Architettura delle reti

Cos'è una rete

Una rete è un insieme di nodi collegati tra loro, che permette a cose e persone di comunicare. Una rete può essere rappresentata con un grafo, ossia un insieme di nodi collegati da archi. La topologia (dal greco tópos - luogo, e lógos-studio) studia la disposizione geometrica di questi nodi. I collegamenti, rappresentati da linee, permettono la comunicazione tra i nodi. In un grafo orientato gli archi hanno una direzione indicata con una freccia e se il grafo non è orientato gli archi non hanno una direzione privilegiata e l'arco può essere percorso in entrambi i sensi. Ogni giorno nella nostra vita abbiamo a che fare con le reti: utilizziamo la rete Internet, guardiamo reti televisive, percorriamo reti stradali, utilizziamo la rete telefonica, ecc.

I modi di classificare le reti

Inoltre, nel campo dell’informatica esistono vari modi di classificare le reti. Per esempio prendiamo in considerazione due particolari tipi:
-Reti con distribuzione casuale dei nodi: i nodi di questo tipo di reti sono collegati casualmente e ciascun nodo ha un numero di collegamenti che è, più o meno, identico. La distribuzione di collegamenti di ogni nodo può essere rappresentata da una curva a campana. In tal caso tutti i nodi hanno approssimativamente lo stesso grado, ossia lo stesso numero di link.
-Reti a invarianza di scala: i nodi invece di queste reti vengono raggruppate in tante piccole comunità o gruppi ed esistono nodi particolari (hub) che hanno un numero elevato di connessioni. La distribuzione dei nodi nelle reti a invarianza di scala è regolata da una legge matematica, (la legge di potenza) caratterizzata da una funzione esponenziale f(x) = ax2 in cui l’esponente risulta essere sempre compreso tra -1 e -3;

Le reti a invarianza di scala, inoltre, sono quelle più interessanti poiché caratterizzano i sistemi più complessi, come internet. I legami tra i nodi di una “comunità”, sono molto stretti, mentre i collegamenti tra comunità diverse sono più deboli, ma sono proprio i legami deboli la vera forza di questo tipo di rete, poiché rappresentano un basso grado di separazione. Gli Hub hanno il potere di “attrarre” altri nodi. Basta osservare un social network dove, gli influencer più famosi hanno il potere di attirare molti follower. L’elevato numero di “seguaci” ne attira a sua volta altri, creando appunto un sistema ricco di collegamenti. La topologia delle reti a invarianza di scala le rende particolarmente robuste rispetto ai guasti oppure all’eliminazione di un certo numero di nodi. Infatti è probabile che un danno casuale si verifichi su uno dei tanti nodi che hanno pochi collegamenti, rispetto a quella viceversa, in quanto un attacco a un hub può apportare seri danni all’intera rete.

Reti informatiche

Se restiamo isolati la nostra vita si impoverisce. La condivisione di esperienze e di emozioni ci fa partecipare alla vita sociale, e la stessa cosa avviene nei dispositivi connessi ad una rete. Un tablet o un PC che non possono collegarsi a Internet, sono di fatto, o quasi, inservibili e inutilizzabili al giorno d’oggi. Una rete Informatica è caratterizzata dai seguenti elementi:
-Mezzi fisici di trasmissione: il cui compito è trasportare segnali da un dispositivo all’altro. I più comuni sono i cavi in rame, la fibra ottica e l’etere (per trasmettere segnali radio).
-Dispositivi intermedi: sono dispositivi che consentono la circolazione dei dati in rete e ne sono un esempio gli switch, i router e gli access point.
-Dispositivi finali: sono i dispositivi utilizzati dall’utente finale: computer, smartphone, sistemi intelligenti. Spesso vengono definiti “host” e sono identificati da un indirizzo univoco.