Il funzionamento di una rete

Il termine ‘rete’ (networking) contiene  molte accezioni. Possiamo definirla come un raggruppamento di due o più computer collegati tra loro. Se i computer sono collegati in rete è possibile scambiare file, condividere applicazioni,  periferiche e l’accesso a internet.                                                                                                                                Le reti possono essere locali o geografiche: quando si parla della rete situata in un’unica sede (es. un edificio scolastico) abbiamo una rete locale LAN (Local Area Network), Se due reti situate in due sedi differenti sono collegate mediante servizi offerti da un Internet  Service Provider (ISP) o tramite una linea dedicata fornita da una società telefonica (molto costosa), abbiamo una rete WAN (Wide Area Network, detta anche area geografica).

  • Ogni rete comprende:
  • almeno due computer
  • scheda di rete su ogni computer (detta anche NIC Network Interface Card)
  • un mezzo di collegamento, ovvero il cavo o wireless (senza fili)
  • un software di rete, normalmente già presente nei più comuni sistemi operativi (Windows, Linux, Mac, Android …)
  • un punto di aggregazione ovvero switch (in passato hub) per connettere tutti i cavi.

Il cavo UTP  (Unschielded Twisted Pair) è un cavo non schermato utilizzato per i collegamenti nelle reti ethernet (cablaggio delle reti). E’ composto da otto fili di rame intrecciati a coppie (pairs). Ciascuna coppia è intrecciata con le altre. L’intreccio dei fili ha lo scopo di ridurre le interferenze ovvero disturbi sulla trasmissione dei dati. La lunghezza massima di un cavo UTP nello standard ethernet è di 100 m. I cavi UTP sono suddivisi in categorie da 1 a 7 in base alle capacità di trasportare i dati (secondo le direttive TIA/EIA): categoria 5 (100 mbps) e 5e (1.000 Mbps ovvero 1 Gbps) le più utilizzate. La categoria 6 (fino a 10 Gbps).

Un cavo UTP termina con dei connettori di tipo RJ-45 che si innestano direttamente nei dispositivi digitali (schede di rete, Switch, Router, ecc). Se si devono collegare due dispositivi simili (es PC-PC) si utilizza un cavo ethernet incrociato altrimenti (es PC-SWITCH) uno diritto. Meglio l’utilizzo secondo lo standard TIA/EIA 568B (altra TIA/EIA 568A) per evitare anomalie. la crimpatura dei fili segue la seguente colorazione: bianco/arancio-arancio-bianco/verde-blu-bianco/blu-verde-bianco/marrone-marrone.

Cavo FTP (Foiled Twisted Pair) è un cavo schermato. Ha le medesime funzioni del cavo UTP. E’  composto da 8 fili di rame intrecciati a coppie (pairs), ogni coppia intrecciata con le altre allo scopo di ridurre le interferenze.  La lunghezza massima  di un cavo FTP è di 100 m. Viene impiegato in ambienti industriali ad alto rischio di interferenze elettromagnetiche (macchinari, vicinanza di impianti elettrici..) le categorie 6 e 7 permettono di raggiungere le velocità più elevate. Un cavo  FTP termina con i connettori RJ-45 (anch’essi schermati).

Il CABLAGGIO STRUTTURATO è una rete tecnologica in grado di trasportare segnali di tipo differente come: fonia, dati, e segnali video, attraverso diverse tipologie di cavo come quello in rame, in fibra ottica, e via etere come lo wireless. La distanza massima di collegamento mediante cavo UTP è 100 m. Negli edifici moderni destinati ad uffici gli impianti sono basati su cavi di categoria 5 o superiori e connettori RJ-45 (Per i collegamenti telefonici doppini e connettori RJ-11). I cavi hanno in realtà una lunghezza massima di 90 m a cui vanno aggiunti 10 m per i cavi di permuta ( i cavi sono attestati da una parte a prese telematiche installate in idonee placche a muro, dall’altra a pannelli di permutazione PATCH PANEL posizionati all’interno di un armadio di distribuzione  rack 19″. Collegando un cavo di permuta dal PC alla presa a muro (tipo plug ad 8 pin), e un altro (all’interno del rack) dal permutatore ad un apparato di rete come lo switch o Hub (non più in uso) definito patch cord si crea un collegamento elettrico che permette di collegare il pc alla rete. I locali che ospitano gli armadi rack dovrebbero essere protetti con un gruppo di continuità.

HUB (o ripetitore) costituisce il punto di aggregazione dei PC. Ogni pacchetto dati trasportato da frame  viene ricevuto dall’hub su una porta e trasmesso a tutte le altre porte.. Tutti gli utenti collegati ad un hub condividono la stessa larghezza di banda nello stesso momento, pertanto se  molteplici PC inviano frame all’hub, la bandwidth sarà suddivisa tra tutti i sistemi attivi, tutto ciò a discapito della performance esaurendo la capacità della rete di far viaggiare velocemente le informazioni. Gli Hub non sono più in commercio. Vanno disinstallati perché non più idonei al moderno uso delle reti.

SWITCH  Svolgono la stessa funzione degli hub ma sono più potenti e intelligenti. Offrono una larghezza di banda maggiore per ogni utente perché la banda non è più condivisa ma dedicata così se la banda è  100 Mbps, ogni utente ha a disposizione i propri 100 Mpbs da non dividere con nessuno. Inoltre uno switch invia i pacchetti di dati solo alle porte dei destinatari e questo avviene perché legge le informazioni con l’indirizzo sul pacchetto. Per isolare la trasmissione dalle altre porte lo switch stabilisce una connessione temporanea tra la sorgente e la destinazione, chiudendola al termine della conversazione. Gli switch sono oramai tutti Fast Ethernet (100 Mbps) e oltre  con le porte Giga Ethernet  da 1.000 Mbps.

MODEM ROUTER (Router ADSL). E’ facile distinguerlo per la presenza di una porta RJ11, quella del doppino telefonico. Fino a pochi anni fa i due apparecchi viaggiavano separati, con il modem chiamato a creare un collegamento telefonico tra rete e computer per la trasmissione di dati (quindi su internet) e il router posizionato invece tra modem e computer con il compito filtrare e veicolare i pacchetti di dati dove richiesti (destinatario). Il modem  funziona attraverso due passaggi: la modulazione (MO) e la demodulazione (DEM): i segnali digitali inviati dal pc sono convertiti in analogici per viaggiare nel doppino telefonico e viceversa accolti dal pc o altro dispositivo destinatario. Il modem è identificato dall’indirizzo IP assegnatogli dall’ISP, ed è proprio grazie ad esso che si può navigare sul web. Se a casa disponessi di un unico dispositivo in grado di connettersi ad internet, potresti collegarlo direttamente e navigare tranquillamente. Il problema è che al giorno d’oggi la maggior parte degli utenti ha bisogno di connettere ad internet più di un dispositivo, e di poter gestire anche la connessione fra i diversi apparecchi. È a questo punto che entra in gioco il router (Un router non integrato con un modem contiene una porta WAN RJ45 a cui collegare un modem separato). Quando ad una  rete sono collegati più computer, smartphone, tablet o apparecchi accessori come stampanti si rende necessario un router, in grado di instradare i pacchetti verso l’apparecchio prescelto. Il router legge un indirizzo per determinare il punto successivo cui inviare il pacchetto di dati basandosi su una mappa di rete denominata tabella di routing attraverso i percorsi più efficaci. Questo dispositivo è caratterizzato generalmente sia da porte Ethernet  che da connettività Wi-Fi. Se cade la connessione tra due router, per non bloccare il traffico, il router sorgente può definire un percorso alternativo. I router creano anche i collegamenti tra reti che utilizzano linguaggi diversi o, in termini tecnici, protocolli diversi. Tra i protocolli utilizzati vi sono IP (Internet Protocol), IPX (Internet Packet Exchange) e AppleTalk. Un router gestisce e assegna gli indirizzi IP; si occupa del servizio DNS, anche se farà sempre riferimento al tuo ISP; invia le richieste per conto dei dispositivi connessi alla rete (per visitare un certo sito web, per esempio) restituendo i risultati; blocca le richieste in entrata da internet. I router più avanzati possono essere configurati per selezionare quali richieste autorizzare; i router più avanzati hanno un Server VPN integrato che ti permetterà di accedere alla tua rete domestica da remoto. I modem router sono forniti generalmente dalle compagnie telefoniche in comodato d’uso.

ACCESS POINT (AP) è un dispositivo elettronico che, collegato ad una rete cablata o anche ad un router, permette all’utente di accedervi in modalità wireless se il suo dispositivo è dotato di una scheda wireless. Se collegato fisicamente ad una rete cablata (oppure via radio ad un altro AP) può ricevere ed inviare un segnale radio all’utente attraverso antenne e apparati di ricetrasmissione. Le funzionalità di un AP è normalmente integrata nei più moderni router. È possibile collegare più AP nella stessa rete cablata consentendo l’handover (passaggio tra un AP ad un altro AP). L’AP comunica in broadcast (invio di un messaggio elettronico a tutti gli utenti della rete cui si è collegati) nel proprio raggio di copertura l’SSID (Service Set Identifier Il nome SSID è una chiave alfanumerica di 32 caratteri che identifica in modo univoco una rete LAN wireless. Viene utilizzato allo scopo di impedire l’accesso alla propria rete LAN da parte di altri dispositivi wireless, sia in modo accidentale che intenzionale). Una rete cablata è normalmente più performante di una rete WiFi. Un AP IEEE 802.11 (Standard delle reti WiFi) può normalmente comunicare con 30 client nel raggio di 100 m, anche se il range di copertura può scendere sensibilmente in presenza di ostacoli fisici nella linea di vista. La banda dell’AP può essere estesa attraverso l’utilizzo di RIPETITORI i quali possono far rimbalzare e amplificare i segnali radio che non potrebbero essere ricevuti. L’uso tipico di un AP è quello di collegarlo ad una LAN; un utilizzo particolare è quello di collegare due LAN distinte, es collegando un istituto scolastico con la propria palestra senza dover fare scavi per la posa di cavi. In questa configurazione gli AP agiscono in modalità bridge (ponte). Le reti WiFi abbattono notevolmente i costi. Per evitare di portare l’alimentazione agli AP questi integrano la possibilità di essere alimentati dal cavo di rete FTP/UTP secondo lo standard PoE (Power Over Ethernet) se lo switch è POE , altrimenti tra lo switch e l’AP occorre inserire power injector (un trasformatore che inietta nel cavo di rete la corrente adeguata all’AP). La tecnologia PoE  permette in sostanza di utilizzare il cavo dati FTP/UTP per trasportare sia i dati sia l’energia elettrica ai dispositivi e alle periferiche di rete a basso consumo come modem, router, access point, switch, terminali POS, telecamere IP ecc. Si tratta, in sostanza, dello stesso principio (ovviamente riadattato e perfezionato) impiegato nelle reti telefoniche analogiche e digitali, dove il doppino di rame trasporta sia i segnali di fonia/dati (ADSL) sia quelli di alimentazione necessari al funzionamento degli apparecchi telefonici.

Wi-Fi 802.11: differenza tra b, g, n ed ac

Nelle specifiche tecniche dei dispositivi elettronici appaiono delle lettere vicino al codice dello standard Wi-Fi (802.11): b, gn e ac:

  • La lettera b indica una velocità di connessione pari a 11 Mbps ed una frequenza di 2.4 GHz.
  • La lettera g indica una velocità di connessione pari a 54 Mbps; la frequenza è la stessa della banda b.
  • La lettera n invece, indica che la frequenza è di 5GHz e la velocità raggiungibile è 300 Mbps. L’ultima coppia di lettere (ac) è la banda più avanzata: la frequenza è di 5 GHz e supporta una velocità di oltre 1000 Mbps.                                                                        Recentemente sono usciti nuovi standard più veloci e più affidabili, ma sono implementati su una cerchia ristretta di dispositivi. Stiamo parlando degli standard ad, ah e af.Gli standard Wi-Fi ad e ah prevedono entrambi una velocità di 7 Gbps e la differenza sostanziale tra i due è la distanza di operatività. La tecnologia ah infatti, verrà usata per le comunicazioni a lunga distanza e per l’internet of things (IoT). Della tecnologia 802.11af si può viaggiare sulle stesse frequenze utilizzate dalle aziende televisive (tra i 54 e i 790 GHz).