Reti informatiche

Premessa

Ho scelto questo argomento perché mi ha suscitato particolare interesse e richiama una parte essenziale del programma svolto durante l’anno scolastico.

Con questa tesina si vogliono descrivere le reti principali usate nei cablaggi più comuni, partendo dalla definizione di rete e dalle varie tipologie, indicandone componenti e caratteristiche varie, fino ad arrivare ai server che forniscono i servizi attraverso le reti.

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Introduzione

Una rete di computer è un insieme di sistemi di elaborazione autonomi, connessi mediante un opportuno sistema di comunicazione e in grado di interagire mediante scambi di messaggi, al fine di condividere le risorse messe a disposizione da uno o più di essi.

La componente hardware è costituita da:

• Nodi, che possono essere potenti server, semplici workstation client o dispositivi che offrono servizi agli altri nodi;
• Sistema di comunicazione costituito da computer o dispositivi attivi, che indirizzano i messaggi verso i nodi, e dalle linee di interconnessione, cioè dai cavi su cui viaggiano le informazioni (dispositivi passivi).

I computer, una volta collegati, possono scambiarsi dati e condividere risorse. Inoltre diventano veri e propri strumenti di comunicazione tra esseri umani.

In particolare usano la tecnologia della commutazione a pacchetto, dove i messaggi vengono divisi in pacchetti di dimensioni uguali e ogni pacchetto segue lungo i nodi della rete il percorso più conveniente, per poi andare a ricostruire il messaggio originale una volta giunti a destinazione.

Lo scopo principale di una rete di computer è quello di condividere risorse comuni che possono essere di due tipi: Hardware (stampanti, modem, dischi, eccetera) e Software (archivi, programmi).

Altri vantaggi offerti sono:

• Migliore rapporto prestazione/costo: i piccoli sistemi collegati in una rete offrono un costo basso dell’hardware e una velocità di utilizzo alta.
• Facilità di espansione del sistema, maggiori vantaggi organizzativi.
• Maggiore affidabilità del sistema: il guasto di un PC non blocca il lavoro degli altri.
• Maggiori vantaggi organizzativi.

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Rete / mainframe

La costruzione di reti di calcolatori può essere fatta risalire alla necessità di condividere le risorse di calcolatori potenti e molto costosi, ovvero i mainframe.

I mainframe o sistemi centrali sono computer utilizzati per applicazioni critiche soprattutto da grandi aziende e istituzioni, tipicamente per elaborare con alte prestazioni e alta affidabilità grandi quantità di dati, come ad esempio quelle in gioco nelle transazioni finanziarie, nei censimenti, nelle statistiche di industrie e clienti e nei sistemi di stampa delle banconote.

I moderni mainframe si distinguono dagli altri computer non tanto per la velocità di esecuzione di un singolo task, ma piuttosto per le loro caratteristiche di disegno interno, che punta sull’alta affidabilità, sicurezza e bilanciamento delle prestazioni, e per la compatibilità binaria dei programmi applicativi scritti anche tanti anni fa, garantita con le nuove macchine, caratteristica che garantisce nel tempo la protezione degli investimenti applicativi dei clienti.

Questi elaboratori sono in grado di funzionare per anni senza interruzione e sono progettati in modo da consentire molte attività di riparazione e manutenzione senza richiedere il fermo della produzione.

I mainframe sono apprezzati anche per l’alta disponibilità che offrono, una delle ragioni principali della loro longevità e dell’utilizzo per applicazioni dove un’interruzione del servizio sarebbe molto costosa o catastrofica.

Storicamente i mainframe erano famosi per via della loro dimensione e per i requisiti ambientali (condizionamento e alimentazione elettrica).

Quei requisiti non furono più necessari a partire da metà degli anni 1990, con la progettazione dei mainframe basata su tecnologia CMOS che rimpiazzava la vecchia tecnologia bipolare.

I più grandi mainframe moderni hanno dimensioni relativamente contenute e sono caratterizzati da consumi energetici ridotti se confrontati con contenitori di server di altre tecnologie che occupano la stessa superficie.

La tecnologia delle reti, e in seguito l’emergere dei computer personali a basso costo, ha permesso rivoluzionari sviluppi nell’organizzazione delle risorse di calcolo rispetto ai mainframe.

Si possono indicare almeno tre punti di forza di una rete di calcolatori rispetto al mainframe tradizionale:

• La resistenza ai guasti: il guasto di una macchina non blocca tutta la rete, ed è possibile sostituire il computer guasto facilmente (la componentistica costa poco e un’azienda può permettersi di tenere i pezzi di ricambio in magazzino);
• L’economicità: come accennato sopra, hardware e software per computer costano meno di quelli per i mainframe;
• La gradualità della crescita e flessibilità (scalabilità): l’aggiunta di nuove potenzialità a una rete già esistente e la sua espansione sono semplici e poco costose.

Tuttavia una rete possiede anche punti deboli rispetto a un mainframe:

• Scarsa sicurezza: un malintenzionato può avere accesso più facilmente a una rete di computer che a un mainframe: al limite gli basta poter accedere fisicamente ai cablaggi della rete. Inoltre, una volta che un virus abbia infettato un sistema della rete, questo si propaga rapidamente a tutti gli altri e l’opera di disinfezione è molto lunga, difficile e non offre certezze di essere completa;
• Alti costi di manutenzione: con il passare del tempo e degli aggiornamenti, e con l’aggiunta di nuove funzioni e servizi, la struttura di rete tende a espandersi e a diventare sempre più complessa, e i computer che ne fanno parte sono sempre più differenti, rendendo la manutenzione sempre più costosa in termini di ore lavorative.

Oltre un certo limite di grandezza della rete (circa 50 computer) diventa necessario eseguire gli aggiornamenti hardware e software su interi gruppi di computer invece che su singole macchine, vanificando in parte il vantaggio dei bassi costi dell’hardware.

Tipi di rete