Le reti

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Le reti

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La "RETE" è un insieme di componenti informatici collegati tra loro.
Indipendentemente dalla modalità di collegamento, questi componenti devono essere singolarmente riconoscibili.
Un esempio di "rete" è la rete telefonica, dove ad ogni telefono corrisponde un numero univoco componendo il quale è possibile raggiungere un particolare telefono in una qualsiasi parte del mondo (il numero telefonico completo è composto anche dal prefisso nazionale, per l'Italia +39).
Nel mondo, dagli anni '70 in poi si è sviluppato una rete "globale" per rendere possibile ed efficace la comunicazione tra i computer in ogni parte del mondo.

Negli anni '70 i "personal computer" (PC) che oggi utilizziamo senza neanche farci caso, di fatto ancora non esistevano.
Pertanto queste reti servivano a collegare i primi computer (per lo più militari) e avevano la funzione di alternativa alla rete telefonica.
Nella figura a fianco la configurazione di ARPANET, la rete militare anni '70 che fu il precursore dell'attuale INTERNET e che collegava tra loro i server militari USA.

Oggi INTERNET è una rete che usa collegamenti ultraveloci, in fibra ottica, tra server distribuiti in tutto il mondo.
Questi server con un'architettura sempre più articolata, permettono poi ai singoli utenti di accedere alla rete.
L'equivalente del "numero telefonico" di ogni PC è l'indirizzo IP, composto da quattro cifre ad 8 bit ( numeri da 0 a 255 - es. 255.80.125.244).
Di conseguenza in origine era possibile assegnare 256⁴ ovvero 2³² ovvero 4.294.967.296 indirizzi diversi.
Questo, che agli ideatori della rete sembravano tantissimi, oggi sono insufficienti per coprire le esigenze di tutti (oggi si collegano ad internet non solo i computer, ma anche una miriade di altri dispositivi quali ad es. i telefonini cellulari).
Pertanto la rete si è ulteriormente suddivisa in una rete principali e diverse sottoreti, ognuna delle quali dispone della stessa capacità di indirizzamento (cioè ad ogni server è permesso di indirizzare a sua volta gli indirizzi IP di una sottorete).

Ancora più recentemente si è pensato ad un nuovo sistema di indirizzi, definendo IPv4 il vecchio sistema (4 blocchi di valori ad 8 bit) e IPv6 il nuovo, composto da 8 gruppi di valori a 16 bit (es. 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab ), ottenendo così 2¹²⁸ indirizzi diversi.
Per avere un'idea di questo valore, un esempio (preso da wikipedia), per ogni metro quadrato di superficie terrestre, ci sono 655.570.793.348.866.943.898.599 indirizzi IPv6 unici (cioè 655.571 miliardi di miliardi), ma solo 0,000007 IPv4 (cioè solo 7 IPv4 ogni milione di metri quadrati).

Cerchiamo di capire come è strutturata una rete, partendo dal basso, cioè da una ipotetica rete locale (ad esempio quella della nostra scuola). La nostra scuola accede alla rete tramite un dispositivo detto "ROUTER" che assume un indirizzo IP pubblico (cioè si può vedere da tutto il mondo). Questo a sua volta assegna tanti indirizzi IP "privati" ad ogni elemento della rete interna. Gli indirizzi IP di un dispositivo in rete possono venire "assegnati" dal router oppure possono essere "fissi".
Nella figura a fianco vediamo un esempio di configurazione di rete (comando IPCONFIG dal prompt dei comandi) Vediamo, ad esempio, che l'indirizzo IP del dispositivo è 192.138.1.152. Se noi però interroghiamo la rete per conoscere l'indirizzo IP con cui siamo visti dall'esterno troviamo.

Questo perché 93.32.76.88 è in realtà l'indirizzo del router, mentre 192.138.1.152 è l'indirizzo del mio PC all'interno della rete "domestica". Sempre dalla schermata a fianco vediamo che questo indirizzo è assegnato automaticamente (DHCP abilitato). Cosa vuol dire? Noi possiamo far si che sia un router automatico che assegna ad ogni dispositivo un indirizzo IP. In questo modo l'indirizzo IP di ogni dispositivo cambierà ogni volta che lo accendiamo, e non potremo utilizzarlo per raggiungerlo da remoto. Occorre un "server DNS" che vada a leggere un nome (ad esempio "MARIO") assegnato al PC e lo indirizzi su quel particolare indirizzo IP. Se invece noi configuriamo il nostro dispositivo assegnandogli un indirizzo IP FISSO (quindi manualmente e non automaticamente), per trovarlo basterà digitare quel particolare indirizzo e non avremo bisogno di un dispositivo "interprete" che passi dal nome diciamo "umano" ad un indirizzo numerico.
Per eseguire questi settaggi dobbiamo entrare nella configurazione di rete. Apriamo il "pannello di controllo" > Rete ed Internet > Centro connessioni di rete. O anche cliccando col tasto destro del mouse sull'iconcina che rappresenta la rete in basso a destra.

Dalla finestra "proprietà" andiamo a scegliere il "protocollo internet versione 4 (TCP/IPv4)".
Si aprirà una finestra che ci permette di configurare i parametri di connessione alla rete (indirizzo IP).
le modalità sono essenzialmente due:
O accettiamo di lasciare che sia un server DHCP (normalmente il ROUTER) ad assegnare al nostro dispositivo un indirizzo, o lo impostiamo noi manualmente.

Sull'assegnamento automatico c'è poco da dire, è automatico.
Sull'assegnamento manuale invece qualcosina da sapere c'è:

Indirizzo IP - A questo punto dovremmo saperlo. E' un indirizzo che individua un particolare dispositivo. In una sottorete (come sono quelle domestiche o aziendali e come è quella della nostra scuola) per "vedersi" due dispositivi devono appartenere alla stessa "famiglia" di indirizzi IP (ad esempio 192.168.1.25 e 192.168.1.251 appartengono alla stessa "famiglia", 192.168.4.0 NO)
Subnet mask - Maschera di sottorete. E' un parametro che definisce il numero di indirizzi utilizzabili nella sottorete. serve, limitando i valori agli indirizzi effettivamente utilizzati, a velocizzare la ricerca e il raggiungimento di un determinato dispositivo o host (letteralmente "ospite", è un qualsiasi componete della rete).
Gateway predefinito - E' l'indirizzo IP del router (questo è sempre fisso). E' il dispositivo a cui deve rivolgersi il nostro PC per poter e"uscire" all'esterno.Gateway = porta.
Server DNS - E' un server che può essere lo stesso router (che poi si appoggia a server esterni) o direttamente un server esterno che in pratica "traduce" i nomi io direi "umani", ma diciamo semplicemente "comprensibili" (ad esempio google.com o wikipedia.org) in indirizzi IP, in modo da poterli raggiungere. Il server DNS contiene quindi una tabella che, tipo "elenco telefonico" fa corrispondere un indirizzo IP ad un sito e viceversa. Sono server DNS esterni, ad esempio i server di Google (8.8.8.8 o 8.8.4.4) o Cloudflare (1.1.1.1 o 1.0.0.1).
Scegliere il server DNS (di solito lo si fa configurando il router e non il singolo host) può essere utile per velocizzare la navigazione e per proteggere la privacy (ad esempio Cloudflare NON dovrebbero - il condizionale è d'obbligo - memorizzare i dati relativi ai siti visitati dai singoli utenti).

LE RETI LOCALI

Cerchiamo ora di vedere in modo pratico e veloce come sono organizzate le reti locali, cioè quei collegamenti tra "host" che vanno dal router in giu.

Intanto le architetture intese come "tipo di collegamento".
le reti possono essere:

A "bus" - In pratica un solo cavo collega i vari componenti - sono di solito reti ut8ilizzate per collegare componenti industriali o, più recentemente, la "domotica" nelle case. I bus sono normalmente realizzati con due conduttori. Standard RS 485.
A "stella" - E' l'architettura più frequente delle reti aziendali o domestiche. Da un centro stella (il router) si passa ai singoli host o ad altri componenti (hub o switch) e da questi ai singoli host. Standard RJ45.
Ad "anello" - Un solo cavo corre da un host all'altro - ogni host deve essere equipaggiato con un ingresso ed una uscita.
A "maglia" - Ogni dispositivo è collegato direttamente a tutti gli altri. Ovviamente ogni host deve avere abbastanza "porte" da poter gestire il collegamento diretto a tutti gli altri.

I CONDUTTORI

Le connessioni possono essere effettuate con cavi in rame - normalmente a 8 conduttori (standard RJ45) o in fibra ottica.
Le connessioni in rame hanno un limite fisico di 90 metri, oltre i quali non sono più affidabili a causa della resistenza elettrica dei conduttori.
Se voglio costruire una rete con estensione maggiore di 90 metri devo interporre dei dispositivi attivi (SWITCH).
Per reti particolarmente estese si utilizzano cavi in fibra ottica.

I cavi di rete possono essere di diversi tipi - essenzialmente si dividono in UTP (non schermati) ed FTP (schermati).
I cavi schermati sopportano meglio i disturbi in radiofrequenza.
Come si vede dalla tabella accanto 4 degli 8 conduttori NON SONO UTILIZZATI.
Questo permette, con un adeguato collegamento dei connettori, di utilizzare i cavi UTP o FTP di rete anche per trasmettere segnali analogici (ad esempio telefonia).

I cavi in fibra ottica oggi sono meno costosi (specialmente negli ultimi anni, con il prezzo dei metalli aumentato fortemente più o meno a causa del conflitto Russia/Ucraina) e hanno il vantaggio di una resistenza praticamente nulla, permettendo di trasferire i segnali a distanze enormi senza decadimento di qualità. Per contro non sono facilmente giuntabili e non possono essere collegati direttamente ai componenti (PC, stampanti, tablet ...)
	Sino a poco tempo fa per connettere due componenti occorrevano due fibre (una in trasmissione e una in ricezione). Oggi per lo più si utilizza una fibra sola, che trasmette su frequenze diverse in trasmissione e in ricezione, in pratica raddoppiando la portata dei conduttori. Per poter collegare una fibra ottica ad un componente oggi si "salda" sul terminate un connettore precablato (in fabbrica) che prende il nome di "pigtail" (letteralmente treccina).

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