Prima parte: Dal computer alle reti

Dal computer alle reti La rivoluzione digitale poggia su due pilastri ideali Il primo è costituito dal computer, ed in particolare dal personal computer Il secondo è costituito dalle telecomunicazioni, ed in particolare dalle telecomunicazioni tra computer

La telematica La disciplina che si occupa della comunicazione a distanza tra computer è la telematica Telematica deriva dalla composizione del prefisso “tele-“ con “(infor)matica”

La telematica Oggetto della telematica è la trasmissione di informazione a distanza tra sistemi informatici, mediante reti di computer

La telecomunicazione Telecomunicazione significa ‘comunicazione (di informazioni) a distanza’ Più precisamente siamo in presenza di un sistema di telecomunicazione se il trasferimento di informazioni nello spazio avviene mediante il trasporto di energia e non di materia

Una breve storia delle telecomunicazioni Il primo sistema di telecomunicazione vero e proprio fu il telegrafo ottico, ideato e sviluppato da Claude Chappe alla fine del XVIII secolo

Una breve storia delle telecomunicazioni Nel 1844 Samuel morse inventa il telegrafo elettrico, il primo apparato di comunicazione basato sulla trasmissione di impulsi elettrici Morse ha sviluppato anche un codice basato sulla rappresentazione dei caratteri alfanumerici mediante due simboli: il punto e la linea

Una breve storia delle telecomunicazioni Nel 1876 Graham Bell brevetta il telefono, battendo sul tempo Antonio Meucci Il telefono ha reso possibile lo scambio a distanza di conversazioni vocali in tempo reale, senza la mediazione di codici artificiali e telegrafisti

Una breve storia delle telecomunicazioni Nel 1897 Guglielmo Marconi realizza il primo telegrafo senza fili Per la prima volta sono utilizzate onde radio modulate per la trasmissione di informazioni a distanza Intorno agli anni 20 il perfezionamento degli apparecchi di ricezione porta alla sperimentazione delle prime trasmissioni radiofoniche

Una breve storia delle telecomunicazioni Agli inizi degli anni trenta Philo T. Farnsworth e Vladimir K. Zworykin negli stati uniti, Isaac Shoenberg e John logie Baird in Inghilterra, adattano il tubo catodico al sistema di trasmissione di onde elettromagnetiche Nasce così la televisione Nel 1936 la BBC inaugura il primo servizio di trasmissioni televisive pubbliche

Una breve storia delle telecomunicazioni Il 12 agosto del 1960 gli USA lanciano in orbita il primo satellite per telecomunicazioni: Echo 1A Nel 1962 viene messo in orbita Telstar 1, il primo satellite per telecomunicazioni commerciale

Le componenti di un sistema di telecomunicazione Apparato di trasmissione Apparato di ricezione Canale (il mezzo attraverso il quale viaggia l’informazione) Un vettore dell’informazione Un sistema di rappresentazione dell’informazione

Le componenti di un sistema di telecomunicazione Vettore Canale Apparato di trasmissione Apparato di ricezione Sistema di rappresentazione dell’informazione

Sistemi di rappresentazione Esistono due modalità di rappresentazione dell’informazione Rappresentazione analogica Rappresentazione digitale Parallelamente avremo due modalità di trasmissione dell’informazione

La trasmissione analogica Nella trasmissione analogica si stabilisce un rapporto continuo tra il fenomeno rappresentato ed il suo vettore, tale che per ogni variazione di stato nella fonte si ha una variazione di stato nel vettore

La trasmissione analogica Nel telefono le onde sonore sono trasformate in variazione di potenziale elettrico e viceversa

La trasmissione digitale Nella trasmissione digitale le informazioni vengono veicolate in formato digitale, sotto forma di bit Ogni bit viene codificato mediante uno o più impulsi discreti e discontinui del vettore, che sono denominati elementi del segnale

La trasmissione digitale Apparato di trasmissione Apparato di ricezione 1 10010101010101 Elemento del segnale

La velocità di trasmissione Una caratteristica di un sistema di trasmissione digitale è la velocità di trasmissione, ovvero la quantità di informazione digitale che un canale è in grado di trasmettere nell’unità di tempo La grandezza della velocità di trasmissione si misura in bit al secondo (abbreviato in bps)

Modulazione e codifica È possibile usare sistemi di trasmissione digitale per inviare informazioni analogiche alla fonte e viceversa Naturalmente, per rendere possibile il passaggio da informazioni analogiche a digitali, o viceversa, è necessario eseguire una conversione dei segnali

Modulazione e codifica La conversione da digitale ad analogico si chiama modulazione/demodulazione Essa consiste nel di modificare (o modulare) alcuni parametri del segnale che trasporta l’informazione (detto portante) in modo da codificare opportunamente gli 1 e 0 della fonte I parametri che possono essere modulati sono frequenza, ampiezza o fase del segnale analogico

Modulazione e codifica Il dispositivo che esegue l’operazione di modulazione/demodulazione si chiama modem I primi modem non superavano i 300 bps di velocità I modem attuali più veloci raggiungono velocità di 56 Kbps

Modulazione e codifica La conversione da analogico a digitale si chiama codifica Nelle telecomunicazioni il sistema di codifica più utilizzato si chiama Pulse Coded Modulation (PCM)

Modulazione e codifica PCM è un sistema di ‘campionamento’ del segnale analogico: l’onda che lo rappresenta viene segmentata a intervalli regolari per ogni segmento si calcola l’ampiezza media del segnale questa sequenza di numeri viene poi codificata con il sistema binario e dunque trasformata bit tempo ampiezza

Terza parte Le reti di computer

La trasmissione dei bit I bit possono essere spostati velocemente con pochissimo dispendio di energia... 001010110001100 ...a differenza delle informazioni archiviate su un supporto materiale

Le reti di computer Sfruttando la mobilità dei bit, una rete di computer ci consente di trasmettere e ricevere dati da un computer ad un altro 1100100101011 1100100101011

Le reti di computer I computer collegati in rete possono scambiarsi dati condividere risorse distribursi il carico dell’elaborazione e dell’archiviazione delle informazioni Da strumenti di elaborazione diventano veri e propri strumenti di comunicazione

Le reti di computer Una rete telematica ha componenti fisiche, (hardware) e componenti logiche (software) Le componenti hardware sono i canali e gli apparati mediante i quali i computer vengono fisicamente collegati Le componenti logiche sono i programmi di gestione del collegamento e del traffico dei dati, denominati protocolli

Tipi di rete In base allo loro estensione territoriale le le reti di computer si dividono in Reti locali Reti geografiche

Tipi di rete Una rete locale ha una estensione limitata (non oltre le poche centinaia di metri) e in genere è collocata interamente dentro un solo edificio

Tipi di rete Una rete geografica, o rete estesa copre distanze molto grandi: dai pochi chilometri di un’area metropolitana fino alle distanze intercontinentali delle grandi reti aziendali e finanziarie

Tipi di rete In base alla loro forma o topologia le reti si dividono in Reti a maglia o reti distribuite Reti a stella Reti a bus Reti ad albero Reti ad anello

Tipi di rete Le reti a maglie o reti distribuite sono reti in cui ogni singolo nodo è collegato con molti altri nodi, al limite con tutti

Tipi di rete Le reti a stella sono basate su un nodo centrale (detto hub) al quale sono connessi tutti gli altri nodi periferici La comunicazione tra due nodi passa sempre dal nodo centrale

Tipi di rete Nelle reti a bus tutti i nodi sono collegati a un cavo lineare (bus) mediante delle diramazioni cui sono collegati i computer

Tipi di rete Le reti ad albero sono reti a bus con diramazioni secondarie

Tipi di rete Le reti ad anello sono costituite da una serie di nodi interconnessi in modo da formare un anello chiuso

I mezzi di trasmissione Affinché le informazioni codificate possano viaggiare lungo una rete è necessario un mezzo di trasmissione che colleghi il trasmettitore ed il ricevitore Tale mezzo può essere un cavo metallico su cui viaggia una corrente elettrica, una fibra ottica che conduce un impulso luminoso o un’onda elettromagnetica che viaggia attraverso l’etere

I mezzi di trasmissione Coppia intrecciata di cavi, o doppino ritorto Si tratta di una coppia di fili in materiale conduttore (in genere il rame) intrecciati l’uno con l’altro

I mezzi di trasmissione Cavo coassiale Si tratta di un cavo circolare composto da vari strati: al centro c’è un di un filo di rame ricoperto da uno strato di materiale isolante, a sua volta rivestito da una maglia, il tutto all’interno di una guaina isolante

I mezzi di trasmissione Fibra ottica Si tratta di un cavo sottilissimo al cui interno viaggia un impulso di luce È composta da un nucleo in vetro o plastica con un alto indice di rifrazione rivestito da un materiale con un indice di rifrazione leggermente minore

I mezzi di trasmissione Onde radio A differenza della luce e dell’elettricità, le onde radio non hanno bisogno di essere trasmesse all’interno di cavi, poiché possono viaggiare per lunghe distanze attraverso lo spazio Grazie ai satelliti esse possono raggiungere qualsiasi angolo del pianeta

Interfacce di rete Per far funzionare un rete c’è bisogno di un dispositivo di interfaccia tra gli apparati di trasmissione e i computer Le interfacce di rete variano in relazione al particolare tipo di mezzo di trasmissione che si sta utilizzando

Interfacce di rete La più semplice interfaccia di rete è il modem Il modem è un dispositivo che permette di collegare due computer mediante una normale linea analogica poiché trasforma i segnali digitali in analogici e viceversa digitale analogico digitale 0101011 0101011 modem

Interfacce di rete La scheda di rete si usa per collegare un computer in modo permanente ad una rete digitale Essa va inserita in uno degli slot di espansione della piastra madre Sulla parte esterna è dotata di speciali prese in cui vanno inserite le spine (o plug) dei cavi di collegamento

I protocolli Il livello software di una rete è costituito dai protocolli di comunicazione I protocolli di comunicazione definiscono le regole comuni per manipolare e inviare i bit tra i computer collegati in una rete, in modo indipendente da ambienti operativi ed architetture hardware

I protocolli Le funzioni svolte da un protocollo sono Utilizzare in modo efficiente il mezzo di trasmissione della rete Gestire l’instradamento (routing), ovvero l’invio dei dati da un computer all’altro Garantire il buon fine della comunicazione ed effettuare il controllo e la soluzione di eventuali errori Permettere il funzionamento di servizi di rete di alto livello (ad esempio lo scambio file, o l’invio e la ricezione di messaggi di posta elettronica)