Le reti

Definizione: Una rete è un insieme di sistemi per l'elaborazione messi in comunicazione tra loro.

Una rete di computer, in informatica e telecomunicazioni, è una tipologia di rete di telecomunicazioni caratterizzata da un insieme di dispositivi hardware con opportuni software di commutazione, ossia nodi collegati l'uno con l'altro da appositi canali di comunicazione (link), tali da fornire un servizio di comunicazione che permettere lo scambio e la condivisione di dati e la comunicazione tra più utenti o dispositivi distribuiti o terminali.

I dati vengono trasferiti sotto forma di PDU (Packet Data Unit), composte da un header (che contiene i dati per il recapito del messaggio) e un body (che contiene il corpo del messaggio), il tutto regolato da rigidi protocolli.

Il compito principale delle reti è condividere le risorse cioè apparecchiature Hardware, file di dati, programmi e servizi.

Tutto ciò porta naturalmente dei vantaggi che si sono rilvelati importanti soprattutto per le aziende, come il migliore rapporto prestazioni/costo, estensione semplificata e graduale dei sistemi hardware, maggiore affidabilità.

Quando si condividono le risorse possono essere utilizzati due grandi classi:

- modello client-server

- modello peer to peer (P2P)

Caratteristica fondamentale dei router è l'utilizzo di indirizzi di livello 3 (rete) del modello OSI (corrispondente al livello IP dello stack TCP/IP), a differenza dello switch o del bridge che instradano a livello locale sulla base degli indirizzi di livello 2 (collegamento) detti indirizzi MAC e dell'hub che ripete i segnali elettrici del livello fisico (livello 1).

Gli elementi della tabella di instradamento (o routing table) non corrispondono necessariamente a singoli calcolatori ma intere reti (SubNet_ID), ovvero sottoinsiemi anche molto ampi dello spazio di indirizzamento. Questo è fondamentale per la scalabilità delle reti, in quanto permette di gestire reti anche molto grandi facendo crescere le tabelle di instradamento in modo meno che lineare rispetto al numero di host.

Simbolo del router negli schemi

In telecomunicazioni ed elettronica il modem è un dispositivo di ricetrasmissione che ha funzionalità logiche di modulazione/demodulazione (analogica o digitale) in trasmissioni analogiche e digitali.

Nell'accezione più comune il modem è un apparecchio di collegamento telefonico di un terminale (ad esempio un computer) a una rete di trasmissione dati, che converte (modula) i segnali digitali in impulsi analogici e, in fase di ricezione, riconverte (demodula) gli impulsi analogici in segnali digitali.

Questo dispositivo permette la MOdulazione e la DEModulazione dei segnali contenenti informazione; dal nome di queste due funzioni principali il dispositivo prende 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 Communication Equipment), associato ad un terminale di rete ovvero un PC (DTE Data Terminal Equipment), attua le procedure di conversione, codifica e decodifica del segnale elettrico informativo da analogico a digitale (demodulazione numerica) in entrata al PC, che è un sistema digitale, e da digitale ad analogico (modulazione numerica) in uscita dal PC lungo 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.

Uno switch (inglese 'swɪʧ; commutatore), nella tecnologia delle reti informatiche, è un dispositivo di rete che si occupa di commutazione a livello datalink (collegamento) del modello ISO/OSI. È stato introdotto per ridurre le collisioni nelle reti Ethernet (ora IEEE 802.3).

Uno switch è un dispositivo in una rete di computer che collega insieme altri dispositivi. Più cavi di rete sono collegati a uno switch per abilitare la comunicazione tra diversi dispositivi. Gli switch gestiscono il flusso di dati attraverso una rete trasmettendo un pacchetto di rete ricevuto solo a uno o più dispositivi per i quali il pacchetto è destinato. Ogni dispositivo collegato in rete a uno switch può essere identificato dal suo indirizzo MAC, consentendo allo switch di dirigere il flusso del traffico massimizzando la sicurezza e l'efficienza della rete.

Uno switch è più "intelligente" di un hub Ethernet, che semplicemente ritrasmette i pacchetti fuori da ogni porta dell'hub eccetto la porta su cui è stato ricevuto il pacchetto: l'hub è incapace di distinguere i diversi destinatari e pertanto ottiene un'efficienza di rete complessivamente inferiore.

Simbolo dello switch negli schemi

Un Access Point, indicato più estensivamente come Wireless Access Point (spesso identificato con gli acronimi AP e WAP), è un dispositivo elettronico di telecomunicazioni che, collegato ad una rete cablata, o anche, per esempio, ad un router, permette all'utente mobile di accedervi in modalità wireless direttamente tramite il suo terminale, se dotato di scheda wireless. Se esso viene collegato fisicamente ad una rete cablata (oppure via radio ad un altro access point), può ricevere ed inviare un segnale radio all'utente grazie ad antenne e apparati di ricetrasmissione, permettendo così la connessione sotto forma di accesso radio.

La funzionalità di Access Point è anche normalmente integrata nei più moderni router. È spesso confuso con un altro apparecchio: l'estensore Wi-Fi (o ripetitore) che però ha un'altra funzione.

È possibile collegare più access point alla stessa rete cablata e/o tra di loro per creare in questo modo una rete più grande che permetta l'handover tra terminali e rete wireless (WLAN). Se collegato ad una rete cablata, esso fa da interfaccia tra la parte wireless di accesso radio da parte degli utenti e la parte cablata di trasporto implementando un cambiamento di protocollo per il trasferimento dell'informazione tra le due sezioni di rete; se invece trasmette informazione tramite collegamento wireless agli altri access point (Wireless Distribution System) funziona come un semplice bridge, pur con una perdita di efficienza spettrale nel sistema.

Caratteristiche della fibra ottica

Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale trasparente estremamente puro: un nucleo cilindrico centrale, o core, e un mantello o cladding attorno a esso. Il nucleo presenta un diametro molto piccolo di circa 10 µm per le monomodali e 50 µm per le multimodali, mentre il mantello ha un diametro di circa 125 µm. I due strati sono realizzati con materiali con indice di rifrazione leggermente diverso, il mantello deve avere un indice di rifrazione minore (tipicamente 1,475) rispetto al nucleo (circa 1,5). Come ulteriore caratteristica il mantello deve avere uno spessore maggiore della lunghezza di smorzamento dell'onda evanescente, caratteristica della luce trasmessa in modo da catturare la luce che non viene riflessa nel nucleo.

La fibra ottica funziona come una specie di specchio tubolare. La luce che entra nel nucleo a un certo angolo (angolo limite) si propaga mediante una serie di riflessioni alla superficie di separazione fra i due materiali del nucleo e del mantello.

All'esterno della fibra vi è una guaina protettiva polimerica detta jacket che serve a dare resistenza agli stress fisici e alla corrosione ed evitare il contatto fra la fibra e l'ambiente esterno.

Diversi tipi di fibre si distinguono per diametro del nucleo, indici di rifrazione, caratteristiche del materiale, profilo di transizione dell'indice di rifrazione e drogaggio (aggiunta di piccole quantità di altri materiali per modificare le caratteristiche ottiche).

Il nucleo e il mantello della fibra ottica possono essere realizzati in silice oppure in polimeri plastici.

Cavi in fibra

La trasmissione dei dati attualmente si effettua mediante cavi di fibra ottica, ovvero una o più fibre ottiche contenute in un'unica protezione. In particolare, un cavo unico può contenere fino a 7 fibre, ma spesso due di queste vengono sostituite da due fili di materiale elastomerico (i cosiddetti filler) il cui fine è quello di irrobustire meccanicamente il cavo (la fibra ottica in sé è infatti molto fragile a flessione). Ognuna di queste fibre viene poi protetta da un buffer di colore diverso e, infine, due ulteriori guaine avvolgono interamente i 7 fili (5 fibre ottiche più i 2 filler). La prima guaina, più interna, è in aramide e aggiunge altra resistenza meccanica (impedisce al cavo di avere curve troppo strette nel suo percorso); la guaina più esterna, invece, in materiale termoplastico, fornisce isolamento termico e protezione dall'umidità.

TIPOLOGIE DI FIBRE OTTICHE

Le fibre utilizzate per collegamenti medio-lunghi (0,5–40 km) sono tutte fibre monomodali, mentre quelle multimodali possono essere utilizzate per brevi collegamenti fino a 2 km con costi di fabbricazione inferiori. Tra le fibre monomodali si distinguono i seguenti standard:

fibre standard ottimizzate in dispersione in 2° finestra, ma con attenuazione minima in 3°, utilizzabili nella rete di accessodove la lunghezza dei collegamenti è breve rispetto alla rete di trasporto (ITU G652);
fibre ottimizzate in dispersione in 3° finestra al pari dell'attenuazione (dispersion shifted DS - ITU G653);
fibre a dispersione non nulla (non zero dispersion NZD - ITU G655) utilizzate per contrastare alcuni effetti non lineari in fibra

Giunzioni e connettorizzazioni

Due tratti di fibra ottica dello stesso tipo possono essere giuntati mediante fusione, ottenendo un ottimo accoppiamento del nucleo. Questa operazione è effettuata in modo semiautomatico mediante apparecchiature che allineano automaticamente i mantelli o addirittura i nuclei e controllano la fusione. Una giunzione ben eseguita comporta una attenuazione inferiore a 0,05 dB. Tipicamente le fibre ottiche in lunghi collegamenti sono giuntate in questo modo ogni 1–2 km.

Nell'uso pratico, un collegamento bidirezionale (ad esempio IEEE 802.3) ovvero full duplex viene realizzato utilizzando una coppia di fibre, una per ciascuna direzione.

Le fibre ottiche sono collegate agli apparati di telecomunicazione (trasmettitore e ricevitore) mediante connettori che allineano meccanicamente il nucleo della fibra rispettivamente con il laser e con il ricevitore. Un connettore comporta una attenuazione di circa 0,5 dB ed è molto sensibile alla polvere, per cui connettori e cavi inutilizzati vengono normalmente coperti per evitare infiltrazioni. Esistono diversi tipi di connettori, ad esempio SC, LC (in plastica, quadrati), ST (in metallo, tondi, con innesto a baionetta), FC (in metallo, tondi con innesto a vite), MTRJ (di forma simile all'SC, ma leggermente più larghi e schiacciati).

I cavi in fibra vengono normalmente installati all'interno di impianti di cablaggio strutturato, attestandoli su pannelli di permutazione. Un collegamento comporta quindi l'uso di almeno due cavi di permuta (da ciascun apparato connesso al pannello di permutazione), e quindi di 4 connettori.

Prova di laboratorio con Media Converter 1 porta RJ45 10/100Mbps / 1 porta fibra ottica 100BASE‑FX (SC) s DMC‑515SC

Utilizzo della fibra ottica .

In questa prova di laboratorio abbiamo collegato due media converter con porta RJ45 10/100Mbps/1 porta fibra ottica 100BASE-FX(SC)s DMC-5145SC seguendo il seguente schema. Dalla presa a muro RJ45 Ethernet del nostro laboratorio abbiamo collegato un cavo di rame che aveva ad suoi due estremi entrambi gli attacchi per  RJ45/RJ45 (uno per la presa a muro e l'altro come ingresso del converter). L'uscita del converter era collegato con una fibra ottica con due estremi RX e TX all'uscita del primo converter e gli altri due estremi RX-TX erano collegati all'ingresso del secondo converter. L'uscita del secondo converter era collegato attraverso un altro cavo RJ45/Rj45 all'ingresso di  un computer.

Dopo aver collegato il tutto abbiamo aspettato che i led dei converter si accendessero correttamente e successivamente abbiamo verificato che il computer si collegasse con internet e che cambiasse le pagine. Tutto ciò si è verificato e quindi la prova è riuscita.

Il media converter utilizzato nella prova, converte il segnale 10/100Mbps 10BASE-T/100BASE-TX Fast Ethernet di un cavo twisted-pair, in un segnale 100BASE-FX Fast Ethernet di un cavo in fibra ottica single-mode. La distanza massima di copertura del cavo in fibra ottica è di 15 km. Il media converter è fornito di un connettore RJ45 per il cavo twisted-pair in rame e di un connettore SC per la fibra ottica.

Alcune specifiche tecniche:

Specifiche tecniche

Indicatori LED

Power
100Mbps Speed (per la porta del cavo twisted-pair)
Full/Duplex Collision (per entrambe le porte fibra ottica e twisted-pair)
LINK/ACT (per la porta del cavo twisted-pair)

Dimensioni

120 x 88 x 25 mm

Alimentazione ingresso

7.5V 1.5A

Alimentatore esterno

Temperatura di funzionamento

0° ~ 40°C

per la scheda completa andare sul seguente link: https://eu.dlink.com/it/it/products/dmc-515sc-10-100--to-100basefx-sc-singlemode-media-converter