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Reti di computer: la guida definitiva alle basi della rete di computer e ai concetti di rete
I computer e Internet hanno cambiato questo mondo e il nostro stile di vita in modo molto significativo negli ultimi decenni.
Qualche decennio fa, quando volevamo fare una chiamata interurbana a qualcuno, abbiamo dovuto passare attraverso una serie di procedure noiose per realizzarla.
Nel frattempo, sarebbe molto costoso sia in termini di tempo che di denaro. Tuttavia, le cose sono cambiate nel corso del tempo con l'introduzione di tecnologie avanzate. Oggi dobbiamo solo toccare un piccolo pulsante e in una frazione di secondo possiamo effettuare una chiamata, inviare un messaggio di testo o video, molto facilmente con l'aiuto di smartphone, Internet e computer.
Il fattore principale alla base di questa tecnologia avanzata non è altro che le reti di computer. È un insieme di nodi collegati da un collegamento multimediale. Un nodo può essere qualsiasi dispositivo come un modem, una stampante o un computer che dovrebbe avere la capacità di inviare o ricevere dati generati dagli altri nodi sulla rete.
Elenco dei tutorial nelle serie di reti di computer:
Di seguito è elencato l'elenco di tutti i tutorial di rete in questa serie come riferimento.
Cominciamo con il primo tutorial di questa serie.
Cosa imparerai:
- Introduzione alla rete di computer
Introduzione alla rete di computer
Computer Network è fondamentalmente una rete di telecomunicazioni digitali che consente ai nodi di allocare risorse. Una rete di computer dovrebbe essere un insieme di due o più di due computer, stampanti e nodi che trasmetteranno o riceveranno dati tramite supporti cablati come cavi in rame o cavi ottici o supporti wireless come WiFi.
Il miglioreEsempiodi una rete di computer è Internet.
Per rete di computer non si intende un sistema che ha un'unica unità di controllo connessa con gli altri sistemi che si comportano come suoi slave.
Inoltre, dovrebbe essere in grado di soddisfare determinati criteri come indicato di seguito:
- Prestazione
- Affidabilità
- Sicurezza
Discutiamo questi tre in dettaglio.
# 1) Prestazioni:
Le prestazioni della rete possono essere calcolate misurando il tempo di transito e il tempo di risposta che è definito come segue:
- Tempo di transito: È il tempo impiegato dai dati per viaggiare da un punto di origine a un altro punto di destinazione.
- Tempo di risposta: È il tempo che è trascorso tra la domanda e la risposta.
# 2) Affidabilità:
L'affidabilità viene verificata misurando i guasti di rete. Maggiore è il numero di guasti, minore sarà l'affidabilità.
# 3) Sicurezza:
La sicurezza è definita come il modo in cui i nostri dati sono protetti da utenti indesiderati.
Quando i dati fluiscono in una rete, passano attraverso vari livelli di rete. Pertanto, i dati possono essere trapelati da utenti indesiderati se tracciati. Pertanto, la sicurezza dei dati è la parte più cruciale delle reti di computer.
Una buona rete è quella altamente protetta, efficiente e di facile accesso in modo da poter condividere facilmente i dati sulla stessa rete senza scappatoie.
Modello di comunicazione di base
Componenti della comunicazione dei dati:
- Messaggio: Sono le informazioni da fornire.
- Mittente: Il mittente è la persona che invia il messaggio.
- Ricevitore: Il destinatario è la persona a cui viene inviato il messaggio.
- Medio: È il mezzo attraverso il quale viene inviato il messaggio. Per esempio , Un modem.
- Protocollo: Si tratta di un insieme di regole che governano la comunicazione dei dati.
Altri aspetti delle reti di computer:
Supporta tutti i tipi di dati e messaggi che possono essere sotto forma di voce, video o testo.
È molto veloce e richiede solo una frazione di secondo per la comunicazione dei dati. È un mezzo di comunicazione altamente sicuro, molto riluttante in termini di costi e straordinariamente efficiente e quindi è anche di facile accesso.
Necessità di reti di computer
Di seguito vengono elencate le varie esigenze:
- Comunicazione tra un PC e un altro PC.
- Scambio di dati tra diversi utenti della stessa piattaforma.
- Scambio di software e database costosi.
- Condivisione delle informazioni VAN .
- Utilizzato per la condivisione di dispositivi hardware e software come stampanti, modem, hub, ecc.
Usi delle reti di computer
Diamo uno sguardo ad alcuni esempi di reti di computer sia nella nostra vita quotidiana che per scopi commerciali e vedremo anche come porterà la rivoluzione in questi campi.
# 1) Condivisione delle risorse : l'unico scopo è rendere tutte le apparecchiature software e hardware in particolare, stampanti e switch accessibili a chiunque sulla rete indipendentemente dalla posizione fisica del mittente o del destinatario.
# 2) Modello client-server : Immagina un modello in cui i dati di un'azienda sono archiviati su un computer intelligente altamente protetto con firewall e situato nell'ufficio dell'azienda. Ora, un dipendente dell'azienda deve accedere ai dati da remoto con il suo semplice desktop.
In questo modello, il desktop del dipendente sarà il client e il computer situato in ufficio sarà il server.
# 3) Mezzo di comunicazione : Una rete di computer fornisce una solida configurazione del mezzo di comunicazione tra i dipendenti in un ufficio.
Quasi ogni azienda (che ha due o più computer) utilizzerà una funzionalità di posta elettronica (posta elettronica) che tutti i dipendenti useranno generalmente per un ottimo scambio di comunicazioni quotidiane.
#4) E-commerce: Al giorno d'oggi, fare acquisti online comodamente seduti a casa nostra è di tendenza.
Fare affari con i consumatori su Internet è molto conveniente e fa risparmiare tempo. Le compagnie aeree, le librerie, lo shopping online, la prenotazione di hotel, il trading online e i venditori di musica ritengono che i clienti apprezzino la facilità di fare acquisti da casa.
Le forme più popolari di e-commerce sono elencate nella figura seguente:
| Tag e nome completo | Esempio |
|---|---|
| B-2-C Business to consumer | Ordinare un telefono cellulare online |
| B-2-B Business to Business | Produttore di biciclette che ordina pneumatici dai fornitori |
| C-2-C da consumatore a consumatore | Compravendita di seconda mano / asta online |
| Governo G-2-C al consumatore | Il governo fornisce il deposito elettronico della dichiarazione dei redditi |
| P-2-P peer to peer | Condivisione di oggetti / file |
Tipi di topologie di rete
I vari tipi di topologie di rete sono spiegati di seguito con una rappresentazione grafica per una facile comprensione.
# 1) Topologia BUS:
In questa topologia, ogni dispositivo di rete è collegato a un singolo cavo e trasmette i dati solo in una direzione.
Vantaggi:
- Conveniente
- Può essere utilizzato in piccole reti.
- È facile da capire.
- È richiesto molto meno cavo rispetto alle altre topologie.
Svantaggi:
- Se il cavo si guasta, l'intera rete non funzionerà.
- Funzionamento lento.
- Il cavo ha una lunghezza limitata.
# 2) Topologia RING:
In questa topologia, ogni computer è connesso a un altro computer sotto forma di un anello con l'ultimo computer connesso al primo.
Ogni dispositivo avrà due vicini. Il flusso di dati in questa topologia è unidirezionale ma può essere reso bidirezionale utilizzando la doppia connessione tra ciascun nodo, denominata topologia a doppio anello.
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In una topologia a doppio anello, due anelli funzionano nel collegamento principale e di protezione in modo che, se un collegamento fallisce, i dati fluiranno attraverso l'altro collegamento e manterranno attiva la rete, fornendo così un'architettura di autoriparazione.
Vantaggi:
- Facile da installare ed espandere.
- Può essere facilmente utilizzato per la trasmissione di enormi dati sul traffico.
Svantaggi:
- Il guasto di un nodo interesserà l'intera rete.
- La risoluzione dei problemi è difficile in una topologia ad anello.
# 3) Topologia STAR:
In questo tipo di topologia, tutti i nodi sono collegati a un unico dispositivo di rete tramite un cavo.
Il dispositivo di rete può essere un hub, uno switch o un router, che sarà un nodo centrale e tutti gli altri nodi saranno collegati a questo nodo centrale. Ogni nodo ha la propria connettività dedicata con il nodo centrale. Il nodo centrale può comportarsi come un ripetitore e può essere utilizzato con OFC, cavo twistato ecc.
Vantaggi:
- L'aggiornamento di un nodo centrale può essere eseguito facilmente.
- Se un nodo si guasta, non influenzerà l'intera rete e la rete funzionerà senza problemi.
- La risoluzione dei problemi è facile.
- Semplice da usare.
Svantaggi:
- Costo alto.
- Se il nodo centrale si guasta, l'intera rete verrà interrotta poiché tutti i nodi dipendono da quello centrale.
- Le prestazioni della rete si basano sulle prestazioni e sulla capacità del nodo centrale.
# 4) Topologia MESH:
Ogni nodo è connesso a un altro con una topologia punto a punto e ogni nodo è connesso tra loro.
Esistono due tecniche per trasmettere i dati sulla topologia mesh. Uno è in rotta e l'altro è inondazioni. Nella tecnica di routing, i nodi seguono una logica di routing secondo la rete richiesta per dirigere i dati dalla sorgente alla destinazione utilizzando il percorso più breve.
Nella tecnica del flooding, gli stessi dati vengono trasmessi a tutti i nodi della rete, quindi non è richiesta alcuna logica di routing. La rete è robusta in caso di allagamento ed è difficile perdere dati, tuttavia, porta a un carico indesiderato sulla rete.
Vantaggi :
- È robusto.
- Il guasto può essere facilmente rilevato.
- Molto sicuro
Svantaggi :
- Molto costoso.
- L'installazione e la configurazione sono difficili.
# 5) Topologia TREE:
Ha un nodo radice e tutti i sotto-nodi sono collegati al nodo radice sotto forma di albero, creando così una gerarchia. Normalmente ha tre livelli di gerarchia e può essere espanso in base alle necessità della rete.
Vantaggi :
- Il rilevamento dei guasti è facile.
- Può espandere la rete quando necessario secondo il requisito.
- Facile manutenzione.
Svantaggi :
- Costo alto.
- Quando viene utilizzato per WAN, è difficile da mantenere.
Modalità di trasmissione nelle reti di computer
È il metodo di trasmissione dei dati tra due nodi collegati su una rete.
Esistono tre tipi di modalità di trasmissione, spiegate di seguito:
# 1) Modalità simplex:
In questo tipo di modalità, i dati possono essere inviati solo in una direzione. Quindi la modalità di comunicazione è unidirezionale. Qui possiamo semplicemente inviare dati e non possiamo aspettarci di ricevere alcuna risposta.
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Esempio : Altoparlanti, CPU, monitor, trasmissioni televisive, ecc.
# 2) Modalità Half-Duplex:
La modalità Half-duplex significa che i dati possono essere trasmessi in entrambe le direzioni su una singola frequenza portante, ma non contemporaneamente.
Esempio : Walkie-talkie - In questo, il messaggio può essere inviato in entrambe le direzioni ma solo una alla volta.
# 3) Modalità Full-Duplex:
Full duplex significa che i dati possono essere inviati simultaneamente in entrambe le direzioni.
Esempio : Telefono - in cui entrambe le persone che lo utilizzano possono parlare e ascoltare allo stesso tempo.
Mezzi di trasmissione nelle reti di computer
Il supporto di trasmissione è il mezzo attraverso il quale scambieremo dati sotto forma di voce / messaggio / video tra il punto di origine e quello di destinazione.
Il primo livello del livello OSI, ovvero il livello fisico, svolge un ruolo importante nel fornire il supporto di trasmissione per inviare dati dal mittente al destinatario o scambiare dati da un punto a un altro. Studieremo ulteriormente questo in dettaglio al riguardo.
A seconda di fattori come il tipo di rete, il costo e la facilità di installazione, le condizioni ambientali, le esigenze dell'azienda e le distanze tra mittente e destinatario, decideremo quale mezzo di trasmissione sarà adatto per uno scambio di dati.
Tipi di mezzi di trasmissione:
# 1) Cavo coassiale:
Il cavo coassiale è fondamentalmente due conduttori paralleli tra loro. Il rame è utilizzato principalmente nel cavo coassiale come conduttore centrale e può essere sotto forma di filo a linea continua. È circondato da un'installazione in PVC in cui uno schermo ha un rivestimento metallico esterno.
La parte esterna viene utilizzata come schermatura contro il rumore e anche come conduttore che completa l'intero circuito. La parte più esterna è una copertura in plastica che viene utilizzata per proteggere l'intero cavo.
È stato utilizzato nei sistemi di comunicazione analogica in cui una singola rete via cavo può trasportare segnali vocali 10K. Anche i fornitori di reti TV via cavo utilizzano ampiamente il cavo coassiale nell'intera rete TV.
# 2) Cavo a doppino intrecciato:
È il mezzo di trasmissione cablato più popolare ed è ampiamente utilizzato. È economico ed è più facile da installare rispetto ai cavi coassiali.
Consiste di due conduttori (comunemente si usa il rame), ciascuno con il proprio isolamento in plastica e intrecciati tra loro. Uno è collegato a terra e l'altro è utilizzato per trasportare i segnali dal mittente al ricevitore. Coppie separate vengono utilizzate per l'invio e la ricezione.
Sono disponibili due tipi di cavi a doppino intrecciato, ovvero a doppino intrecciato non schermato e cavo a doppino intrecciato schermato. Nei sistemi di telecomunicazione, il cavo connettore RJ 45 che è una combinazione di 4 coppie di cavi è ampiamente utilizzato.
Viene utilizzato nelle comunicazioni LAN e nelle connessioni telefoniche fisse in quanto ha un'elevata capacità di larghezza di banda e fornisce connessioni dati e voce ad alta velocità.
# 3) Cavo in fibra ottica:
PER cavo in fibra ottica è costituito da un'anima circondata da un materiale di rivestimento trasparente con un indice di riflessione minore. Usa le proprietà della luce per far viaggiare i segnali tra di loro. Così la luce viene trattenuta nel nucleo utilizzando il metodo della riflessione interna totale che fa sì che la fibra agisca come una guida d'onda.
Nella fibra multimodale, ci sono più percorsi di propagazione e le fibre utilizzate per avere diametri del nucleo più ampi. Questo tipo di fibra viene utilizzato principalmente nelle soluzioni interne agli edifici.
Mentre nelle fibre monomodali esiste un unico percorso di propagazione e il diametro del nucleo utilizzato è relativamente più piccolo. Questo tipo di fibra viene utilizzato nelle reti Wide Area.
Una fibra ottica è una fibra flessibile e trasparente costituita da vetro o plastica di silice. Le fibre ottiche trasmettono segnali sotto forma di luce tra le due estremità della fibra, quindi consentono la trasmissione su distanze maggiori e con una larghezza di banda maggiore rispetto ai cavi coassiali e a doppini intrecciati o ai cavi elettrici.
In questo vengono utilizzate fibre al posto di fili metallici, quindi il segnale viaggerà con una perdita di segnali molto minore dal mittente al ricevitore e anche immune alle interferenze elettromagnetiche. Quindi la sua efficienza e affidabilità sono molto elevate ed è anche molto leggero.
A causa delle proprietà di cui sopra dei cavi in fibra ottica, questi sono per lo più preferibili ai cavi elettrici per comunicazioni a lunga distanza. L'unico svantaggio di OFC è il suo alto costo di installazione e anche la sua manutenzione è molto difficile.
Supporti di comunicazione wireless
Finora abbiamo studiato le modalità di comunicazione cablata in cui abbiamo utilizzato conduttori o mezzi guidati per la comunicazione per trasportare segnali dalla sorgente alla destinazione e abbiamo utilizzato filo di vetro o rame come supporto fisico per gli scopi di comunicazione.
Il supporto che trasporta i segnali elettromagnetici senza utilizzare alcun supporto fisico è chiamato supporto di comunicazione wireless o supporto di trasmissione non guidato. I segnali vengono trasmessi attraverso l'aria e sono disponibili per chiunque abbia la capacità di riceverli.
La frequenza utilizzata per la comunicazione wireless va da 3KHz a 900THz.
Possiamo classificare la comunicazione wireless in 3 modi come indicato di seguito:
# 1) onde radio:
I segnali che hanno una frequenza di trasmissione che va da 3 KHz a 1 GHz sono chiamati onde radio.
Questi sono omnidirezionali poiché quando un'antenna trasmette i segnali, li invierà in tutte le direzioni, il che significa che le antenne di invio e ricezione non devono essere allineate l'una con l'altra. Se si invia il segnale delle onde radio, allora qualsiasi antenna avente le proprietà di ricezione può riceverlo.
Il suo svantaggio è che, essendo i segnali trasmessi tramite onde radio, può essere intercettato da chiunque, quindi non è adatto per l'invio di dati importanti classificati, ma può essere utilizzato allo scopo dove ci sono un solo mittente e molti ricevitori.
Esempio: Viene utilizzato in AM, radio FM, televisione e cercapersone.
# 2) Microonde:
I segnali che hanno una frequenza di trasmissione compresa tra 1 GHz e 300 GHz sono chiamati microonde.
Queste sono onde unidirezionali, il che significa che quando il segnale viene trasmesso tra l'antenna emittente e quella ricevente, è necessario allineare entrambi. Le microonde hanno meno problemi di interferenza rispetto alla comunicazione con onde radio poiché sia l'antenna del mittente che quella del ricevitore sono allineate l'una all'altra a entrambe le estremità.
La propagazione a microonde è la modalità di comunicazione in linea di vista e le torri con antenne montate devono essere in linea di vista diretta, pertanto l'altezza della torre deve essere molto elevata per una corretta comunicazione. Per la comunicazione a microonde vengono utilizzati due tipi di antenne, ovvero Piatto parabolico e corno .
Le microonde sono utili nei sistemi di comunicazione uno a uno grazie alle sue proprietà unidirezionali. Pertanto, è molto utilizzato nelle comunicazioni satellitari e LAN wireless.
Può anche essere utilizzato per le telecomunicazioni a lunga distanza poiché le microonde possono trasportare migliaia di dati vocali nello stesso intervallo di tempo.
Esistono due tipi di comunicazione a microonde:
- Microonde terrestre
- Microonde satellitare
L'unico svantaggio del microonde è che è molto costoso.
# 3) onde infrarosse:
I segnali che hanno una frequenza di trasmissione che va da 300GHz a 400THz sono chiamati onde infrarosse.
Può essere utilizzato per comunicazioni a breve distanza poiché gli infrarossi ad alte frequenze non possono penetrare nelle stanze e quindi prevengono l'interferenza tra un dispositivo e l'altro.
Esempio : Uso del telecomando a infrarossi da parte dei vicini.
Conclusione
Attraverso questo tutorial, abbiamo studiato gli elementi costitutivi di base della rete di computer e il suo significato nel mondo digitale di oggi.
Qui sono stati spiegati anche i diversi tipi di media, topologia e modalità di trasmissione utilizzati per collegare i vari tipi di nodi nella rete. Abbiamo anche visto come le reti di computer vengono utilizzate per il networking all'interno degli edifici, il networking tra le città e il world wide web, ad esempio Internet.
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