Fondamenti di informatica

MODALITA’ DI INVIO

Seriale: Bit inviati e ricevuti lungo un unico canale. Si invia un bit per volta a tempi

prefissati, questa modalità è semplice ma poco veloce ed è solitamente usata per i

dati a distanza

Parallela:

Bit inviati e ricevuti contemporaneamente su canali differenti, questa modalità è

semplice e veloce ma richiede un maggior numero di collegamenti e circuiti, si usa ad

un livello più micro, come le interconnessioni all’intero di un calcolatore

SINCRONIZZAZIONE

Sincrona: Trasmettitore e ricevitore hanno clock sincronizzati per gestire la

temporizzazione dei bit trasmessi.

Asincrona: Qui ci sono bit di start/stop. Ovvero ogni byte inviato si trova tra un bit di

start ed uno di stop. Vi è un risincronizzazione ad ogni carattere inviato

MULTIPLEXING

Per superare la problematica della connessione dedicata si parla di multiplexing, che

consente di tramettere contemporaneamente più messaggi lungo un unico canale.

Il multiplexing può essere eseguito tramite diverse modalità che sono:

TDM (Time Division Multiplexing)

Lavora a divisione di tempo di trasmissione; l’asse tempo è diviso in frame ed ogni

frame è diviso in slots a cui viene assegnato un utente.

In questo modo ogni utente ha uno spazio di trasmissione per frame e quindi un invio

continuo di dati.

FDM (Frequency Division Multiplexing)

Comporta la suddivisone della banda di frequenza disponibile in sottobande uguali a

cui viene associato un utente. Questa non necessita di sincronizzazione poiché i canali

di banda sono dedicati, con bande diverse per ricezione e trasmissione.

WDM (Wavelength Division Multiplexing)

Ad alte frequenze (infrarosso) su fibre ottiche con comportamento uguale al FDM.

TECNINCHE DI COMMUTAZIONE

Circuito

In questo caso a due nodi viene dedicato un circuito fisico su cui comunicare

(instaurazione), dopodiché avviene la comunicazione (trasferimento) ed infine viene

rimosso il collegamento (abbattimento). Questo tipo di comunicazione garantisce

ottima trasparenza temporale ma un basso rendimento di utilizzo.

Pacchetto

Va inteso come unità di dati trasferita, il messaggio viene suddiviso in pacchetti ed

ogni pacchetto è costituito da un header di lunghezza fissa che contiene informazioni

di controllo della comunicazione, e da un campo informativo che contiene gli indirizzi

del mittente e del destinatario e il numero progressivo di ricomposizione del

messaggio.

Questo tipo di commutazione può essere effettuata in modalità datagram o a canali

virtuali: Nel primo caso vengono inviati in maniera indipendente e questo comporta

percorsi diversi lungo la rete il che vuol dire che potrebbero arrivare in ordine sparso e

dover essere ricostituiti dal ricevente. Nel secondo caso invece seguono virtualmente

tutti lo stesso percorso.

La datagram è più resistente ai guasti, mentre i circuiti virtuali hanno una trasmissione

più veloce ma solo dopo l’indicazione del percorso.

MEZZI DI TRASMISSIONE

Elemento fisico di connessione che supporta la propagazione dei segnali trasmessi tra

i nodi di una rete.

In questo paragrafa verranno date solo una serie di definizioni per quanto riguarda le

caratteristiche dei mezzi e la loro componentistica, quali:

Velocità di trasmissione dati

Vel= quantità di informazioni /tempo di trasferimento

Essa è anche uguale alla larghezza di banda per l’efficienza spettrale Vel= K*B

Portata o Throughput

Quantità di informazioni trasportata in un istante

Mezzi guidati

Cavi conduttori: mezzi elettrici che sfruttano la capacità di conduzione elettrica dei

metalli

Fibre ottiche: mezzi ottici che impiegano la luce per trasferire informazioni

Mezzi non guidati

Connessione senza fili: tramite onde radio trasferiscono le variazioni di corrente

elettrica tramite onde elettromagnetiche

NOTA

Poiché tutti questi dispositivi fruttano le caratteristiche di un mezzo essi sono soggetti

anche ad attenuazione dovuta alla resistenza fisica del mezzo ad al rumore che

sovviene durante la sovrapposizione di segnali provenienti da dispositivi vicini

Cavi conduttori

Sono generalmente impiegati nelle reti locali a brevi distanze per il buon rapporto

qualità/prezzo

Doppino telefonico

Coppia di fili di rame

Trasmissione a 100 Mbps

Intrecciamento dei fili di rame per neutralizzare interferenze

Semplice ed economico

Cavo coassiale

Conduttore centrale avvolto in isolante che separa il conduttore dalla calza metallica

di schermatura

Guaina

Alta schermatura

Alto livello di attenuazione

Fibra ottica

Trasporta i dati utilizzando segnali luminosi

Elimina il problema dell’interferenza

Distanze maggiori

Velocità maggior fino a 2Gb/s

Flessibili

Immuni da interferenze

Maggiori resistenza a meteo

Core: Materiale vetroso che trasporta il segnale

Cladding: mantello che riflette i raggi immessi nel nucleo

Rivestimento primario

Guaina protettiva

ONDE RADIO

Si propagano in aria senza essere assorbite

Semplici da generare e sufficientemente lunghe da andare oltre la curvatura terrestre

Non risentono della presenza di ostacoli di medie dimensioni

Trasmesse a distanza poiché riflettono gli strati ionizzati dell’atmosfera.

PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE

Un protocollo di comunicazione è l’insieme di regole che stabiliscono le modalità di

comunicazione (generazione, trasmissione, ricezione). Ai fini di una buona

comunicazione è importante che trasmittente e ricevente usino lo stesso protocollo.

Per quanto riguarda le caratteristiche delle comunicazioni (gerarchia, tipo,

sincronizzazione, numero partecipanti, percorso di flusso), possiamo fare riferimento in

ordine a quanto già studiato

Numero di partecipanti = unicast, Multicast, broadcast

Percorso di flusso= simplex, half duplex, full duplex

Gerarchia= asimmetrica (Client-Server), simmetrica (peer-to-peer)

Sincronizzazione= sincrona, asincrona

Tipo di connessione= orientati, senza connessione

STRUTTURA A LIVELLI

Standard di comunicazione organizzata a livelli differenti

Ogni livello è delegato a compiti differenti con funzionalità e meccanismi ben specifici

fruttando i servizi offerti dal livello sottostante e fornendo i propri servizi al livello

sovrastante.

I livelli tra loro comunicano tramite interfacce SAP (Service Access Point) che

definiscono le operazioni che un livello sottostante fornisce ad un livello sovrastante

I livelli comunicano tramite protocolli

La strutturazione a livelli logici semplifica l’implementazione di protocolli

Compiti della struttura a livelli

Controllo dell’errore

Controllo del flusso

Frammentazione e riassemblaggio

Multiplexing ed installazione delle connessioni

ENTI DI STANDARDIZZAZIONE

ITU (International Telecommunication Union)

Interno alle nazioni unite coordina i fornitori di servizi TC, al suo interno è presente il

comitato CCIT

(consultant committee on international telephony and telegraphy) che

definisce gli standard per comuncazioni via modem.

ISO (International Organization Standardization)

Volontaria a cui aderiscono gli enti per sviluppare standard internazionali

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

Indipendente che si occupa di standard per le comunicazioni dati; contributo agli

standard di reti locali e geografiche su modello ISO/OSI

EIA/TIA (Electronic Industries Association/ Telecommunication Industries

Association)

Definiscono le norme per l’installazione delle reti dedicata alla trasmissione dati e

telefonica

ANSI (AMERICAN NATIONAL STANTATD INSTITUTE)

Privata che definisce standard nazionali volontari

IEC (International Electrotechnical Commission)

Standard internazionali per quanto riguarda elettricità ed elettronica

STANDARD DI COMUNICAZIONIE

ISO/OSI

RS-232-C

CCITT X.21

HDLC

IEEE 802

ALHOA

CSMA/CD

Token Ring

TCP/IP

PROTOCOLLI DI ACCESSO MULTIPLO

Possono essere con o senza contesa.

Se sono senza contesa allora più utenti possono accedere ad una risorsa che diventa

condivisa.

Se sono a contesa, allora non vi è alcun tipo di gestione del canale e di accesso e vi è

un’alta probabilità di collisione

I principali protocolli di gestione ad accesso multiplo con collisione sono: ALOHA e

CSMA

(CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS)

ALOHA

Inizia la trasmissione da una STAZIONE senza considerare il canale di trasmissione

Si verifica la sovrapposizione

Il ricevitore non invia un riscontro positivo

La stazione riprogramma la trasmissione

Periodo di vulnerabilità

Il periodo di vulnerabilità è definito come il doppo di tempo di frame T.

Supponendo di inviare un segnale al tempo t allora da t-T a t+T non deve essere

inviato alcun segnale ulteriore.

ALOHA TIME SLOTTED

In questo caso il tempo è diviso in time slot; quindi, per inviare un pacchetto si deve

attendere un slot successivo, si ha collisione solo quando due stazioni trasmettono

sullo stesso slot.

Questo diminuisce il tempo di vulnerabilità e lo dimezza, raddoppiando l’efficienza a

fronte però di necessità di sincronizzazione ed aumento dei costi

CSMA

Ogni stazione ascolta il canale per capire se è in atto una trasmissione

Si accede al canale solo quando è libero

Le collisioni sono dovute al tempo di propagazione del segnal tra due stazioni

Periodo di vulnerabilità= tempo richiesto dalla stazione più distante per ricevere

l’inizio del pacchetto.

PROTOCOLLO CSMA/CD (COLLISIONO DETECTION)

La stazione ascolta il canale anche in trasmissione e se vi è collisione invia un segnale

detto jamming che interrompe la comunicazione, la stazione attende quindi un tempo

casuale per poi riprovare la comunicazione.

Il tempo di propagazione dipende dalla velocità di trasmissione e dimensione della

rete

Il pacchetto temporale è più lungo del tempo di propagazione delle stazioni più

distanti

A parità di lunghezza il tempo di trasmissione aumenta

A parità di dimensioni della rete la velocità della rete aumenta

MODELLO ISO/OSI

SI tratta di un modello standard dell’International Standard Organization detto Open

System Interconnection.

Diviso in sette livelli gerarchici il cui livello più basso è il livello uno (fisico), mentre il

più alto è il livello sette (utente)

I livelli dal grado uno ovvero il più basso al grado sette ovvero il più alto sono:

Fisico (Physical) trasmissione lungo percorso fisico Bit

Data Link Definizione dei frame e dell’indirizzamento in funzione del tipo di

comunicazione Frame