IL cavo UTP Il cavo più utilizzato per il cablaggio di una lan è il cavo UTP per le sue ridotte dimensioni e la facilità di installazione

In ogni cavo abbiamo quattro coppie colorate di fili In ogni cavo abbiamo quattro coppie colorate di fili. Ciascuna coppia forma un circuito completo (filo di andata e filo di ritorno)

Alla semplicità di installazione corrisponde una limitazione delle tratte realizzabili senza rigenerazione dei segnali a 100 metri

Le norme di standardizzazione prescrivono per i cavi di tipo UTP un connettore RJ-45. Il connettore terminale di una RJ mostra otto fili colorati di cui 4 sono i fili di andata e sono chiamati tip. Gli altri quattro fili di ritorno sono detti ring .

Quando si collega il connettore le coppie vanno sbinate per tratti non più lunghi di 13 mm

In tal modo si può attestare il cavo nel connettore mediante pinza crimpatrice

La collocazione delle coppie nei pin offerti dal connettore rj45 è definita dagli standard In ogni coppia il cavo ring è caratterizzato da una colorazione omogenea mentre il cavo tip è dello stesso colore intervallato da strisce bianche

Abbiamo il cavo diretto o straight-through per collegare un pc ad un hub o switch o switch a router

La figura seguente mostra come collegare i fili secondo lo standard T568A sulle estremità dello stesso cavo

Cavo diretto

Si utilizza un cavo cross-over per collegare fra loro pc e pc oppure switch e switch, ecc. (standatd T568B)

Cavo crossover

Utilizzi di cavo diretto e crossover

Gli standard Ethernet

Gli apparati di rete Distinguiamo i seguenti tipi di apparati: I Repeater e gli Hub (livello 1 del modello OSI) servono superare le limitazioni di alcuni mezzi trasmissivi I Bridge e gli Switch (livello 2) hanno algoritmi di instradamento molto semplici e si utilizzano normalmente per interconnessioni locali I Router (livello 3) hanno algoritmi di instradamento sofisticati si utilizzano normalmente per interconnessioni geografiche I Gateway (livello 7) si utilizzano per interconnettere applicativi con funzioni simili appartenenti ad architetture di rete diverse

Il repeater E’ un apparato di livello 1 (fisico), quindi interpreta solo i segnali elettrici e ha come unità trasmissiva il singolo bit. Il repeater serve ad estendere la lunghezza del canale trasmissivo Il repeater può rigenerare e ritemporizzare segnali al livello del bit per permettergli di superare distanze più lunghe.

Quando una stazione invia un frame sul bus, esso raggiunge tutte le stazioni direttamente collegate

Tutte le stazioni leggono il frame

Le stazioni che non si riconoscono come destinatario scartano il pacchetto. Intanto anche il repeater ha ricevuto il frame e lo invia sulla sua porta di uscita

Grazie al repeater il frame può raggiungere anche le stazioni comprese sul secondo tratto

La regola del 5-4-3 Gli standard Ethernet e IEEE 802.3 implementano una regola detta 5-4-3 per il numero di ripetitori e segmenti su dorsali Ethernet La regola divide la rete in due tipi di segmenti fisici: user segment e link segment. Al primo tipo di segmento si possono connettere apparati di utente mentre il secondo tipo di segmento viene utilizzato soltanto per connettere ripetitori.

La regola del 5-4-3 La regola impone che fra due nodi della rete vi può essere un massimo di cinque segmenti, connessi fra quattro ripetitori e solo tre dei cinque segmenti possono contenere connessioni di utente. Ogni ripetitore attraverso cui il segnale è costretto a passare introduce un ritardo , per cui la regola è pensata per ridurre i tempi di trasmissione dei 3 segnali. Tempi di latenza troppo elevati aumentano la possibilità di collisione riducendo l’efficienza della rete.

Situazione corretta:5 segmenti i cui solo 3 collegano utenze

Situazione non corretta con quattro user segment

Hub Gli hub sono dei ripetitori multiporta. La differenza fra hub e repeater consiste sostanzialmente nel numero di porte che presentano. Un ripetitore ha soltanto due porte mentre un hub ha da 4 a 24 porte.

L’uso di un hub trasforma una rete a bus in cui ogni computer è collegato al cavo di connessione in una rete con topologia a stella.

Gli HUB costituiscono in tal modo il punto di aggregazione di tutti i cavi collegati ai PC. Quando un pacchetto di dati arriva ad una porta di un HUB viene automaticamente inviato a tutti gli altri computer.

Connettendo hub fra di loro si possono ottenere reti più complesse

La topologia a stella rappresenta un’evoluzione della topologia a bus per consentirne l’impiego in associazione con cablaggio di tipo strutturato. Il centro stella, che è un apparato attivo, chiamato “HUB” (mozzo), che ripete il segnale ricevuto da un’interfaccia su tutte le altre, realizzando un “bus logico”: quando la stazione A trasmette tutte le altre ricevono il segnale trasmesso da A.

Le stazioni sono collegate all’HUB attraverso un doppio collegamento fisico, uno nel verso “uplink” (dalla stazione verso l’HUB) ed uno in verso “downlink” (dall’HUB verso la stazione), utilizzando due diverse coppie in un cavetto Twisted Pair o due diverse fibre ottiche.

HUB ed apparato terminale sono connessi con 2 coppie di doppini: una utilizzata per l’ “uplink”, e l’altra per il “downlink”. si utilizza il connettore RJ 45 . Le coppie attestate sui piedini 1,2 e 3,6 del connettore RJ45 sono utilizzate per la LAN Nella connessione tra due HUB si deve “incrociare” il cavo di connessione per permettere al flusso di bit trasmesso da una porta di raggiungere la porta Rx sull’altro apparato. La maggior parte degli HUB commerciali dispone di una porta (porta di uplink) sulla quale, in seguito al posizionamento di un commutatore, è possibile realizzare l’incrocio tra 1,2 e 3,6 all’interno dell’apparato, consentendo così l’impiego di cavetti di tipo “diretto” (cioè non incrociati).

Come nel caso di topologia a bus la trasmissione simultanea di due stazioni genera una collisione poiché l’HUB non è in grado di ricevere due trame contemporaneamente e di immagazzinarle per poi ritrasmetterle, e neppure è in grado di instradare le trame verso una specifica porta di uscita.

Tutti i segmenti collegati ad uno stesso hub appartengono allo stesso dominio di collisione

Il Bridge

Le prestazioni di una LAN tendono a peggiorare al crescere del numero di suoi utenti in quanto i accresce il traffico e la probabilità di collisione. Una soluzione consiste nell’interconnettere diverse LAN, in modo non gerarchico, attraverso dei bridge. Si parlerà di LAN estesa. Il bridge ‘sente’ tutte le trame trasmesse sulle LAN a cui è connesso, e inoltra selettivamente alcune trame da una LAN all’altra attraverso delle porte.

I bridge consentono di separare i domini i collsione

Serve ad estendere una LAN tenendo separati i domini trasmissivi nel senso che esegue un filtraggio per mantenere separati i traffici locali delle reti che interconnette, ma consente il passaggio di messaggi da un computer di una LAN ad un computer di un’altra LAN. La funzione del bridge è dunque di prendere decisioni intelligenti sul passare o meno un segnale al segmento successivo della rete.

Quando un bridge riceve un frame confronta l’indirizzo MAC del destinatario del frame con una sua tabella interna se il destinatario si trova nello stesso segmento in cui si trova il frame il bridge non invierà il frame su altri segmenti; si parla allora di filtraggio se il destinatario si trova su un altro segmento il bridge invia il frame al segmento giusto Se l’indirizzo di destinazione risulta sconosciuto al bridge esso lo invia a tutti i segmenti eccettuato quello da cui lo ha ricevuto; si parla in questo caso di flooding

Il meccanismo di filtraggio consente di aumentare sensibilmente il traffico sulla rete: se, ad esempio, in ciascun segmento di LAN il traffico è prevalentemente locale, la capacità complessivamente disponibile è pari a quella di ciascun segmento moltiplicata per il numero dei segmenti.

Abbiamo: Filtraggio statico (attraverso software di configurazione) Filtraggio dinamico (attraverso apprendimento automatico basato sull’osservazione del traffico) Le informazioni legate al filtering dinamico (entry dinamiche) e statico (entry dinamiche) sono contenute in un database chiamato filtering database.

Lo Switch Uno switch è descritto talvolta come un bridge a più porte. Un tipico bridge può avere solo due porte che possono unire due segmenti di rete. Se un bridge opera su più di 2 porte, abbiamo uno switch (commutatore). Gli switch (come i bridge) aumentano la capacità della rete perché permettono di trasmettere più pacchetti contemporaneamente se sorgente e destinazione sono su sgementi diversi.

Per decidere su quale porta inoltrare un frame ricevuto, uno switch deve possedere una funzione di instradamento. Questa è basata sull'apprendimento passivo degli indirizzi sorgente dei frame inoltrati ("transparent learning"), attraverso il quale lo switch impara su quale porta si trova un determinato indirizzo. Gli indirizzi appresi vengono "dimenticati“ dopo un certo tempo dalla loro ultima apparizione.

Quando un nodo A cerca di comunicare con un nodo B, il comportamento dello switch dipende dalla porta cui è collegato B: se B è collegato alla stessa porta a cui è collegato A, lo switch ignora il frame. se B è collegato ad una porta diversa, lo switch inoltra il frame sulla porta a cui è collegato B. se lo switch non conosce ancora a quale porta è collegato B, inoltra il frame su tutte le porte. Normalmente, il nodo destinatario riceverà il pacchetto e risponderà, permettendo allo switch di scoprire a quale porta è collegato.

Alcuni frame hanno un indirizzo destinazione particolare, denominato broadcast, che indica che sono destinati a tutti i calcolatori della rete. Uno switch inoltra questi frame su tutte le porte. Per questo si dice che lo switch crea un unico dominio di broadcast.

Tre tipologie di instradamento da parte di uno switch cut-through store-and-forward fragment-free

Cut-through Nella prima tipologia lo switch si limita a leggere l'indirizzo MAC del destinatario per decidere su quale porta eventualmente instradare il pachetto e quindi manda il contenuto del frame contemporaneamente alla sua lettura. In questo caso l'invio dei frame non attende la ricezione completa dello stesso. Questo tipo di switch è quello con latenza minore.

Store-and-forward Negli switch store-and-forward invece viene letto l'intero frame e ne viene calcolato il cyclic redundancy check (CRC) confrontandolo con il campo FCS all'interno del frame. Solo se i due valori corrispondono il frame viene mandato al destinatario, altrimenti non viene trasmesso. Questi tipi di switch consentono di bloccare frame contenenti errori ma hanno una latenza maggiore.

Fragment-free L'ultima tipologia è un compromesso tra le due precedenti in quanto si leggono i primi 64 bytes del frame in modo da rilevare solo alcune anomalie nel frame.

Gli switch fragment-free e cut-through possono essere impiegati solamente nello switching simmetrico ovvero dove trasmettitore e ricevitore operano alla stessa velocità, gli switch store-and-forward invece consentono anche lo switching asimmetrico.

Il Router

Un router è un'apparecchiatura di interconnessione di rete informatiche che assicurano il routing dei pacchetti tra due o più reti per determinare il percorso che un pacchetto di dati può intraprendere. Quando un utente chiama un URL, il client web (navigatore) interroga il server di nomi, che gli indica l'indirizzo IP del terminale scelto.

La sua postazione di lavoro invia la richiesta al router più vicino, cioè la passerella di default della rete sulla quale si trova. Questo router va così a determinare il prossimo terminale verso il quale i dati sono inviati in modo che il percorso scelto sia il migliore. Per arrivarci, i router aggiornano delle tabelle di routing, una vera cartografia degli itinerari da seguire in funzione dell'indirizzo scelto. Esistono numerosi protocolli dedicati a questo compito.

Oltre alla loro funzione di routing, i router permettono di manipolare i dati circolanti sotto forma di datagrammi per assicurare il passaggio da un tipo di rete ad un altro. Ora, dato che le reti non hanno le stesse capacità in termini di dimensione dei pacchetti di dati, i router sono incaricati di frammentare i pacchetti di dati per permettere la loro libera circolazione.

Un router ha più interfacce di rete, ciascuna connessa su una rete differente. Esso ha quindi tanti indirizzi IP quante sono le reti differenti alle quali è collegato.

I router possono essere normali computer che fanno girare un software apposito (gateway), o -sempre più spesso - apparati specializzati, dedicati a questo solo scopo. I router di fascia più alta sono basati su architetture hardware specializzate per ottenere prestazioni wire speed, letteralmente alla velocità della linea. Un router wire speed può inoltrare pacchetti alla massima velocità delle linee a cui è collegato.