Definizione di reti LAN, MAN e WAN

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Definizione di reti LAN, MAN e WAN

Definizione di LAN, MAN e WAN

Si distinguono tre tipi di reti a seconda della loro estensione spaziale:

LAN - Local Area Network (rete locale), che collega nodi relativamente vicini, nell'ambito tipicamente di uno stesso edificio
MAN - Metropolitan Area Network (rete metropolitana), con collegamenti a distanze massime di decine di chilometri
WAN - Wide Area Network (rete geografica), che collega nodi a distanza qualsiasi, anche planetaria

La classificazione non e' sempre facile, in particolare per le MAN.

Dal punto di vista topologico la vera definizione di una rete locale e' che esiste sempre un solo percorso possibile per inviare dati da un nodo ad un altro.

Quando piu' reti LAN o MAN sono interconnesse, l'oggetto risultante si dice un internet (con la minuscola) e trattasi di una rete geografica dal punto di vista organizzativo anche se il suo ambito spaziale e' piccolo.

Che cos'è una rete locale

Una rete locale, (o in inglese LAN, local area network), è una rete che permette d'interconnettere i computer di un'azienda o di un'organizzazione. Questo è un sistema che permette :

Di scambiare delle informazioni
Di comunicare
Di avere accesso a dei servizi diversi

Una rete locale collega generalmente dei computer (o delle risorse come le stampanti) attraverso delle trasmissioni filari (coppie incrociate o cavi coassiali per la maggior parte) su una circonferenza di un centinaio di metri. Al di là, si considera che la rete faccia parte di un'altra categoria di rete detta MAN (metropolitan area network), per cui i supporti di trasmissione sono più adatti alle grandi distanze.

I componenti hardware di una rete locale

Una rete locale è costituita da computer collegati da un insieme di elementi hardware e software. Gli elementi hardware che permettono di interconnettere i computer sono i seguenti :

La scheda di rete: si tratta di una scheda connessa alla scheda madre del computer che permette di interfacciarlo ai supporti fisici, cioè alle linee fisiche che permettono di trasmettere l'informazione.
Il transceiver: assicura la trasformazione dei segnali circolanti sul supporto fisico, in segnali logici manipolabili dalla scheda di rete, tanto in emissione che in ricezione
La presa: si tratta dell'elemento che permette di realizzare il collegamento meccanico tra la scheda di rete e il supporto fisico
Il supporto fisico di interconnessione: è il supporto (generalmente filare, cioè sotto forma di cavo) che permette di collegare i computer fra loro. I principali supporti fisici usati nelle reti locali sono i seguenti :

Il cavo coassiale
La doppia incrociata
La fibra ottica

Topologie di reti locali

I dispositivi hardware realizzati non sono sufficienti all'utilizzo della rete locale. In effetti, è necessario definire un metodo di accesso standard tra i computer, affinché questi conoscano il modo i computer scambiano le informazioni, soprattutto nel caso in cui più di due computer condividono il supporto fisico. Questo metodo di accesso è detto topologia logica. La topologia logica è realizzata con un protocollo d'accesso. I protocolli di accesso più usati sono :

Ethernet
Token ring

Il modo in cui i computer sono interconnessi fisicamente è detto topologia fisica. Le topologie fisiche di base sono :

La topologia ad anello
La topologia in bus
La topologia a stessa

Rete metropolitana (MAN)

Le MAN (Metropolitan Area Network, reti metropolitane) interconnettono più LAN geograficamente vicine (al massimo qualche decina di km) con una banda ad alte prestazioni. Così, un MAN permette a due nodi distanti di comunicare come se facessero parte di una stessa rete locale.

Una MAN è formata da commutatori o dei router interconnessi attraverso dei links su banda ad alte prestazioni (in generale in fibra ottica).

Una rete geografica è costituita da un insieme di risorse hardware e software che permettono a molti computer dislocati su un territorio vasto di scambiarsi informazioni e servizi.
Per avere un'idea di rete si pensi, per esempio, alla rete telefonica mondiale: milioni di apparecchi sono dislocati, con diverse concentrazioni, in tutti i continenti; semplicemente formando un numero è possibile collegarsi con uno dei milioni di altri telefoni.

Molti sono i tipi di informazione che è possibile spedire in rete: i testi scritti, le immagini, i suoni e la musica, i programmi per computer e i filmati. Per molti di questi tipi dobbiamo ricorrere alla tecnica della digitalizzazione cioè alla possibilità di trasformare una informazione in una sequenza di bit.
Supponiamo che una immagine sia formata da un milione di bit (1 Mbit). Per trasmetterla, la lunga sequenza andrà suddivisa in sequenze più piccole (ad esempio di mille bit) ad ognuna delle quali andranno aggiunti gruppi di bit utili per indirizzare l'informazione nella rete: otteniamo così il pacchetto.

Componenti hardware e software di una rete geografica

La rete geografica è un sistema costituito da risorse hardware e software: per quanto riguarda l'hardware troviamo (in prima approssimazione) computer di servizio per l'instradamento dei pacchetti (router), computer che contengono informazioni per gli utenti e che offrono servizi (server), linee di comunicazione, modem e infine i computer degli utenti.
Distinguiamo il software in due categorie: la prima (protocolli della rete) ha la funzione di passare dalla rete reale (estremamente complessa e composta da diversi tipi di computer) ad una rete virtuale gestibile con pochi semplici comandi. L'altra comprende tutti quei programmi applicativi che utilizzano la rete virtuale per inviare e ricevere informazioni.

Alla base della pila troviamo il livello fisico (physical layer) che rappresenta gli aspetti hardware del collegamento tra un computer e l'altro: a questo livello appartengono standard relativi ai mezzi trasmissivi, ai segnali elettrici ed ottici, ai connettori ecc.
Sopra il livello fisico troviamo il livello di collegamento dati (link layer): è il primo strato software e si occupa di trasferire una sequenza di bit tra due computer adiacenti; fornisce agli strati superiori gli strumenti (primitive di collegamento) per inviare blocchi di dati (frame) con una correzione trasparente degli errori di trasmissione.
Sopra il livello di collegamento c'è il livello di rete (network layer) che ha il compito di rendere trasparente ai livelli superiori del protocollo la complessità della struttura della rete.
Sopra il livello di rete c'è il livello di trasporto (transport layer) il cui compito principale è di offrire, indipendentemente dalla complessità della rete sottostante, un canale di trasmissione virtuale tra due computer connessi, un canale semplice da usare e con un grado negoziabile di affidabilità nello scambio dei dati.
Sopra il livello di trasporto c'è il livello di sessione (session layer) che fornisce le primitive per un dialogo ordinato tra due computer.
Sopra il livello di sessione c'è il livello di presentazione (presentation layer) che offre la possibilità di uno scambio di dati indipendentemente dai formati dei dati usati dalla piattaforma sulla quale si opera.
Infine sopra il livello di presentazione c'è il livello di applicazione (application layer) che ha il compito di fornire i servizi applicativi, concretizzando l'utilizzo della rete da parte degli utenti.
La struttura a strati del protocollo ISO/OSI può essere interpretata come una sequenza di macchine virtuali ognuna delle quali maschera compiti complessi generando comandi utili alla macchina successiva (primitive di servizio).
Occorre aggiungere che Internet rispetta solo in parte il modello ISO/OSI; sopra il livello di trasporto infatti troviamo, in Internet, direttamente le applicazioni.

Banalizzando un po’ il discorso possiamo dire che la pila dei protocolli, vista da un utente del livello di trasporto, offre quattro comandi, due per stabilire e disattivare la connessione e gli altri due per la trasmissione affidabile di un pacchetto di dati e per la ricezione affidabile del pacchetto.

Nell'ambito dell'internetworking cioè dell'interconnessione tra reti, i problemi informatici principali si situano a livello di compatibilità tra le due pile di protocolli e a livello di instradamento dei pacchetti.
Le apparecchiature che collegano due reti sono i repeater, i bridge, i router e i gateway: si differenziano per il diverso livello di protocollo a cui operano.
I repeater semplicemente ricopiano un pacchetto da una rete all'altra, i bridge scelgono se inviare il pacchetto o meno a seconda dell'indirizzo di destinazione, infine router e gateway collegano reti anche eterogenee dal punto di vista dei protocolli.

Mezzi trasmissivi

Tecnologie attuali dei mezzi trasmissivi

Il cablaggio di una rete locale secondo gli standard attuali può avvenire con diversi mezzi trasmissivi

che fanno uso di tecnologie con fili (wired) e senza fili (wireless):

I mezzi fisici di trasmissione dei dati sono di tre tipi :

Mezzi elettrici (cavi elettrici)

Onde radio (wireless)

Mezzi ottici (fibre ottiche, collegamenti a infrarosso, eccetera)

I parametri prestazionali di questi mezzi sono:

Larghezza di banda; questo serve per determinare quanti bit al secondo è possibile trasferire.

Affidabilità; ogni mezzo presenta una certa probabilità di errore nella trasmissione.

Prestazioni; queste determinano la distanza massima in un collegamento.

Caratteristiche fisiche; a seconda del mezzo si usano fenomeni diversi per la trasmissione,

occorre perciò sfruttare tecnologe differenti.

Mezzi trasmissivi elettrici

Il mezzo trasmissivo utilizzato nella maggior parte dei casi è il mezzo elettrico, nella fattispecie sono

attualmente diffusi il cavo coassiale sottile e il doppino in rame.

Cavo coassiale: è attualmente ancora diffuso lo standard 10Base2 (cavo sottile tipo RG58) -

impedenza nominale di linea: 50 Ohm, Codifica Manchester, Topologia a Bus. È un cavo

coassiale sottile, e si piega più facilmente. Ufficialmente si chiama 10Base2, le sue prestazioni

sono la velocità di trasferimento di 10Mbp/s e 200 metri di lunghezza massima per un singolo

segmento. Possono essere installate 30 macchine su un segmento. Di norma l'interfaccia di rete

contiene anche il transceiver. L'allaccio di una stazione alla rete avviene con una giunzione a

T, alla quale sono collegati il cavo che porta alla stazione e due cavi coassiali che

costituiscono una porzione del segmento di rete. Le varie stazioni sono collegate in cascata sul

segmento stesso.

Doppino in rame intrecciato: sono largamente diffusi gli standard 10BaseT, 100Base-T e

1000Base-T, ciascuno si differenzia per tecnologia costruttiva, qualità conduttiva e frequenza

supportata.

10BaseT - 8 fili, 2 coppie intrecciate in uso - Codifica Manchester, Topologia a Stella. Cavo a

piattina 8 fili. Cavo a doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair). Cavo a doppino

schermato STP (Shielded Twisted Pair). È un cavo sottile multifilare come quelli utilizzati per

i collegamenti telefonici. Ufficialmente si chiama 10Base-T, le sue prestazioni sono la velocità

di trasferimento di 10Mbp/s e 100 metri di lunghezza massima per un singolo segmento. Di

norma l'interfaccia di rete contiene anche il transceiver. Si impiega nelle reti a topologia a

stella, occorre quindi munirsi di concentratore di rete per la ripetizione del segnale elettrico.

􀁺 100Base-T - 8 fili, 2 coppie intrecciate in uso - Codifica MLT-3, Topologia a Stella. Cavo a

doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair) - Categoria 5. Cavo a doppino

schermato STP (Shielded Twisted Pair). Si differenzia dalle caretteristiche del cavo utilizzato

per lo standard 10Base-T per la frequenza supportata. In questo caso la velocità di

trasferimento dati è di 100Mbit/s.

􀁺 1000Base-T - 8 fili, 4 coppie intrecciate in uso - Codifica 8B/10B, Topologia a Stella. Cavo a

doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair). Cavo a doppino schermato STP

(Shielded Twisted Pair). La qualità e la frequenza supportata dai mezzi è identificata dalla

Categoria 5 Enhanced o dalla Categoria 6. Si differenzia per la frequenza supportata. In questo

caso la velocità di trasferimento dati è di 1000Mbit/s ed è utilizzatato per l'implementazione

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del Gigabit Ethernet.

Mezzi trasmissivi wireless

Per i sistemi wireless sono le onde elettromagnetiche a trasportare l'informazione. Le reti basate su

questa tecnolgia non necessitano quindi di cablaggi strutturati.

Lo standard previsto dall'IEEE per l'implementazione di reti locali con tecnologie wireless è l'IEEE

802.11.

Si tratta di tecnologie moderne, le caratteristiche principali sono determinate dalla banda disponibile

sul canale radio (che si traduce in velocità di trasferimento dati) e dalla frequenza utilizzata per la

trasmissione.

IEEE 802.11b - WiFi: 2,4GHz di frequenza, fino a 11Mbit/s

EEE 802.11a: 5GHz di frequenza, fino a 54Mbit/s. È attualmente in fase finale di

realizzazione lo standard 802.11g che ha lo scopo di rendere disponibili velocità superiori a

20Mbit/s nella banda dei 2,4GHz, poiché non in tutti i paesi sono omologate le trasmissioni a

5GHz di frequenza per uso civile.

IEEE 802.11g: 2,4Ghz di frequenza, fino a 54Mbit/s

Mezzi trasmissivi ottici

Mezzi trasmissivi ottici, ossia fibre ottiche e laser, hanno la proprietà di permettere collegamenti alle

velocità di trasferimento molto elevate, e di essere relativamente insensibili ai disturbi

elettromagnetici. Per questo motivo sono utilizzate per cablare delle parti di LAN che sono

sottoposte a inquinamento elettromagnetico notevole, oppure per percorrere segmenti parcolarmente

lunghi.

Sono attualemente diffusi principalemente due standard:

1000Base-SX (Fibra fino a 550m).

1000Base-LX (Fibra fino a 550m multimodale, fino a 10Km monomodale).

Vantaggi e svantaggi di reti via cavo e wireless

Reti locali di tipo Ethernet, sono realizzabili sia con tecnologie cablate, sia con tecnologie wireless,

utilizzando le onde radio come mezzo trasmissivo.

Nel primo caso si tratta di Ethernet Networks, mentre nel secondo parliamo di 802.11 - wireless

Ethernet.

Caratteristiche Ethernet su cavo Wireless Ethernet

Ingombro

Predisposizione di tracce e

canalette per la posa dei cavi e

punti rete

Nessuna predisposizione o tracce e canalette

solamente per le dorsali

Costi

Costosa predisposizione del

cablaggio, costo contenuto dei

dispositivi di rete

Costo contenuto del cablaggio, costi contenuti

dei dispositivi di rete

Efficienza Velocità elevate, poco soggette

e disturbi elettrici

Velocità contenute, soggette a interfereze

elettromagnetiche

Livello di sicurezza inferiore (i dati vengono

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Utilizzo appropriato delle due tecnologie

Esempio pratico:

Descriviamo un caso particolare per definire meglio i vantaggi e le opportunità delle due tipologie di

collegamento analizzate:

Collegamento in rete di due edifici distanti 100m e separati da strade, e relativa configurazione degli

hardware di rete. Il primo edificio è stato appena costruito e devono essere fatti ancora al suo interno

le rifiniture murarie, non è ancora ammobiliato, e deve essere predisposto per 12 postazioni di

lavoro. Il secondo edificio è invece relativamente vecchio e quindi privo delle predisposizioni per il

passaggio di nuovi cavi.

Un set-up di rete appropriato, prevede la messa in rete del primo edificio tramite rete cablata

Ethernet, dato che deve essere ancora completato risulterà poco costoso creare le predisposizioni per

i cavi. Occorrono quindi 12 schede di rete, un concentratore di rete, preferibilmente uno switch con

almeno 13 porte, un access point oppure una postazione con equipaggiata una scheda di rete wireless

802.11a/b/g per il collegamento radio con il secondo edificio.

Per l'edificio più vecchio si prevedono due Access Point per una copertura più sicura, anche in

funzione della schermatura dovuta ai muri spessi dei vecchi edifici. Essendo la distanza tra i due

edifici ragionevolmente limitata gli AP sono in grado di comunicare senza l'ausilio di antenne

direttive.

Occorrono poi altre schede di rete wireless una per ogni computer presente nel secondo edificio. Uno

dei due AP poi manterrà attivo il collegamento con l'altro edificio permettendo agli utenti di

utilizzare la rete e scambiarsi i documenti (funzionalità di bridging).

Sicurezza

Sicurezza maggiore data dalla

necessità di possedere accesso

fisico alla struttura

trasmessi in radiofrequenza) - Il livello di accesso

alla rete puo però essere autenticato e

crittografato

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In telecomunicazioni ed elettronica con il termine modem si indica un dispositivo di ricetrasmissione che ha funzionalità logiche di modulazione/demodulazione (analogica o numerica) in trasmissioni analogiche e digitali.

Nell'accezione più comune il modem è un dispositivo elettronico che rende possibile la comunicazione di più sistemi informatici (ad esempio dei computer) utilizzando un canale di comunicazione composto tipicamente da un doppino telefonico.

Significato e funzione del modem

Questo dispositivo permette la MOdulazione e la DEModulazione dei segnali contenenti informazione; dal nome di queste due funzioni principali il dispositivo prende appunto il nome di MODEM. In altre parole, sequenze di bit vengono ricodificate come segnali elettrici. Il modem è anche una componente fondamentale del Fax. In pratica il modem (DCE Data Circuit Equipment), associato ad un terminale di rete ovvero un PC (DTE Data Terminal Equipment), attua tutte quelle procedure di conversione e codifica del segnale elettrico informativo da analogico a digitale (demodulazione numerica) in entrata al PC (che è per l'appunto un sistema digitale) e da digitale ad analogico (modulazione numerica) in uscita dal PC lungo il canale di trasmissione, ovvero il doppino telefonico, verso altre destinazioni della rete. Può essere visto quindi come un opportuno dispositivo elaborativo di rice-trasmissione nell'ambito delle comunicazioni o trasmissioni digitali o numeriche che fa da interfaccia tra un sistema digitale (il PC) e una linea trasmissiva analogica quale ad esempio il doppino telefonico.

Tipi di modem

La prima distinzione che si deve fare fra i diversi tipi di modem è il tipo di supporto trasmissivo, il "filo" telefonico e quello che c'è lungo il suo percorso o, più propriamente, la banda passante di questo "filo". Per maggiore precisione, questo "filo" è un doppino telefonico (o coppia telefonica) con particolari caratteristiche costruttive ed elettriche: impedenza tipica, capacità parassita tipica, resistenza tipica, immunità ai disturbi ecc.

Se questo doppino telefonico non attraversa dei centralini telefonici (PABX) o dei gruppi di pupinizzazione, la sua banda passante teorica dipende solo dalla sua impedenza tipica e, limitatamente a qualche decina di chilometri (fra i 5 e i 25 km dipendente dalle caratteristiche dell'apparecchiatura), potremo usare dei modem di tipo banda base.

Se la coppia attraversa gruppi di pupinizzazione, centralini telefonici (PABX), sistemi di amplificazione eccetera, la banda passante sarà quella tipica per le comunicazioni telefoniche, che in Italia è compresa fra 0 e 4 kHz considerando i margini di distacco. In questo caso dovremo usare dei modem di tipo banda fonica. Le distanze teoriche raggiungibili non hanno limiti fisici.

Se la coppia deve essere usata sia per fonia che per la trasmissione dati dovremo usare la banda inferiore (fino ai 4 kHz) per l'uso fonico e il resto della banda passante di quel doppino per la trasmissione dei dati. In questo caso si adopererà dei modem di tipo data over voice o modem vocali. Questi modem necessitano di particolari filtri passa banda alla sorgente, all'arrivo e per attraversare PABX o simili. Le distanze raggiungibili sono molto limitate e possono arrivare a qualche chilometro.

Fra i modem data over voice il tipo più usato e diffuso è il modem ADSL per le connessioni in alta velocità ad internet.

Nei modem in banda base la velocità di trasmissione comporta un maggior uso della banda passante e, con l'esclusione dei modem tipo ADSL, avranno una modulazione di tipo PSK (Phase Shift Key) o simili. In pratica useranno sempre un baud per bit.

Modem in banda fonica (o modem fonici)

Questi tipi di modem sono adatti ad essere connessi su una linea telefonica commutata, ovvero connessa ad un centralino telefonico (PABX) e devono rispettare tutte le normative relative alle comunicazioni telefoniche. Per questo motivo la banda di frequenze adoperata ed il livello del segnale dovrà rispettare dei valori standard. Per la banda di frequenza essa è compresa fra 0 e 4 kHz. Questa banda permette un passaggio di un massimo di 1200 baud. I primi modem, infatti, potevano instaurare delle connessioni half duplex a questa velocità massima e, attraverso i segnali di controllo dell'interfaccia fisica EIA RS232 poteva essere instaurata una connessione di tipo semiduplex a 1200 bit/s o Full Duplex a 600 bit/s. In altri casi, ove c'era la necessità, venivano usate connessioni a 600/300 e sottocanale di servizio a 75 bit/s. La tecnica di trasmissione si è evoluta permettendo da prima ad avere connessioni full duplex a 2400 e, successivamente a 4800, 9600 ed ora fino agli attuali 56 kbit/s con lo standard V.90. È da notare però che comunque i baud trasmessi sono sempre 1200 ma le informazioni che ogni singolo baud oggi è in grado di trasferire passa da un bit alle origini fino a raggiungere i teorici 46,6 bit per baud. In pratica questo non è vero perché intervengono altri fattori come la compressione dei dati, la soppressione dei bit di Start e di stop, la conversione della trasmissione asincrona in sincrona e l'uso di protocolli particolari fra i Modem o, per meglio dire, fra i microprocessori dei Modem.

La maggior parte dei modem in banda fonica attuali sono tutti Asincroni, full duplex, a chiamata automatica (cioè possono chiamare un altro modem e stabilire una connessione sotto il controllo di un programma) e a risposta automatica (cioè possono rivelare quando il telefono collegato suona e possono rispondere per stabilire una connessione).

Principio di funzionamento

Supponiamo di avere due computer in due punti geograficamente distanti e collegati a due modem in banda fonica Auto Call e Auto answer e di voler trasmettere dei dati da uno all'altro tramite una normale linea telefonica:

il primo computer invierà dei caratteri particolari alla propria porta seriale dando il comando al modem di effettuare la chiamata del numero telefonico del computer destinatario. (codifica AT)
Modem effettuerà la composizione del numero in base al comando AT ricevuto e attenderà la risposta del modem remoto.
il modem remoto, ricevendo la chiamata invierà al proprio computer il segnale di Ring Indicator e, se attivato, dei caratteri alfanumerici secondo la codifica ASCII formanti la parola RING. Se il proprio PC ha attivato il segnale sulla porta EIARS232 di DTR (Terminale pronto) il modem è autorizzato a rispondere e, dopo il numero di squilli stabiliti nella propria memoria, risponderà aprendo la linea e immettendo su questa un tono di risposta.
il modem chiamante, sentendo il tono di risposta del secondo modem, inizierà ad inviare dei dati riguardanti le sue caratteristiche più elevate ed attendendo risposta. Se non ottiene risposta riproverà ad inviare dati secondo un tipo di codifica inferiore fino ad ottenere la risposta. A questo punto i due modem si scambiano dati e test sulla qualità della linea fino a stabilire una connessione alla massima velocità possibile per le caratteristiche comuni ai due modem e alla qualità della linea. Da notare che i modem, fra i primi comandi e toni inviati, lanciano anche un comando dedicato agli amplificatori e ponti radio telefonici per inibire la soppressione dell'eco di linea. Le transazioni terminano lanciando al proprio computer dei caratteri ASCII formanti la parola CONNECT seguita dalla velocità di connessione stabilita. Se previsto dalla programmazione del modem l'altoparlante del modem diventerà silenzioso.
Infine i dati del primo computer verranno inviati all'uscita ossia alla porta seriale del computer
la porta seriale che fa da interfaccia tra il computer ed il modem spedisce al modem le informazioni sottoforma di flussi di bit
questi flussi di bit vengono trasformati da un circuito di modulazione in frequenze (al limite bastano soltanto due frequenze visto che i valori possibili sono o 0 o 1) ed inviati
il modem dopo aver tradotto le informazioni digitali (bit) in informazioni analogiche (frequenze sonore) le pone in uscita
il canale, che nel nostro caso è la linea telefonica, provvederà a trasportare i dati fino al destinatario, ossia il modem del computer ricevente
questo acquisirà i dati in formato analogico e li tradurrà attraverso una procedura di demodulazione in formato digitale
invierà questa informazione all'interfaccia seriale
e alla fine le informazioni saranno trasmesse al computer ricevente

La velocità di trasmissione dei dati tra due sistemi è misurata normalmente in bit al secondo b/s, mentre il baud rate massimo è sempre di 1200 per una banda fonica.

Altre funzioni

Oltre al compito fondamentale di modulazione-demodulazione, i modem ne possono svolgere numerosi altri, in funzione delle modalità e dei requisiti del collegamento, come ad esempio la ricezione o l'invio dei fax. Per fare questo il modem deve essere conforme agli standard ITU v.17 e T.30 che è il vero e proprio protocollo per i fax. Oppure se il modem è un modem voce, all'arrivo di una chiamata fa suonare il campanello del computer.

Modem Vocali

I modem vocali possono permettere comunicazioni simultanee di voci e dati nello stesso momento. Questi modem sono marchiati con la sigla AVSD (Analog Simultaneous Voice and Data), conformi allo standard V.34Q ITU-T, o DSVD (Digital Simultaneous Voice and Data) conformi allo standard V.70. Inoltre con l'ausilio di programmi di monitoraggio in genere allegati al modem è possibile sfruttarlo come fax e segreteria telefonica.

Tipi di modem in commercio

Attualmente in commercio sono presenti 4 tipi di modem:

Modem analogici (56 kbps)
Modem ISDN (128 kbps)
Modem ADSL (da 640 kbps a 100 Mbps)
Modem GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA (integrati nei telefonini di ultima generazione o anche come PC card o modem USB, con velocità da 56 kbps a 28.8 Mbps)

Modem analogico

Il primo tipo di modem era molto comune fino alla fine degli anni '90, che ha segnato la diffusione di internet. È una scheda di rete interna o esterna che connessa al computer e alla linea telefonica consente di accedere ad internet attraverso la linea telefonica base occupandola costantemente a bassa velocità di connessione. Inoltre grazie alla scoperta di nuovi programmi di simulazione modem è possibile sfruttarlo come telefono, segreteria telefonica e/o fax. I primi modem erano grandi circa una scatola quadrata, mentre attualmente si ricorre a quelli interni e/o di dimensioni ridotte. Dagli inizi del nuovo millennio, con la diffusione prima di ISDN e poi di banda larga ADSL, questa tipologia di modem è caduta in forte disuso.

"Modem" ISDN

Mentre i modem vecchia generazione e quelli ADSL sono veri e propri MOdulatori/DEModulatori, quelli ISDN sono chiamati così solo per semplificazione, non usano frequenze sul doppino telefonico ma veri e propri segnali digitali discreti, la definizione corretta è TA (Terminal adapter) ISDN. Sono utilizzabili solo se in possesso della linea telefonica specifica per questo tipo di connessione. Hanno le medesime funzioni di quelli analogici con la differenza che sono più veloci e sfruttano una linea dati digitale, con una velocità tra i 64 kbps e 128 kbps, occupando entrambi i canali ISDN.

Modem ADSL

Il terzo tipo di modem, gli ADSL, sono dei modem solitamente esterni (ma anche raramente di tipologia interna) che consentono di usufruire della linea digitale dati ad alta velocità ADSL. La velocità varia dai 640 kbps sino ai 20-30 Mbps in base all'operatore telefonico, al contratto stabilito con esso e alla rete utilizzata. Recentemente sono usciti anche VOIP modem che consentono di avere una seconda linea telefonica su rete Internet (detta appunto VOIP). Ultimamente si sono diffusi i router WLAN, che permettono di navigare senza fili in rete domestica, collegandoli alla linea, a condizione di possedere una scheda di rete senza fili, sempre più diffuse con i portatili di ultima generazione. Se si guasta la linea ADSL e si possiede ancora una linea analogica, è possibile navigare utilizzando un modem vecchio tipo (56Kbps di velocità massima ottenibile).

Modem GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA

I modem GPRS/UMTS/HSDPA sono i modem presenti nei telefoni cellulari di terza generazione. Consentono di accedere dal telefonino ad internet a velocità variabili, che corrisponde da 50 kbps per GPRS, 200 kbps per EDGE, 384 kbps con UMTS. Per HSDPA la velocità arriva fino al limite teorico di 7.2 Mbps, ma è raggiungibile solo in caso di copertura ottimale. Stesso discorso per HSPA+, che permette teoricamente velocità fino a 28,8Mbps, raggiungibili solo se la stazione radiobase è in condizioni di supportare tale velocità. In condizioni comuni è possibile arrivare a 4-5Mbps, paragonabili a velocità da ADSL. I servizi di navigazione via cellulare sono offerti dagli operatori telefonici, anche se a prezzi maggiorati rispetto alle linee digitali ADSL. Per usufruire di questi servizi si possono utilizzare cellulari abilitati di ultima generazione,modem USB oppure delle PC card.

Collegamenti

Abbiamo due tipi di collegamenti da effettuare:

dal dispositivo al computer
dal dispositivo alla rete telefonica.

Il collegamento al computer può essere di tipo:

PCI
USB
con doppino (UTP) e relativo PLUG (RJ)
Porta seriale RS232 (ma ci sono adattatori anche per porta parallela LPT1)

I collegamenti più usati per le varie linee sono:

nel caso di linea analogica il collegamento al computer più diffuso è quello con porta seriale RS232.
nel caso di linea ADSL, dal modem/router al computer si utilizza un cavo UTP con PLUG RJ45 che verrà collegato a una scheda di rete Ethernet (IEEE 802.3x).

Verranno poi collegati alla rete telefonica con un doppino (in genere una piattina) a 2 o 4 pin con relativo plug RJ11. Troviamo anche versioni di dispositivi con attacco USB e dispositivi PCI. Quest'ultimi molto rari per quanto riguarda l'ADSL.

nel caso di linea ISDN il Terminal adapter è o PCI o USB e andrà collegato a una BORCHIA con cavo a 4 pin e PLUG RJ45

Tecnologie usate per la comunicazione

I modem più comuni sono quelli che utilizzano la comune rete analogica PSTN (Public Switched Telephone Network). Meno comuni sono i Modem in banda base che vengono utilizzati per scopi industriali e su linee private o noleggiate. I modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sono generalmente usati come "data over voice" perché usano la banda del supporto fisico rispettando quella fonica. Vengono comunemente chiamati con lo stesso nome analoghi dispositivi capaci di interfacciarsi con linee digitali ISDN (Integrated Services Digital Network) anche se questi dispositivi non sono propriamente definibili modem, in quanto non svolgono la funzione di modulazione/demodulazione del segnale digitale sopra una portante analogica perché la linea ISDN è già di tipo digitale

La rete telefonica e i computer

Le reti MAN e WAN utilizzano, per la trasmissione dei dati, la linea telefonica. La rete telefonica, tuttavia, non è stata creata per assolvere a questa funzione, ma semplicemente per trasmettere informazioni sonore tra utenti. Le linee telefoniche tradizionali trattano segnali di tipo analogico. Questi segnali possono assumere infiniti valori tra un valore massimo e un valore minimo e il loro andamento varia con continuità, descrivendo curve che ricordano delle onde.

Segnale analogico

I computer, invece, utilizzano segnali di tipo digitale, costituiti, cioè, da impulsi elettrici che possono essere rappresentati da 0 e 1.

Segnale digitale
Occorre, allora, che i dati trasmessi da un computer, rappresentati in forma digitale, vengano trasformati in segnali analogici per poter circolare sulla linea telefonica : quando , poi, il segnale arriva a destinazione, esso deve essere riconvertito in forma digitale. Per realizzare tale trasformazione, occorre un dispositivo adatto al tipo di linea telefonica.

Topologia di rete

Varie topologie di rete. Dall'alto in basso, da sinistra a destra: ad anello, a mesh, a stella, totalmente connessa, daisy-chaining lineare, ad albero, a bus.

In telecomunicazioni una topologia di rete è la rappresentazione della struttura geometrica di una rete di telecomunicazioni che fa parte della più generale architettura di rete. Una topologia di rete rappresenta un modello geometrico (grafo) di una rete di telecomunicazioni i cui elementi costitutivi sono i nodi e i rami. Un nodo individua un elemento della rete connotato da specifiche funzionalità (host client, host server, switch, router) e un ramo costituisce un elemento di connessione fisica fra due nodi. Il significato di queste entità geometriche è diverso a seconda del tipo di operatività che si considera.

Un nodo puo' avere una o più connessioni con gli altri secondo differenti schemi. La connessione più semplice è quella a senso unico tra due dispositivi. Un secondo collegamento può essere aggiunto per abilitare una comunicazione bidirezionale.

La topologia di rete è determinata soltanto dalla configurazione dei collegamenti tra i nodi. Per la precisione, non riguardano la topologia di rete: le distanze tra i nodi, le interconnessioni fisiche, le velocità di trasmissione, i tipi di segnale.

Due nodi possono essere messi in comunicazione in due modi differenti:

con una connessione fisica, quando fra i due nodi è presente un canale fisico che li collega in modo diretto;
con una connessione logica, quando la rete assume le dimensioni WAN e quindi è impossibile pensare ad un collegamento fisico per ciascuna coppia di nodi.

Topologie point-to-point

Le topologie point-to-point comprende tutte le strutture che permettono lo scambio di informazioni utilizzando più nodi. Il pacchetto dovrà effettuare n salti (chiamati hop) per giungere a destinazione.

Reti a stella

Sebbene sia stata sviluppata più tardi, risulta la più utilizzata per le reti locali, grazie all'ampia diffusione dello standard ethernet. Tutti i nodi sono collegati, tramite un tratto dedicato, a un dispositivo centrale, chiamato hub. Non è necessariamente un hub ethernet perché può anche essere uno switch o un altro apparecchio. Ogni nodo per poter comunicare con l'altro deve inviare il pacchetto, tramite il suo canale, all'hub che lo smisterà al destinatario. Il numero di canali è uguale al numero di nodi meno uno (c=n-1).

I vantaggi di questa rete sono l'alta affidabilità e l'alta scalabilità[1]: l'unico punto debole della rete è l'hub, se si guasta tutta la rete cessa di funzionare. La funzionalità non risulta però dipendente dai singoli nodi o dai singoli tratti, inoltre, è possibile aggiungere o togliere nodi e connessioni senza modificare la rete, fino al massimo previsto dall'hub. Un'ulteriore vantaggio che presenta questa topologia è rappresentato dal fatto che è possibile collegare tra di loro due reti stella, collegando quindi due hub. Questo aumenta il livello di scalabilità e in caso di guasto di un hub una parte della rete rimarrà attiva.

La larga diffusione di questa rete è dovuto, oltre ai vantaggi di scalabilità e sicurezza, al basso tasso di traffico in caso di utilizzo di hub intelligenti, cioè che smistano il traffico controllando il destinatario. Se l'hub è solo un replicatore, la topologia a stella degenera in una rete a bus.

Reti Daisy chains a festone

Il modo più facile per aggiungere computer in una rete è detto "daisy-chaining" ovvero "festonamento": connettere ogni computer in serie con il successivo. Se un messaggio è destinato ad un computer su quella linea, ogni macchina lo passa alla successiva finché questo non raggiunge la sua destinazione.

Esistono due tipi differenti di daisy-chaining: lineare e ad anello.

Il problema principale del daisy-chaining è che se anche un solo link è interrotto, l'intera rete è a rischio. Una rete "lineare" si trasformera' in due "isole" separate mentre una rete a senso unico fallirà del tutto. Una rete ad anello bidirezionale potrebbe continuare ad funzionare anche quando un singolo collegamento sia interrotto, e si trasforma in isole separate soltanto con la rottura di due collegamenti[2].

Topologia lineare

Una topologia lineare inserisce un collegamento bidirezionale tra una macchina e la successiva. Questo era un procedimento costoso agli inizi dell'era dei computer, poiché ogni computer (tranne quelli di testa e di coda) aveva bisogno di due ricevitori e due trasmettitori. L'unica implementazione possibile è la Duplex.

Questa topologia possiede considerevoli svantaggi, primo tra tutti la scarsissima affidabilità, se un nodo cade vengono isolate le due sottoreti. La scalabilità comporta un'interruzione dell'attività di rete per aggiungere o eliminare un nodo.

In una rete lineare di grandi dimensioni i nodi centrali potrebbero essere soffocati dall'eccessivo traffico generato dagli n/2 nodi a destra e a sinistra.

Per questi motivi la topologia lineare è sempre rimasta teorica e sperimentale.

Topologia ad anello

Una topologia ad anello è costruita in maniera simile alla precedente, con la testa e la coda connesse tra loro a formare un anello. Questo permette la comunicazione Simplex. Un primo vantaggio è che sono necessari la metà di trasmettitori e di ricevitori, rispetto alla topologia lineare. Quando un nodo invia un messaggio, il messaggio è processato da ogni computer nell'anello. Se un computer non è il nodo destinazione provvederà a passare il messaggio al nodo seguente fino a destinazione. Se il messaggio non è accettato da nessun nodo della rete, ritornerà al nodo mittente.

Le più diffuse implementazioni della rete ad anello sono la Token ring[3] e la Token bus.

Le topologie ad anello sono molto diffuse anche nelle reti di trasporto come le MAN per via dell'alta tolleranza/robustezza ai guasti dato che l'informazione trasmessa può viaggiare in entrambi i versi/sensi dell'anello per raggiungere una certa destinazione.

Reti mesh o magliate

Le reti mesh o reti magliate si dividono in magliate completamente connesse e magliate non completamente connesse: nelle prime ogni nodo è connesso a tutti gli altri nodi presenti in rete tramite tanti canali quanti sono i nodi a cui è connesso. Questo tipo di rete richiede costi elevati ma presenta un’alta affidabilità. Se una rete mesh presenta dei canali in meno, si dice non completamente connessa.

Internet appartiene al secondo tipo, non completamente connesse.

Reti ad albero

Nodi e canali sono disposti in modo ramificato; questa topologia è la preferita per le reti WAN anche perché comporta costi minori, tuttavia se si guasta un canale o un nodo viene compromessa la funzionalità di parte della rete o dell'intera rete (se si è guastato il nodo o il canale d'origine).

Topologie broadcast

Reti a bus

Tutti i nodi sono collegati tra di loro per mezzo di un bus, cioè un canale che possiede due estremità e n accessi ad esso. Le due estremità sono chiuse con dei terminatori. La rete Ethernet nelle sue versioni iniziali: thickwire e thinwire, era fisicamente strutturata a bus, poi, con l'avvento dei cablaggi in doppino, la topologia fisica è diventata a stella (multistella)

Fonte: http://reti-informatiche.wikispaces.com/file/view/Definizione%20di%20LAN.doc/307066430/Definizione%20di%20LAN.doc

Definizione di reti LAN, MAN e WAN