Una rete di computer o rete informatica è un tipo di rete di telecomunicazioni a commutazione di pacchetto caratterizzata da un insieme di apparati e dispositivi hardware con opportuni software di commutazione, ossia nodi di commutazione collegati l'uno con l'altro da appositi canali di comunicazione (link), tali da fornire un servizio di comunicazione che permette lo scambio e la condivisione di dati e la comunicazione tra più utenti o dispositivi distribuiti o terminali (host): i dati vengono trasmessi e trasferiti sotto forma di pacchetti dati (PDU, Protocol 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 precisi protocolli di rete.
Descrizione
Preliminarmente va osservato che nella dizione "rete di computer" computer è usato in senso proprio (andando quindi ben al di là del significato che la massa attribuisce alla parola "computer"): qualsiasi risorsa HW (quindi anche un cronotermostato casalingo o un banale switch domestico) che abbia una minima capacità di calcolo è un computer (è sufficiente che contenga anche un minuscolo processore).
La rete fornisce un servizio di trasferimento dati, attraverso comuni funzionalità di trasmissione e ricezione, ad una popolazione di utenti distribuiti su un'area più o meno grande. Esempi di rete informatica sono le reti LAN, WLAN, WAN e GAN la cui interconnessione globale dà vita alla Rete Internet.
Le reti di computer generano traffico di tipo fortemente impulsivo ovvero pacchettizzato e asincrono, a differenza della rete telefonica sincrona, e per questo hanno dato origine e usano la tecnologia della commutazione di pacchetto, piuttosto che la Commutazione di circuito come per le linee telefoniche tradizionali. Nate come reti dati private tra servizi della difesa e le università, a partire dagli anni 2000 le reti internet si sono diffuse verso le reti integrate nei servizi di rete telefonica, con l'avvento dell'ISDN, con la tecnologia ADSL e attualmente tramite la Fibra ottica e la telefonia mobile con 4G LTE.
Host, nodi di commutazione e collegamenti Host - dispositivo terminale di rete (client e server) Nodo di commutazione - router (livello 3) o switch (livello 2) Link o collegamenti tra nodi o tra host e nodi Interfaccia o scheda di rete sugli host e sui nodi
Vantaggi e problemi di una rete internet
La costruzione delle prime reti risale al 1969 quando viene creato il primo nodo di IMP (Interface Message Processor) dell'ARPANET a UCLA. La tecnologia delle reti e la sua successiva diffusione in giro per il mondo ha permesso rivoluzionari sviluppi nell'organizzazione delle risorse di calcolo e nella distribuzione di dati e risorse in giro per il mondo grazie alle dorsali oceaniche in fibra ottica.
Si possono indicare almeno quattro punti di forza di una rete dati distribuita rispetto alla concentrazione di tutto su un singolo dispositivo e in un singolo luogo: fault tolerance (resistenza ai guasti): grazie alla ridondanza dei dati il guasto di una macchina non blocca tutta la rete, ed è possibile sostituire il computer guasto facilmente e in un breve lasso di tempo (la componentistica costa poco e un'azienda può permettersi di tenere i pezzi di ricambio in magazzino); economicità: come accennato sopra, hardware e software per computer costano meno di quelli per un singolo mainframe; gradualità della crescita e flessibilità (scalabilità): l'aggiunta di nuovi nodi e terminali a una rete già esistente e la sua espansione sono semplici e poco costose; facilità di accesso ai dati: ovunque ci si trovi nel mondo i dati salvati sui sistemi connessi a internet sono sempre accessibili e disponibili con tempi di attesa in media molto brevi.
Tuttavia una rete mostra alcuni punti deboli: scarsa sicurezza: un malintenzionato può avere accesso più facilmente ad una rete di computer: quando un virus infetta un sistema della rete questo si propaga rapidamente agli altri, l'opera di individuazione e rimozione della minaccia può risultare lunga e difficile; alti costi di costruzione e di manutenzione: creare una infrastruttura di rete è molto complicato e costoso in quanto richiede molto lavoro, depositare i cavi, costruire centraline e centrali di commutazione; furto dei dati: se i dati non sono criptati possono essere rubati da chi li intercetta sulla connessione (sniffing); impersonificazione: senza fattori di autenticazione un qualsiasi utente della rete si può spacciare per qualcun altro.
Tipi di reti Esiste una grande varietà di tecnologie di rete e di modelli organizzativi, che possono essere classificati secondo diversi aspetti:
Classificazione in base all'estensione geografica A seconda dell'estensione geografica, si distinguono diversi tipi di reti: si parla di rete locale o LAN (Local Area Network) se la rete si estende all'interno di un edificio o di un comprensorio, con una estensione nell'ordine del centinaio di metri. si parla di rete corporea o BAN (Body Area Network) se la rete è composta da dispositivi intelligenti che l'uomo usa o indossa per aiutarsi nella vita che interagiscono tra di loro e con altre reti esterne. si parla di rete universitaria o CAN (Campus Area Network), intendendo la rete interna ad un campus universitario, o comunque ad un insieme di edifici adiacenti, separati tipicamente da terreno di proprietà dello stesso ente, che possono essere collegati con cavi propri senza far ricorso ai servizi di operatori di telecomunicazioni. Tale condizione facilita la realizzazione di una rete di interconnessione ad alte prestazioni e a costi contenuti. si parla di rete metropolitana o MAN (Metropolitan Area Network) se la rete si estende all'interno di una città. si parla di rete geografica o WAN (Wide Area Network) se la rete ricopre un'area geografica molto estesa e che intercorre nelle reti precedenti. si parla di rete globale o GAN (Global Area Network) se la rete collega calcolatori dislocati in tutto il mondo, anche via satellite.
Classificazione in base al canale trasmissivo Reti locali
Le reti locali (Local Area Network o LAN) vengono realizzate tipicamente adoperando un sistema di cablaggio strutturato con cavi UTP in categoria 5 o superiore, che servono uno o più edifici usati da una stessa entità organizzativa, che realizza e gestisce la propria rete, eventualmente con la cooperazione di aziende specializzate. In molti casi il cablaggio è complementato o sostituito da una copertura wireless. Le LAN vengono realizzate soprattutto con la tecnologia ethernet che supportano velocità di 1 Gbit/s o anche 10 Gbit/s, su cavi in rame dalle caratteristiche adeguate (CAT5 o superiore), o su fibra ottica.
Reti pubbliche
Le reti pubbliche sono gestite da operatori del settore e offrono servizi di telecomunicazione a privati e aziende in una logica di mercato. Per poter offrire servizi al pubblico, è necessario disporre di una infrastruttura di distribuzione che raggiunga l'intera popolazione.
Per ragioni storiche, parecchie reti pubbliche sono basate sul doppino telefonico (dette anche POTS, Plain Old Telephone System). Questa tecnologia era stata studiata per supportare il servizio di telefonia analogica, ma data la sua pervasività e gli alti investimenti che servivano per sostituirla è stata adattata al trasporto di dati mediante diverse tecnologie, ad oggi è stata quasi interamente sostituita dalla fibra ottica: i modem per codificare segnali digitali sopra le comuni linee telefoniche analogiche. Il vantaggio di questa tecnologia è che non richiede modifiche alla rete distributiva esistente in quanto usa la linea telefonica già esistente e trasmette i dati ad una frequenza superiore alla banda telefonica che arriva a 4KHz. Sono necessari due modem ai due capi di una connessione telefonica attiva per stabilire una connessione. La velocità è limitata a circa 56 Kbit/s, con l'adozione di modem client e server che supportano la versione V92 dei protocolli di comunicazione per modem. Questo protocollo incorpora funzioni di compressione del flusso di bit trasmesso, quindi la velocità effettiva dipende dal fattore di compressione dei dati trasmessi. le reti ISDN (Integrated Services Digital Network) trasmettendo dati e voce su due canali telefonici in tecnologia digitale. Mediante appositi adattatori, è possibile inviare direttamente dati digitali. La tecnologia ISDN, quando è usata per la trasmissione di dati, arriva ad una velocità massima di 128 Kbit/s, senza compressione, sfruttando in pratica due connessioni dial-up in parallelo, possibili solo con determinati provider. La velocità su un singolo canale è invece limitata a 64 Kbit/s. Ci sarebbe un terzo canale usato per il segnale ma non per la comunicazione con una capacità di 16 Kbit/s (Esso non viene mai utilizzato per i dati).
Usando modem analogici o ISDN, è possibile stabilire una connessione dati diretta tra due qualsiasi utenze della rete telefonica o ISDN rispettivamente.
la tecnologia ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) usa una porzione della banda trasmissiva disponibile sul doppino telefonico dalla sede dell'utente alla centrale telefonica più vicina per inviare dati digitali. È necessaria l'installazione di nuovi apparati di commutazione nelle centrali telefoniche, chiamati DSLAM, e l'uso di filtri negli impianti telefonici domestici per separare le frequenze impiegate per la trasmissione dati da quelle per la comunicazione vocale. La loro diffusione sul territorio è limitata dai costi, che la rendono conveniente solo nelle aree maggiormente sviluppate. Durante la connessione tramite ADSL è possibile continuare a usare il telefono, in quanto le frequenze della voce e dei dati non si sovrappongono. Questa tecnologia è inoltre chiamata Asymmetric in quanto le velocità di download e di upload non sono uguali: in Italia sono tipicamente pari a 4 Mbit/s in download e 512 Kbit/s in upload, ma per certi abbonamenti la velocità di download può arrivare a 12 Mbit/s o anche 20 Mbit/s, usando tecnologie di punta come ADSL2+ e reti di distribuzione in fibra ottica di ottima qualità. Il doppino di rame presenta l'inconveniente di attenuare i segnali, e non permette il funzionamento di questa tecnologia per distanze superiori ai 5 km circa. In alcuni casi è anche possibile un'ulteriore riduzione della distanza massima dovuta a interferenze esterne che aumentano la probabilità d'errore. Un'altra limitazione importante è data dall'interferenza "interna", che si verifica quando molte utenze telefoniche sullo stesso cavo di distribuzione usano il servizio ADSL. Questo fa sì che non si possa attivare il servizio ADSL su più di circa il 50% delle linee di un cavo di distribuzione. la fibra ottica è attualmente usata in più varianti FTTx: può arrivare fino al cabinet o anche in casa, ha velocità di trasmissione dati che arrivano fino a 1 Gbit/s per gli utenti domestici.
Reti di trasporto