a fibre ottiche ne includono uno chiamato Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Sono stati sviluppati altri standard per le fibre ottiche e sono stati apportati miglioramenti allo stesso FDDI.


Tecniche di trasmissione


Una volta installato il mezzo fisico trasmissivo (cavi o fili) le stazioni della LAN possono scambiarsi informazioni, ma vediamo come i cavi o i fili trasportano in realtà queste informazioni. Si possono usare varie tecniche per inviare segnali e rappresentare le informazioni sui mezzi trasmissivi.

Le tecniche di trasmissione differiscono fra loro per vari motivi, ad esempio per il fatto che i segnali vengano modificati o meno prima della trasmissione e per il come segnali provenienti da sorgenti diverse condividano il mezzo trasmissivo. Le due tecniche di trasmissione di base usate nelle LAN sono: la trasmissione in banda base e la trasmissione a larga banda.


Trasmissione in banda base



Nella trasmissione in banda base i segnali vengono inviati direttamente sul mezzo trasmissivo. per direttamente si intende che il segnale non viene modificato o modulato da una portante. Il segnale viene direttamente inviato sul mezzo trasmissivo sotto forma di impulsi di tensione. Il tipo di segnale è di tipo di digitale, con i cambi di livello di tensione che rappresentano gli zeri e gli uni. Un flusso di tali impulsi digitali rappresenta il flusso di informazioni trasmesso. Il segnale occupa l'intera banda trasmissiva del mezzo trasmissivo. Quindi in un qualsiasi istante il mezzo trasmissivo è completamente dedicato ad un singolo segnale. Si possono alternare segnali provenienti da sorgenti diverse conosciuta con una tecnica conosciuta come Time Division Multiplexing (Multiplazione a Divisione di Tempo) o TDM. Con la tecnica TDM ad applicazioni differenti vengono assegnati intervalli di tempo diversi. Nell'esempio della figura successiva i dati provenienti dalla applicazione A possono essere inviati durante l'intervallo di tempo 1, mentre quelli provenienti dalla applicazione B possono essere inviati durante l'intervallo di tempo 2. In questo modo più utenti condividono il mezzo trasmissivo.



Time slice= Intervallo di tempo


Dato che i segnali vengono direttamente inviati sul mezzo trasmissivo la trasmissione in banda base è relativamente poco costosa, in quanto non sono richieste apparecchiature speciale per modificare i segnali. Esiste il problema della perdita di potenza dei segnali quando essi percorrono lunghe distanze (attenuazione) e devono essere quindi rigenerati. Solitamente la trasmissione in banda base è in qualche modo limitata circa le distanze sulle quali essa può essere effettivamente usata.


Trasmissione a larga banda



Nella trasmissione a larga banda i segnali vengono modulati (modificati) da frequenze di differenti gamme. Questa è una forma di segnale di tipo analogico simile al modo di funzionamento delle trasmissioni radio e TV. In effetti la trasmissione a larga banda è tipicamente usata dai modem a radio frequenza. La tecnica Frequency Division Multiplexing (FDM) Multiplazione a divisione di frequenza è usata per permettere che più segnali vengano trasmessi contemporaneamente, permettendo in tal modo al mezzo trasmissivo di essere condiviso da più applicazioni. Come indica il nome la FDM opera in modo che differenti segnali siano trasmessi su differenti gamme di frequenza. Questo è diverso dalla TDM nella quale ai segnali venivano assegnati diversi intervalli di tempo piuttosto che diverse gamme di frequenza. Diversamente dalla TDM, in cui ad un qualsiasi istante la trasmissione è completamente dedicata ad un solo segnale, la FDM consente che più segnali siano trasmessi allo stesso istante, in quanto ogni segnale occupa una gamma di frequenze diverse. Le differenti gamme trasmissive in cui è diviso il mezzo trasmissivo sono chiamate canali logici. Sono, quindi, disponibili più canali quando si la trasmissione a larga banda. Questa è la tecnica di trasmissione standard delle TV via cavo. Più applicazioni possono anche condividere ogni canale logico FDM utilizzando al suo interno la tecnica TDM. La larga banda fornisca maggiore banda della banda base ed è quindi di trasferire una maggiore quantità di informazione e gestire un maggior numero di dispositivi. Inoltre può coprire distanze maggiori rispetto alla trasmissione in banda base. La trasmissione a larga banda è adatta per trasferire contemporaneamente voce, dati ed immagini. D'altra parte è tipicamente più costosa della trasmissione in banda base; è anche più difficile da configurare e più costosa da modificare, cosicché risulta più adatta per grandi installazioni.




Metodi di Controllo dell'Accesso al Mezzo Trasmissivo


Tutti i dispositivi connessi alla LAN condividono lo stesso mezzo trasmissivo. Tutti i dispositivi possono inviare informazioni sulla LAN, ma cosa succede se più dispositivi contemporaneamente tentano di inviare dati sulla LAN? Se ciò accade, c'è il rischio (la quasi certezza) che i segnali provenienti dai vari dispositivi interferiscano l'un l'altro, rendendo inutilizzabili le informazioni. Devono quindi essere presenti dei metodi che stabiliscano come e quando i dispositivi possano accedere al mezzo trasmissivo della LAN. I vari tipi di controlli esistenti vengono chiamati Metodi di Controllo dell'Accesso al Mezzo Trasmissivo.

Un metodo di Controllo dell'Accesso al Mezzo Trasmissivo (MAC) stabilisce come più dispositivi possono condividere il mezzo trasmissivo. Esso assicura che tutti i dispositivi abbiano uguali possibilità di accedere alla rete. Ci sono metodi differenti per fornire questi controlli; i più largamente usati sono:


a) CSMA/CD


b) Token passing


CSMA/CD


Con il metodo Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) (Accesso Multiplo a Rilevamento di Portante con Determinazione delle Collisioni i dispositivi, prima di trasmettere, devono porsi in ascolto della rete. Ciò che ascoltano è la presenza di un altro segnale sul mezzo trasmissivo della LAN. In altri termini i dispositivi devono rilevare la presenza ( o meno) di un segnale di portante, da cui la parte "carrier sense" (rivelazione di portante) del nome.

La presenza di un segnale di portante indica che il mezzo è già occupato dalla trasmissione di altre informazioni; il dispositivo che ha intenzione di trasmettere informazioni deve attendere che termini la trasmissione in corso.

Se non viene rivelata una portante il dispositivo può supporre che la LAN sia libera; ovvero che al momento non è presente sul mezzo trasmissivo nessun segnale attivo trasmesso dagli altri dispositivi e quindi può provare a trasmettere. Comunque le cose non finiscono. Che cosa accade se un altro dispositivo è in ascolto perché ha anch'esso qualcosa da inviare? Entrambi i dispositivi rileveranno che non c'è alcuna portante e cercheranno di inviare sulla LAN le loro informazioni contemporaneamente; il risultato è che i due segnali entreranno in collisione. la parte "multiple access" (accesso multiplo) si riferisce a questa possibilità che più dispositivi accedano contemporaneamente al mezzo trasmissivo. Per gestire questa situazione una volte che un dispositivo determina che il mezzo trasmissivo è libero di accettare un segnale ed invia le proprie informazioni, deve continuare ad ascoltare che cosa avviene sul mezzo trasmissivo. se nessun altro dispositivo avesse tentato di inviare i propri dati contemporaneamente il segnale verrebbe trasmesso senza problemi e tutto andrebbe bene. Se invece un altro dispositivo avesse inviato contemporaneamente i propri dati, allora il dispositivo che ascolta rileverebbe una collisione. Ecco da dove proviene la parte collision detection (rilevamento della collisione) del nome. Quando viene rilevata una collisione il dispositivo blocca la trasmissione e attende un certo periodo di tempo prima di ritentare. Il tempo di attesa differisce da dispositivo a dispositivo. Esso è basato su un algoritmo che genera un numero casuale progettato per prevenire che due dispositivi generino, nella maggior parte dei casi, lo stesso numero casuale (cioè lo stesso ritardo). Il risultato è che i dispositivi (entrati in collisione) tenteranno di ritrasmettere a tempi differenti cosa che difficilmente causerà un ulteriore collisione.

Un problema con il metodo di accesso CSMA/CD è che si ha un degrado delle prestazioni nelle LAN con un grande numero di utenti ed una pesante mole di traffico. Questo è dovuto al fatto che le collisioni aumentano all'aumentare del traffico. Ciò può creare tempi morti per attendere che il mezzo si liberi, si avranno più ritrasmissioni ed il tutto provocherà un rallentamento dei tempi di risposta delle applicazioni.

Il CSMA/CD è il metodo usato in Ethernet e nelle LAN 802.3. Il CSMA/CD divenne una standard internazionale dal momento in cui venne approvato lo IEEE 802.3.


Token Passing


Il paasaggio del token (gettone) è un altro metodo di accesso al mezzo. L'accesso al mezzo trasmissivo della LAN è controllato tramite l'uso di un token - un particolare pacchetto che viaggia da dispositivo a dispositivo lungo la LAN. Un dispositivo può inviare informazioni sulla LAN solo quando viene in possesso di questo token.

Se un dispositivo riceve il token ma non ha niente da trasmettere, passa il token al prossimo dispositivo sulla LAN. Se invece ha qualcosa da trasmettere trattiene il token fintantoché trasmette e lo rilascia quando ha terminato. Le reti Token-Ring, come la rete Token-Ring della IBM, uso questo tipo di passaggio del token. Esso è anche usato nelle reti a token-bus, come quelle usate unitamente al Manifacturing Automation Protocol (MAP).


Le LAN token passing possono subire minore scadimento delle prestazioni rispetto alle LAN CSMA/CD di dimensioni molto grandi. Questo perché non c'è contesa per accedere al mezzo trasmissivo come invece accade nelle LAN CSMA/CD, fattore che crea collisioni, tempi di attesa e conseguenti tentavi di ritrasmissione.

La tecnica token passing permette alle stazioni di trasmettere appena vengono in possesso di un token libero ma esse devono aspettare per ottenerlo. Un potenziale problema è dato dal fatto che una stazione potrebbe appropiarsi dell'intera rete. Per esempio una stazione potrebbe continuare ad emettere grandi quantità di data senza mai cedere il token per permettere alle altre di trasmettere. Le implementazioni lavorano per minimizzare questo problema.


Topologie


La reale disposizione fisica di una LAN, ovvero le modalità con cui i dispositivi vengono interconnessi, viene definita come la topologia della LAN. Le topologie più ampiamente diffuse sono:

  • a bus
  • a stella
  • ad anello.

Configurazione a Bus



In una disposizione a bus tutti i computer ed i dispositivi sonno direttamente connessi sullo stesso mezzo trasmissivo, solitamente un cavo. In termini di cablaggio una topologia a bus è semplice e, di conseguenza, spesso poco costosa. La topologia a bus è molto comune nelle LAN e fu il tipo originariamente specificato per le LAN Ethernet.

Le informazioni sulle LAN a bus vengono inviate a tutte le stazioni connesse. Le trasmissioni procedono in entrambe le direzioni sul bus. Ad ogni stazione è assegnato un indirizzo univoco. Una stazione è in grado di riconoscere le informazioni dirette a se stessa dall'indirizzo di stazione incluso nella trama dati che trasporta le informazioni sul bus.


Configurazione a stella


Nella configurazione a stella, ogni stazione si connette alla parte centrale di un dispositivo comunemente chiamato Hub.



Tutte le comunicazioni transitano per l'hub. In questa topologia, le singole stazioni non sono direttamente connesse l'un l'altra. Esse risultano connesse indirettamente tramite l'hub centrale. L'hub amplifica i segnali ricevuti da un cavo e li ritrasmette su un altro cavo, ed in questo modo fornisce la connessione fra le stazioni. Un problema della topologia a stella è che se si guasta l'hub, la rete va completamente fuori servizio. Per ovviare a questo gli hub sono costruiti con criteri di ridondanza in modo tale che essi risultino molto affidabili. Inoltre gli hub possono essere configurati in modo tale da poter escludere un componente guasto.


Configurazione ad anello



In una topologia ad anello, le stazioni si connettono direttamente alle altre in modo da formare un qualcosa che somiglia ad un anello. Diversamente dalla configurazione a stella, le stazioni adiacenti sull'anello sono connesse direttamente l'una all'altra. Non esiste un hub centrale. Le informazioni viaggiano in un'unica direzione lungo l'anello. Ogni stazione riceve tutti i segnali dalla stazione precedente, li rigenera e li ritrasmette a quella successiva dell'anello. Sebbene la topologia ad anello elimini il problema della dipendenza dall'hub centrale o switch che potrebbero guastarsi e provocare la caduta dell'intera rete, essa è dipendente da ogni singola stazione della rete. Se una stazione si guasta o si guasta il collegamento fra due stazioni l'anello si interrompe e può diventare non operativo. Esistono soluzioni a questo problema: introdurre collegamenti aggiuntivi o disporre di mezzi per escludere le stazioni guaste. Come in altre topologie di LAN ogni stazione possiede un indirizzo univoco. Mentre le stazioni controllano il flusso delle informazioni lungo l'anello esse guardano l'indirizzo contenuto nelle trame per determinare se la trame è destinata a loro o meno. Se si la trama viene prelevata dall'anello, se no essa viene ritrasmessa alla stazione successiva. Le LAN ad anello spesso usano il metodo token passing. Per esempio la LAN Token Ring della IBM usa una topologia ad anello con il metodo token passing per il controllo dell'accesso al mezzo trasmissivo.


TIPI DI LAN

I tipi di LAN si differenziano per il mezzo trasmissivo, le tecniche di trasmissione, le topologie ed i metodi di controllo dell'accesso al mezzo trasmissivo. I tipi di LAN più diffusi sono:

1) Ethernet

2) Token-Ring

3) Local Talk (Apple Talk)

4) FDDI


Ethernet è un tipo rete che usa il metodo di accesso CSMA/CD su cui è basato lo standard IEEE 802.3. Ethernet è stata sviluppata originariamente da Xerox, DEC ed Intel.

Token-Ring è la LAN strategica della IBM, basata su uno schema a passaggio di gettone ed e compatibile con gli standard 802.2 ed 802.5.

LocalTalk (Apple Talk) è l'insieme dei protocolli di LAN che fanno parte dell'architettura Apple Talk della Apple. LocalTalk opera a 230,4 Kbps e fu progettata per LAN di piccole dimensioni.

FDDI è uno standard per reti ad alta velocità. Il mezzo utilizzato è la fibra ottica e la topologia è a doppia connessione ad anello con token con sensi di percorrenza opposti.


Ethernet


Ethernet, sviluppata congiuntamente da Xerox, Dec ed Intel, è uno dei tipi di rete più diffusi ad oggi. Le specifiche originali prevedevano il cavo coassiale come mezzo trasmissivo. Oggi le LAN Ethernet fanno uso di altri tipi di cablaggio come la coppia intrecciata. Ethernet usa una topologia a bus. Le LAN Ethernet usano il procotollo a contesa CSMA/CD per controllare l'accesso al cavo del bus. Lo Standard IEEE 802.3 definisce questo tipo di accesso, come pure le specifiche di cablaggio e sul tipo di segnali da usare. Le specifiche Ethernet e quelle IEEE 802.3 sono molto simili ma non sono equivalenti. Comunque esse sono compatibili, e dispositivi che aderiscono ad entrambe le specifiche possono operare fra loro su una stessa LAN.


Una differenza è che le intestazioni delle trame Ethernet includono un campo detto tipo che specifica il protocollo di livello superiore in uso. Per esempio il campo tipo potrebbe indicare che nella rete Ethernet verranno usati i protocolli TCP/IP. Invece del campo tipo, l'intestazione di una trama 802.3 prevede un campo lunghezza che contiene la lunghezza dei dati contenuti nella parte informativa della trama. Ethernet venne originariamente progettata per permettere una velocità di trasmissione di 10 megabit al secondo (Mbps).


Il vantaggio principale di Ethernet è il costo relativamente basso. Adattatori per Ethernet a basso costo sono disponibili per quasi tutti i PC, le interfacce per Ethernet sono predisposte in una vasta gamma di dispositivi per computer. La vasta gamma di venditori che forniscono prodotti per la rete Ethernet, infine, la rende in molti casi la scelta più popolare.




Problemi di prestazioni possono verificarsi nelle più grandi LAN Ethernet con alto numero di utenti e richieste di grande mole di traffico. Questo è dovuto principalmente alle caratteristiche della tecnica CSMA/CD dove tutte le stazioni si contendono l'uso del mezzo trasmissivo. Questo può causare collisioni e forzare le stazioni ad attendere prima di ritentare la trasmissione. Il limite superiore alla velocità di trasmissione di 10 Mbps diventa, inoltre, un problema quando le informazioni da trasmettere richiedono grande larghezza di banda, cosa che avviene per immagini o video. Ciò rende le LAN Ethernet poco attraenti per essere utilizzate come LAN dorsali per interconnettere altre LAN. Comunque più LAN Ethernet possono essere facilmente interconnesse fra loro mediante dispositivi chiamati bridges (ponti) in modo tale da formare grandi LAN logiche.


Token Ring


Le LAN Token-Ring, originariamente sviluppate dalla IBM, costituiscono un altro tipo di rete diffuso. Sebbene le LAN Ethernet hanno un più ampio consenso dovuto ai costi inferiori ed al fatto che sono fornite da molti produttori entrambe hanno comunque un forte seguito. Le LAN Token-Ring sono particolarmente diffuse in quelle ditte che utilizzano i grandi sistemi (mainframes) e i dispositivi della IBM.


Le LAN Token-Ring sono configurate secondo una topologia ad anello con cablaggio di tipo a stella. Notare che con questa disposizione, i sistemi in rete non formano un anello fisico collegandosi direttamente l'un l'altro. Tutte le stazioni sonno collegate a dispositivi tipo hub, chiamati unità di accesso multistazione (MAU Multistation Access Unit), in maniera molto simile a ciò che avviene nelle topologie a stella. È all'interno del MAU che le stazioni vengono collegate in un anello logico. Questa configurazione ha parecchi vantaggi. Il primo è che il cablaggio è molto più facile poiché tutte le stazioni ad uno o più MAU centralizzati. Questi vengono solitamente collocati in un armadio di cablaggio. Questo collegare o disconnettere stazioni della LAN senza bloccare il funzionamento della rete. Risulta molto più facile escludere dalla rete stazioni guaste. Le LAN Token-Ring usano un metodo di controllo dell'accesso al mezzo trasmissivo a passaggio di gettone che viene specificato dallo standard IEEE 802.5. Le LAN Token-Ring operano alle velocità di 4 o 16 Mbps su una gamma di mezzi trasmissivi che include la coppia di fili intrecciati schermata e quella non schermata.


LocalTalk


LocalTalk fu sviluppata dalla Apple Computer e gli adattatori LocalTalk sono di dotazione base in tutti i computer Apple Macintosh, LaserWriters ed altri dispositivi. Ciò rende le LAN LocalTalk molto economiche e facili da installare. Tutto ciò di cui avete bisogno sono i cavi per connettere i dispositivi che hanno già predisposti internamente gli adattatori LocalTalk.


LocalTalk fu progettata per piccole LAN e ha delle limitazioni. Ad esempio LocalTalk lavora a 230,4 Kilobit al secondo (Kbps). Questo è sufficiente per condividere stampanti ed archivi, ma non può gestire le richieste di un grande numero di sistemi né fornire la larghezza di banda necessaria per grafica, immagini, video o applicazioni multimediali.

In sintesi LocalTalk lavora bene con un piccolo numero di utenti, così molte ditte di piccole dimensioni o reparti di ditte maggiori lo utilizzano.

Le LAN LocalTalk usano tipicamente la coppia di fili intrecciati schermati e si servono del Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA Accesso Multiplo a Rivelazione di Portante con Eliminazione delle Contese) come metodo di accesso e che risulta simile al CSMA/CD.

LocalTalk è rete di proprietà della Apple e non ha corrispondenza negli standard di LAN dello IEEE.


FDDI


Le LAN basate su Fiber Distributed Data Interface (FDDI) fanno uso di cablaggi in fibra ottica e di un metodo di accesso a passaggio del token. Sono configurate con una topologia a doppio anello.

Dato che le reti FDDI operano con una tecnologia basata sulle fibre ottiche (segnali luminosi invece di segnali elettrici) esse possono lavorare a velocità molto alte. Questo le rende capaci di gestire un alto numero di utenti ed applicazioni che richiedono ampia larghezza di banda, tipo video, multimedia ed applicazioni basate sulle immagini. Le specifiche originali FDDI richiedevano operazioni a 100 Mbps. Ora è stata definita una versione a 200 Mbps.


L'uso più comune della tecnologia LAN FDDI è quello di creare LAN dorsali ad alta velocità per interconnettere LAN di reparto di tipo Ethernet o Token-Ring. Un altra caratteristica delle reti a fibre ottiche è che esse possono coprire lunghe distanze.


Il maggiore svantaggio delle LAN FDDI è che esse sono relativamente costose rispetto agli altri tipi di LAN. I costi comunque dovrebbero scendere dal momento in cui le LAN FDDI avranno maggiore diffusione.


CONNESSIONI FRA LAN


Esiste un numero di buone ragioni per le quali potrebbe essere desiderabile collegare fra loro più LAN. Queste includono la maggior l'estensione della LAN risultante e l'incremento del numero di utenti gestiti. Il motivo per cui una singola LAN non può soddisfare sempre queste esigenze è che le LAN hanno limiti sulla distanza massima raggiungibile, di velocità di trasmissione e sul numero massimo di dispositivi che possono essere gestiti. Queste limitazioni variano a seconda del tipo di LAN e del mezzo trasmissivo usato, la topologia e dipendono anche da altri fattori.


Ad esempio, il cavo coassiale spesso dello standard Ethernet è limitato ad una lunghezza di 500 metri. Che fare se esistono utenti dislocati a distanze superiori a questa? Un modo per collegare utenti che sono ubicati a distanze maggiori di quella che la LAN può coprire consiste nel collegare più LAN, estendendo in tal modo l'area totale servita.


Le LAN hanno anche limiti sul numero massimo di dispositivi o computer che possono gestiti. Quando vengono richieste più connessioni di quante il mezzo o la topologia ne possano supportare, i dispositivi in eccedenza possono essere connessi ad un'altra LAN e le due LAN possono poi essere collegate assieme. Un altro motivo per collegare le LAN è quello di migliorare le prestazioni globali. Se il traffico è troppo elevato per una singola LAN, fattore che causerà basse prestazioni, una soluzione potrebbe essere quella di suddividere la LAN in più LAN indipendenti (o segmenti) e collegarle poi assieme. Questo accresce il potenziale totale delle prestazioni.

Ci può anche essere la necessità di collegare fra loro LAN con caratteristiche molto differenti. Ad esempio alcune LAN possono avere solo la necessità di gestire pochi utenti ed a velocità di trasmissione relativamente basse. D'altra parte ci può essere la necessità di disporre di LAN a più alte velocità che gestiscono un maggior numero di utenti. Collegando queste LAN così differenti si permette agli utenti di ciascuna LAN di comunicare e condividere dati con gli altri.


Per ragioni economiche può essere desiderabile disporre di più LAN a velocità minori e a basso costo che vengono poi connesse fra loro tramite una LAN dorsale a velocità maggiore. Le LAN così connesse permettono comunicazioni fra gli utenti di tutte le LAN.


Come collegare le LAN


Le LAN vengono collegate usando uno (o più) dei tre dispositivi sottoriportati:

Repeaters (ripetitori)

Bridges (ponti)

Routers (dispositivi di instradamento)


Ripetitori


Il ripetitore è un dispositivo che collega due segmenti fisici di LAN estendendo così la lunghezza totale della LAN. Esso preleva i segnali provenienti da un cavo di LAN, li rigenera e li trasmette sull'altro cavo(i) di LAN.


Il ripetitore è trasparente ai protocolli usati per scambiare le informazioni sulla LAN. Esso opera totalmente al Livello Fisico (livello 1) del Modello di Riferimento OSI. Dato che i ripetitori si limitano a rigenerare i segnali e non eseguono altre elaborazioni sugli stessi, essi risultano essere i dispositivi meno costosi usati per collegare le LAN. Peraltro possono essere utilizzati solo per connettere LAN con le stesse caratteristiche fisiche. Le LAN connesse da ripetitori devono andare alla stessa velocità e devono utilizzare lo stesso metodo di accesso al mezzo trasmissivo.


Bridges


Il bridge rappresenta il passo successivo verso l'alto a partire dal ripetitore nella gerarchia dei dispositivi per collegare le LAN. I bridge collegano le LAN al livello Data Link ( livello 2) del Modello di Riferimento OSI. I bridge oltre a trasferire i segnali da una LAN all'altra sono anche in grado di svolgere alcune elaborazioni addizionali.


Un bridge controlla tutto il traffico su entrambe le LAN che esso connette. Usa le informazioni di indirizzo presenti in ogni trama per determinare se quella trama deve essere trasferita sull'altra LAN oppure se è destinata ad un utente situato sulla stessa LAN che ha originato la trama. Se l'indirizzo di destinazione presente nella trama è relativo ad un utente che non è nella stessa LAN che ha originato la trama il bridge provvede ad inviare la trama sull'altra LAN. Se l'indirizzo di destinazione è relativo ad un utente che è nella stessa LAN dell'utente che ha originato la trama il bridge non invia la trama sull'altra LAN. Tutto ciò viene definito filtraggio. Il risultato è che il traffico su ciascuna LAN si riduce perché il traffico fra due dispositivi appartenenti ad uno stesso segmento di LAN non viene inoltrato sull'altro segmento.

Altro vantaggio dei bridge sui ripetitori è che i primi possono anche connettere LAN di tipi differenti. Più precisamente i bridge possono connettere LAN che hanno diversi livelli di data link e, più specificamente, diversi metodi di accesso al mezzo trasmissivo. Ad esempio una LAN Ethernet può essere connessa ad una Token-Ring tramite un bridge. Il bridge riconosce sia le trame Ethernet sia le trame Token-Ring. Trame, provenienti dalla LAN Ethernet, che sono destinate ad utenti sulla LAN Token-Ring vengono convertite nel formato Token-Ring e quindi trasmesse su quest'ultima LAN e viceversa. Poiché i bridge lavorano a livello data link essi sono trasparenti ai protocolli dei livelli superiori. Essi possono facilmente interconnettere reti con dispositivi forniti da produttori diversi e con differenti protocolli. Una limitazione dei bridge è che non possono gestire eventuali percorsi multipli verso una rete destinataria in quanto non eseguono elaborazioni che competono a livelli superiori a quello di data link (collegamento dati).


Routers


I routers superano alcune limitazioni dei bridges. Un router è un dispositivo capace di interconnettere più LAN (ed anche reti ad estensione geografica WAN) operando al Livello di Rete (Livello 3) del Modello di Riferimento OSI.

I router possono ricevere informazioni da un collegamento e, in base all'indirizzo di rete contenuto nelle stesse, scegliere fra più collegamenti dove inviarle, usando eventualmente differenti protocolli di livello inferiore. Questo implica che informazioni provenienti da una rete non verranno tutte inviate sulla rete di destinazione.

I bridge, d'altra parte, non usano gli indirizzi di rete e, di conseguenza sono costretti ad inviare tutte le informazioni sugli stessi collegamenti.

Un vantaggio comune sia ai bridge sia ai router è che essi possono fornire connessioni tramite reti ad estensione geografica (WAN). Ovvero un bridge o un router possono interconnettere LAN tramite linea telefonica o via satellite.

Un altro vantaggio dei router è che essi possono instradare il traffico sulla base di classi di specifiche di servizi. Questo significa che essi, per determinare l'instradamento appropriato, possono prendere in considerazione fattori come richieste specifiche relative alla velocità di trasmissione ed alla sicurezza. Queste informazioni sono gestite a livello di connessione logica (sessione).

I bridge non sono in grado di instradare sulla base di sessione per sessione in quanto essi hanno accesso solo alle informazioni di livello data link.


Un problema dei router è che il loro funzionamento dipende dai protocolli usati ai livelli superiori. Ovvero essi devono sapere come gestire i protocolli specifici, tipo TCP/IP, che stanno instradando. Più protocolli sono in grado di gestire e più complessi diventano i router. Router multiprotocollo sono tipicamente in grado di lavorare con i più diffusi protocolli di rete. Questi includono i protocolli TCP/IP, IPX/SPX, OSI e DECnet.

Alcuni protocolli, come SNA e NETBIOS, vengono definiti "unroutable" (non instradabili) perché essi non includono gli identificativi di rete come parte dei loro indirizzi. I router solitamente gestiscono ugualmente il trasporto di questi protocolli "non instradabili" incapsulandoli in altri protocolli, ad esempio il TCP/IP. Il router, operando a livello di rete, ha accesso al agli indirizzi di rete ed opera in base ad uno specifico protocollo, ad esempio TCP/IP o SPX/IPX. Questo permette al router di agire da dispositivo intermedio di instradamento e questo spiega la loro ampia diffusione come dispositivi di interconnessione fra reti.


Hub


Gli hub sono utilizzati nelle LAN a stella, tipo le LAN Ethernet. Segmenti di cavo, chiamati lobi, connettono i sistemi all'hub. Un hub fornisce le connessioni fra i lobi, creando così la LAN. Gli Hub generalmente sono dotati di software che può essere usato per la gestione del cablaggio fisico della LAN e per la configurazione dell'hub.


LAN Switching


Mentre gli Hub sono usati per creare le tradizionali LAN condivise, una nuova generazione di prodotti, chiamati LAN switches (commutatori), vengono usati per implementare LAN commutate. I LAN switch sono dotati di commutatori hardware ad alta velocità che smistano le trame tra i vari sistemi connessi allo switch.


I ripetitori possono essere dispositivi a sé stanti oppure possono essere integrati all'interno degli hub e dei LAN switch per aumentare la massima distanza di cablaggio tra hub e dispositivi ad esso connessi.






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