Informatica. Reti di calcolatori; Algoritmi; Diagrammi

Reti di calcolatori

Le reti di calcolatori sono una serie di dispositivi fisici che permettono ai PC l'immagazzinamento e la condivisione di informazioni. I componenti principali includono nodi (server, client, ecc.) e collegamenti (cavi telefonici, fibre ottiche, etere, ecc.).

Protocollo

Un protocollo è un insieme di regole che standardizzano il passaggio dell'informazione.

Varie tipologie di cavi

• Cavi a doppino intrecciato
  • 8 fili isolati e intrecciati 2 a 2, per evitare disturbi da radiofrequenza
  • 2 tipi:
    • UTP: i fili hanno un rivestimento in plastica;
    • STP: rivestimento metallico, contro disturbi da radiofrequenza
• Cavo coassiale
  • Conduttore centrale in rame, pieno o intrecciato, attraverso cui passa l'informazione;
  • 2 schermature:
    • 1 rivestimento in plastica, contro sollecitazioni meccaniche;
    • 1 guaina esterna contro i disturbi da radiofrequenza [più potente]
• Fibra ottica
  • Impiegano la luce per il trasporto di dati [laddove prima c'era la corrente]. Pertanto i dati vengono trasferiti ad altissima velocità e su lunghe tratte, in quanto non soggetti a degrado per disturbi da radiofrequenza.
  • Di solito fatta in plastica, quelle più avanzate sono fatte da sostanze vetrose; in ogni caso non hanno bisogno di schermature.
  • 2 fibre ottiche devono essere attivamente unite; in altre parole, devono avere una giunzione attiva: un piccolo "modem" che prende l'informazione e la invia all'altro filo.

Mbps = Mega bit per Second

Bit rate del canale

Il bit rate del canale è quanta informazione passa nel canale.

Larghezza di banda

La larghezza di banda (del canale) sono le frequenze delle onde che possono transitare nel canale.

Come classificare le reti?

Le reti possono essere classificate secondo:

• Architettura: una sorta di organizzazione gerarchica, che riguarda il ruolo che ciascun nodo della rete ha nei confronti degli altri.
• Topologia: riguarda in che modo (fisicamente) sono uniti i cavi che collegano i computer.
• Estensione: quanto sono grandi le reti.

Architettura

1. Architettura host – terminal
   • Presenta un grande computer centrale, detto Mainframe.
   • Un'interfaccia utente, attraverso cui il Mainframe comunica con l'esterno.
   • Attaccati all'interfaccia utente ci sono una serie di terminali stupidi: senza capacità di calcolo, in quanto senza processore; hanno semplicemente un video e una tastiera.
   • Esempi: aula di lingue a scuola, stazione, posta, bancomat.
2. Architettura client - server
   • Prevede la presenza di: 1 o più server (un calcolatore, connesso alla rete, con un programma che "ascolta" quanto arriva dai vari client)
   • Connessi al/ai server ci sono 1 o più client: calcolatori che possono contattare il server per ottenere dei servizi.
   • Ogni server, a differenza dei client, ha:
     • Un piccolo database, con le informazioni utili per tutta la rete che lui gestisce;
     • Alcune applicazioni, che possono essere condivise da tutta la rete;
     • Si occupa di sicurezza della rete, cioè controlla che utenti esterni non entrino (tramite appositi programmi) nella rete e la danneggino.
     • Si occupa degli utenti
     • Gestisce i profili utenti: decide quanto spazio di memoria e quanto tempo dedicare a una computazione, chi può accedere o meno.
   • Esempio: Internet
3. Architettura peer – to – peer
   • Condivisione paritetica, in cui i "ruoli" di client e server sono indefiniti, in quanto ogni computer svolge le medesime funzioni di tutti gli altri.
   • In genere è usata quando si devono collegare pochi computer.
   • Esempio: (software che simula un'architettura peer-to-peer) Emule

Topologia

1. Topologia a stella
   • È presente un server (molto probabilmente in posizione centrale) più una serie di nodi, detti host, collegati al computer centrale.
   • Possono essere usati cavi UTP o in fibra ottica.
   • Quando un computer invia un segnale, l'host lo instrada verso il nodo a cui è indirizzato.
   • Se un cavo si guasta o viene disconnesso, soltanto un computer risulta scollegato dalla rete. Se si guasta l'host, cade l'intera rete.
2. Topologia a bus
   • È presente una linea di trasmissione principale (detta bus), realizzata con cavo coassiale o con fibra ottica, al quale sono collegati tutti i nodi: 1 o 2 server (di solito posti all'inizio e alla fine del bus) più una serie di pc-server nel mezzo.
   • Se un pc si guasta o viene disconnesso, la rete continua a funzionare correttamente. Se invece salta un server: la rete utilizza l'altro (se presente), altrimenti smette di funzionare.
   • Un computer invia un segnale lungo il bus (in entrambe le direzioni): tutti i nodi lo analizzano, ma solo il destinatario preleva il messaggio (gli altri nodi lo ignorano).
3. Topologia ad anello
   • Presenta un bus richiuso su se stesso (detto concentratore), al quale sono collegati tutti gli host.
   • Prevede la presenza di un server.
   • Quando un pc invia un segnale, questo (seguendo una sola direzione) passa a tutti i nodi, fintanto che non raggiunge il destinatario.
   • Se cade un host, la rete continua a funzionare. Se il concentratore viene spezzato, la rete non funziona più.
4. Topologia a maglia
   • Ogni nodo è collegato a una serie di altri nodi. Maglia completa: se il collegamento avviene fra tutti i nodi; viceversa si parla di maglia incompleta.
   • Il flusso di dati segue dei percorsi particolari, scelti in base a specifiche tecniche di instradamento.
   • Se la maglia è completa, un nodo invia direttamente ad un altro; viceversa l'informazione, prima di arrivare al destinatario, dovrà toccare vari server.
   • Esempio: internet [a volte i nodi sono a loro volta piccole reti]

Estensione

• LAN = Local Area Network
• MAN = Metropolitan Area Network
• WAN = Wide Area Network

LAN: 2 protocolli

• Ethernet
  • Usata nel 90% delle LAN
  • Supporta cavi in fibra ottica, o doppino intrecciato, o cavo coassiale; disposti in una topologia a stella o a bus
  • I nodi esaminano lo stato della rete e, quando è libera, spediscono i dati. Se 2 nodi trasmettono contemporaneamente, il server resetta il canale e la trasmissione viene bloccata per un breve intervallo di tempo casuale. Il nodo che effettua per primo la nuova trasmissione acquisisce il controllo della rete.
  • Svantaggi:
    • Un nodo può occupare costantemente il canale -> il server provvede resettando il canale
    • Un nodo può non aspettare a "parlare" -> il server prende provvedimenti
• Token ring
  • Supporta cavi in fibra ottica, o doppino (schermato e non schermato); disposti in un'architettura ad anello.
  • Sull'anello circola un gettone elettronico (un "pacchetto" di dati): a turno, ogni computer lo preleva; solo il computer che detiene il gettone è in grado di trasmettere.
  • Al termine del "giro" il gettone torna al server: questo ne verifica l'integrità e lo rimanda in circolazione.