Storia e Caratteristiche delle Reti (10)

Architetture di Rete

Architettura Ethernet

Questa architettura è nata da un progetto della fine degli anni ’60, all’università delle Hawaii. L'architettura Ethernet si afferma quando viene realizzato il primo modello ethernet sperimentale.

La prima versione di rete Ethernet lavorava ad una velocità di 2,94 Mbps, ebbe un successo tale che la Xerox, Intel Corporation e Digital equipment Corporation si unirono per sviluppare uno standard Ethernet a 10 Mbps.

L’architettura Ethernet lavora in banda base, utilizza una infrastruttura a base lineare o a stella, trasmette con una velocità di 10 Mbps nella sua versione standard, e di 100 Mbps nella versione Fast Ethernet.

Utilizza il CSMA/CD come metodo di accesso al supporto fisico che può essere un cavo coassiale o un cavo UTP.

In una rete Ethernet, i dati inviati sulla rete vengono suddivisi in frame (frame = pacchetto di informazioni che rappresenta una unità di trasmissione).

La lunghezza di un frame Ethernet è compresa tra 64 e 1518 byte, 18 dei quali vengono utilizzati per le informazioni di controllo.

Standard a 10 Mbps

Gli standard IEE a 10 Mbps sono 4:

• 10BaseT
• 10Base2
• 10Base5
• 10BaseFL

Ethernet 10 BaseT

Questa tipologia viene denominata così perché la trasmissione dei dati avviene a 10 Mbps in banda base utilizzando come supporto fisico un cavo a doppini intrecciati TWISTED PAIR.

La maggior parte delle reti di questo tipo utilizza una disposizione a stella con un HUB centrale che in genere funge da ripetitore multiporta.

Le caratteristiche principali vengono riassunte nella seguente tabella.

Il vantaggio principale di questa soluzione consiste nell’affidabilità dell’architettura perché solo in caso di rottura di uno dei cavi, solo il PC direttamente collegato alla terminazione guasta risulta scollegato dalla rete mentre il resto della rete continua a funzionare senza problemi.

Ethernet 10 Base2

Questa tipologia viene denominata così perché la trasmissione dei dati avviene a 10 Mbps in banda base e il segnale riesce a coprire una distanza vicina ai 200 metri.

Il supporto fisico utilizzato è il cavo coassiale sottile (Thinnet) con topologia a bus lineare in cui la scheda di rete del computer è collegata direttamente al connettore a T del bus senza cavi intermedi.

Una rete Thinnet può combinare fino a 5 segmenti di cavo coassiale connessi tramite 4 ripetitori, ma solo 3 di questi segmenti possono contenere calcolatori.

Questa regola è nota come Regola 5-4-3. Ogni segmento può ospitare al massimo di 30 nodi.

Le caratteristiche principali vengono riassunte nella seguente tabella:

I vantaggi principali di una rete Thinnet sono sostanzialmente legati ai costi contenuti dell’istallazione e alla semplicità di configurazione.

Ethernet 10 Base5

Questa tipologia viene denominata così perché la trasmissione dei dati avviene a 10 Mbps in banda base e il segnale riesce a coprire una distanza 500 metri.

Il supporto fisico utilizzato è il cavo coassiale spesso (Thicknet) con tipologia a Bus in grado di supportare fino a 100 nodi per segmento dorsale.

Diversamente dallo Standard Ethernet 10BaseT le stazioni e i ripetitori possono essere collegati alla dorsale attraverso cavi trasmettitori-ricevitori intermedi.

Le caratteristiche principali vengono riassunte nella seguente tabella:

Nelle reti di grandi dimensioni Thinnet e Thicknet vengono spesso combinati i sistemi ibridi; Thicknet rappresenta una valida soluzione per le dorsali mentre Thinnet viene spesso utilizzata per le derivazioni.

Ethernet 10 BaseFL

Questa tipologia viene denominata così perché la trasmissione dei dati avviene a 10 Mbps in banda base sfruttando supporti in fibra ottica.

Poiché la distanza massima raggiunta è di 2000 metri, questa viene spessa utilizzata come dorsale per la connessione di LAN che si trovano in edifici addirittura in località differenti.

Standard a 100 Mbps

L’elevata ampiezza di banda richiesta dalle nuove applicazioni sta spingendo i limiti di Ethernet ben oltre i 10 Mbps iniziali. Per questo si sono sviluppate nuove specifiche che definiscono gli standard per le reti Ethernet che lavorano a velocità maggiori, tipicamente 100 Mbps.

Ethernet 100VG-AnyLAN

Nata su progetto Hewlet-Packard (HP), 100VG è una tecnologia di rete emergente che combina elementi di Ethernet e Token Ring.

Questa tipologia di rete richiede hardware dedicato, hub e schede specifiche.

Le caratteristiche principali comprendono:

Ethernet 100BaseX (Fast Ethernet)

Rappresenta l’evoluzione dello standard 10BaseT.

Fast Ethernet viene normalmente eseguito su cavi UTP di categoria 5 sfruttando una topologia a stella in cui tutti i cavi sono collegati ad un hub centrale e utilizza il CSA/CD come metodo di accesso alla rete. Esistono 3 classificazioni dello standard 100BaseX in base al supporto utilizzato:

Token Ring

Una rete Token-Ring, ovvero rete ad anello con passaggio del testimone, è un tipo di rete ad anello in cui la determinazione di quale calcolatore abbia diritto a trasmettere avviene tramite un particolare messaggio, detto token.

Ogni calcolatore è collegato ad altri due formando un cerchio. Questo, ovviamente, a livello concettuale, in quanto nella realtà ciò non avviene, ma la rappresentazione grafica aiuta a capire il funzionamento. All'interno di questa rete solo un calcolatore alla volta può trasmettere, quello in possesso del token. Esso avvia la trasmissione dei dati trasferendoli al calcolatore vicino, il quale lo prende in consegna se è il destinatario, oppure ripetendo a sua volta il segnale verso l'altro calcolatore ad esso collegato, così fino a raggiungere il destinatario. Il destinatario poi setterà un bit nell' header del pacchetto confermando l'avvenuta ricezione. Il calcolatore che ha inviato il frame lascerà il token una volta che avrà ricevuto il suo frame trasmesso (passerà da calcolatore a calcolatore).

Quando il calcolatore che è in possesso del token ha terminato la trasmissione dei dati passa il token a quello vicino. Quest'ultimo se deve trasmettere dati inizia la comunicazione, altrimenti cede immediatamente il token senza impegnare il canale. Ogni calcolatore, ogni volta che riceve il token, può trasmettere al massimo un solo frame, quindi deve consegnare il token al terminale vicino.

Ogni terminale prima o poi riceverà il token ed avrà quindi la possibilità di trasmettere. I dispositivi di rete garantiscono la presenza di un solo token sull'anello, e provvedono a rigenerarne uno qualora questo venga perso a causa di guasti nella rete o al calcolatore che l'ha preso in consegna.

Un'implementazione molto famosa di questo tipo di rete è stata commercializzata da IBM negli anni '70.

Schema di una rete Token ring

Sebbene da un punto di vista teorico sia più efficiente dell'Ethernet, è stata superata da quest'ultima per l'alta commercializzazione. Infatti, l'Ethernet grazie alle implementazioni sempre più veloci (e soprattutto dal fatto che l'ethernet permette una trasmissione di tipo Full-Duplex) e all'introduzione degli switch (che evitano i conflitti) ha surclassato le implementazioni della Token Ring.

AppleTalk

AppleTalk è stata sviluppata da Apple Computer nei primi anni ’80 come architettura di rete proprietaria per LAN di piccole dimensioni.

Per come è strutturata l’architettura AppleTalk, che è integrata direttamente nel sistema operativo Macintosh, risulta particolarmente semplice da utilizzare.

Infatti quando una periferica si connette a una rete AppleTalk, si assegna automaticamente un indirizzo scelto a caso da una gamma di indirizzi consentiti, esegue un broadcast sulla rete per verificare che l’indirizzo scelto non sia già utilizzato da un’altra periferica, e nel caso in cui l’indirizzo risulti libero, lo memorizza per riutilizzarlo per le future operazioni di rete.

Con il termine LocalTalk ci si riferisce in genere alla tipologia AppleTalk. Nelle reti LocalTalk:

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM è un’architettura a commutazione di pacchetto che invia sulla rete pacchetti di lunghezza fissa, chiamati CELLE.

I pacchetti a lunghezza fissa controllano informazioni di controllo di base che consentono un rapido instradamento delle informazioni.

La comunicazione avviene sfruttando un sistema di tipo punto-punto che fornisce percorsi virtuali permanenti tra le varie stazioni.

Grazie alla tipologia di accesso alla rete collegamento punto-punto all’efficacia degli apparati di switching e all’elevata banda disponibile, ATM risulta un’architettura veloce sia per i collegamenti di tipo LAN che WAN.

La velocità di trasferimento dati è compresa tra 155 e 622 Mbps.

L’elevata ampiezza di banda rende ATM particolarmente adatta per la trasmissione di voce, immagini, video e dati realtime.

Frame Relay

Frame Relay è una architettura a commutazione di pacchetto che invia sulla rete pacchetti di lunghezza variabile che contengono le informazioni di controllo necessaria per la consegna di dati e il controllo degli errori. La comunicazione avviene attraverso una rete che contiene una connessione virtuale permanete tra le stazioni. Questo tipo di rete sfrutta collegamenti di tipo digitale o in fibra ottica che vengono pagati dall’utente in base all’utilizzo.

I pacchetti vengono instradati ai dispositivi di switching attraverso il miglior percorso disponibile e riassemblati una volta giunti a destinazione.

Il metodo di accesso è di tipo punto-punto: i dati vengono trasferiti direttamente da un computer all’altro. La velocità di trasferimento dati dipende dalla banda messa a disposizione dal fornitore del servizio.

Fine della Parte 10