CORSO SULLE LAN

 

1) Introduzione alla LAN

Obiettivi:

                Identificare e descrivere una LAN

                Spiegare quando torna utile usare una LAN

                Descrivere i componenti base di una LAN

                Identificare il modello di riferimento OSI

                Descrivere il ruolo degli standard delle LAN nell’ambito del modello di riferimento OSI.

 

 

 

Fig. 1

 

LAN è un acronimo che per LOCAL AREA NETWORK, (rete ad estensione locale).

Una rete è un insieme di dispositivi e/o computer (anche diversi fra loro) interconnessi assieme.

Ad una LAN si possono connettere, oltre ai PC, anche “mainframes”, stazioni di lavoro, minicomputer e sistemi di livello intermedio, ma anche stampanti gestori di dischi e fax.

Le reti ad estensione “LOCALE” (LAN) sono composte da dispositivi e computer interconnessi e collocati relativamente vicini, tipicamente nell’ambito di un ufficio, un edificio od un gruppo di edifici.

La distanza fra computer e dispositivi è solo uno degli aspetti caratterizzanti una LAN, inoltre, sulla spinta delle nuove tecnologie, molto sta cambiando e le LAN si vanno estendendo su distanze sempre maggiori, anche fino a molte miglia in molti casi.

 

 

Fig. 2

 

Le WAN (WIDE AREA NETWORK o reti ad estensione geografica), invece, sono geograficamente molto più estese e spesso sono usate per interconnettere fra loro le LAN.

Solitamente Le LAN lavorano a velocità di trasmissione maggiori rispetto alle WAN; velocità tipiche delle LAN sono nella gamma che va da 10 megabit/s a 16 megabit/s, mentre quelle tipiche delle WAN vanno da 9600 bit/s a 56Kbit/s.

Un motivo per utilizzare velocità maggiori nelle LAN è che, in esse, sono spesso richiesti accessi rapidi a vaste quantità di dati, questa necessità si presenta anche nelle WAN ma meno frequentemente. Con buona analogia possiamo affermare che la gente usa di più e più a lungo il telefono per telefonate locali che non per conversazioni allunga distanza.

 

 

Fig. 3

 

Negli ultimi anni sono state sviluppate nuove tecniche di trasmissione che hanno portato a velocità di trasmissione più alte: 100 Mbps per le LAN mentre la tecnologia WAN ora supporta velocità di trasmissione comprese fra 1,544 e 45Mbps (Megabit per secondo). Tuttavia i dispositivi per la trasmissione dei dati a queste maggiori velocità sono più costosi e la maggior parte delle WAN opera tuttora alle velocità inferiori fornite dalle compagnie che forniscono il servizio telefonico standard.

Comunemente le singole ditta acquistano ed usano una LAN e tutti i componenti di una LAN (cablaggi, sistemi e dispositivi) sono collocati nell’ambiente della ditta. D’altra parte le WAN vengono messe a disposizione dai fornitori dei servizi di comunicazione come le compagnie telefoniche. Il flusso di informazioni su una LAN è tipicamente confinato all’ambito aziendale mentre quello sulle WAN utilizza? Le potenzialità offerte  dalle telecomunicazioni pubbliche. In casi di aree geografiche molto vaste, le compagnie di servizi  forniscono WAN che utilizzano trasmissioni  a microonde o via satellite.

 

 

Fig. 4

 

LAN e WAN usano tecniche differenti per scambiare informazioni; inoltre le LAN usano tecniche di accesso al mezzo trasmissivo differenti dalle interfacce al mezzo fisico usate dalle WAN. In alcuni casi Le LAN  usano anche protocolli diversi da quelli usati dalle WAN sebbene alcuni di questi possano essere usati sia da LAN sia da WAN.

 

DEFINIZIONE DI PROTOCOLLO

 

Un insieme di regole per l’interazione fra componenti della comunicazione.

Ogni livello di una architettura definisce differenti protocolli per portare avanti i vari tipi di comunicazione supportati da ciascun livello. Per esempio, i protocolli di controllo del livello collegamento dati (data link layer) definiscono le regole per l’interazione fra due nodi connessi da un singolo collegamento per dati.

 

Le WAN sono spesso usate per connettere LAN che sono geograficamente distanti fra loro. (Fig. 2)

Ad esempio, una ditta che uffici sparsi per tutta la nazione può aver bisogno di una LAN per interconnettere le singole LAN dei vari uffici. L’interconnessione di  LAN e WAN è molto comune fra le grandi ditte al giorno d’oggi.

Ci sono due ragioni primarie per connettere sistemi e dispositivi alle LAN. Una è quella di condividere differenti risorse, come stampanti ed archivi. L’altra è quella di migliorare le comunicazioni fra utenti nell’ambito di un gruppo di lavoro, ufficio, reparto o ditta.

La possibilità di condividere i dischi fra più computer fu inizialmente la spinta alla base della crescita e della popolarità delle LAN. A quel tempo, i drive dei dischi erano relativamente costosi, spesso troppo costosi per essere acquistati per tutti gli utenti dei PC. La soluzione fu  di condividere uno (o pochi) dischi, cosa che porto alla riduzione del costo complessivo della memorizzazione su dischi. Anche quando i drive dei dischi sono diventati più economici, i benefici della memorizzazione su disco centralizzata non sono diminuiti. La condivisione dei dischi permette anche l’accesso ai programmi comunemente usati. Potete memorizzare una copia di un programma su un disco condiviso e permettere a molti utenti di accedervi tramite la LAN. Questo riduce le richieste di spazio totale su disco poiché il singolo utente non ha la necessità di eseguire un copia del programma sul proprio disco fisso. I dischi condivisi forniscono anche l’accesso ai dati comunemente usati. Molti utenti possono utilizzare stesse informazione e basi di dati contemporaneamente via LAN. E, con una sola copia condivisa, ogni utente può essere tranquillo che questa sempre accurata ed aggiornata.

 

 

Fig . 5

 

Un altro beneficio della condivisione dei dischi è che questo permette il backup centralizzato degli archivi. Ciò elimina la necessità, per ogni utente della LAN, di provvedere al backup dei propri file su floppy disk o su nastro. Si possono copiare i files memorizzati sui computer individuali sul disco condiviso. Quindi, eseguendo il backup del disco condiviso, risultano protetti tutti gli archivi del workgroup residenti su quel disco.

Probabilmente le risorse oggi più comunemente condivise nelle LAN sono le stampanti. La ragione di questo  è la stessa della originale motivazione della condivisione dei dischi. Le stampanti possono essere dispositivi relativamente costosi. Se la condivisione non fosse possibile, ogni singolo sistema dovrebbe avere la propria stampante. Questa sarebbe una soluzione costosa che porterebbe ad uno scarsissimo utilizzo di ogni stampante. Un altro vantaggio della condivisione delle stampanti è che si può accedere ad una ampia gamma di stampanti, come stampanti laser, stampanti ad alta velocità, o stampanti a colori. Si possono stampare le informazioni su una qualsiasi delle stampanti connesse alla LAN invece di essere obbligati a stampare su quella connessa direttamente al computer che si sta usando. La possibilità di connettere dispositivi, come stampanti e dischi, permettondone la condivisione fra gli sistemi presenti sulla LAN, produce un potenziale risparmio di costi anche in un altro modo. Risulta possibile utilizzare sistemi di minor costo per i singoli utenti. Invece di dotare ogni utente di un sistema completamente configurato con una stampante, più  disk drives, scheda fax, e così via, i sistemi utente possono essere di nessun (o pochi) dispositivo periferico. Questi sistemi costano ovviamente meno di quelli completamente configurati.

Installare una LAN richiede tuttavia dei costi aggiuntivi. Bisogna acquistare i cavi per connettere i computer, e gli adattatori (dispositivi per connettere un sistema a una rete e comunicare con gli altri dispositivi presenti sulla rete) per connettere i sistemi al cavo della LAN. Inoltre, è necessario del software aggiuntivo che permetta la condivisione delle stampanti e degli altri dispositivi. Comunque questi costi aggiuntivi sono solitamente inferiori a quelli per l’acquisto di stampanti e dischi di grandi dimensioni per ogni sistema.

 

 

Fig. 6

 

Moltiplicate il risparmio su ogni computer per il numero di computer connessi alla LAN ed il risparmio potrà essere sostanzioso. La condivisione delle risorse relativamente più costose rimane uno dei maggiori benefici delle LAN.

Oltre al risparmio sull’hardware, le LAN possono anche far risparmiare sul software in quanto non siete obbligati ad acquistare una copia di un programma per ogni sistema collegato alla LAN. Gli utenti possono condividere  il programma che risiede su un disco condiviso (conosciuto come file server) sulla LAN. (Non è tutto così semplice, in quanto una copia utilizzabile da più utenti non costa quanto una  copia utilizzabile da un singolo utente) I  risparmi effettivi dipendono dalla strutturazione dei prezzi del software. Alcuni venditori offrono versioni per LAN dei loro programmi, capaci quindi di supportare la multiutenza. Altri offrono condizioni di licenza basate sul numero degli utenti. In ogni caso il costo è tipicamente minore di quello che si avrebbe acquistando per ogni utente la sua copia individuale del software.

Le LAN possono anche offrire miglioramenti sul lato della sicurezza. Gli utenti accedono a programmi e dati solo tramite i server della LAN. Si possono impostare misure di sicurezza, come le password, dentro i server in modo tale da controllare l’accesso degli utenti alle informazioni da loro richieste.

 

 

Fig. 7

 

Si possono inoltre collegare sistemi come workstation senza dischi che non hanno drive per memorizzare programmi e dati. Pertanto, i programmi devono venire prelevati dai server tramite LAN per girare sulle workstation prive di dischi.

 

Miglioramento della comunicazioni

 

Un altro beneficio delle LAN è il miglioramento delle comunicazioni fra utenti dei sistemi interconnessi. Due tipi di applicazioni popolari per questo scopo sono:

 

1) il servizio di posta elettronica (Email)

2) le applicazioni per Workgroup

 

Con una applicazione di posta elettronica basata su LAN, gli utenti si possono scambiare messaggi. Questo può servire come alternativa ai messaggi su carta o a voce.

Con email gli utenti possono:

1) Conservare i messaggi su caselle postali su disco

2) Ritirare i messaggi successivamente, quando si collegano in linea

3) Leggere, salvare e archiviare i messaggi a seconda delle loro esigenze

4) Tenere traccia dei messaggi.

Questo elimina molti dei problemi, come la perdita dei messaggi, che si presentano quando si fa uso di messaggi scritti a mano su carta. Email permette anche di inviare in allegato ai messaggi documenti, programmi e archivi dati. Questo elimina la necessità di copiare tali informazioni su dischetto da consegnare successivamente a mano.

 

Applicazioni per workgroup

 

Le applicazioni per workgroup permettono a più utenti di cooperare nell’esecuzione di vari compiti. Utenti possono passare informazioni ad altri utenti sulla LAN che possano svolgere un qualunque altro lavoro che venga richiesto. Funzioni tipo gestione del calendario e manipolazione dei documenti, possono fornire un miglioramento della produttività, come pure della velocità e della qualità della comunicazione fra utenti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Componenti delle LAN

 

 

Fig. 8

 

Le LAN sono composte da dispositivi e computer interconnessi. Oltre a questi, ci sono pochi altri tipi di componenti che sono necessari affinché una LAN possa operare. Questi comprendono gli adattatori che permettono ai computer di connettersi alle LAN ed i cavi usati per ottenere una connessione fisica fra gli adattatori.

Molti differenti tipi di computer possono essere connessi alle LAN. Questi includono personal computer, workstation UNIX, sistemi multiutente e molto LAN includono anche grandi mainframe. I computer connessi alla LAN forniscono all’utente programmi che vengono eseguiti su di essi. Gli utenti interagiscono con il software che gira su questi sistemi tramite la LAN. Esempi di questa utenza sono dipendenti di un ufficio, programmatori ed amministratori di database.

 

 

Fig. 9

 

Per eseguire lavori per gli utenti, i computer eseguono programmi applicativi. Applicazioni, come posta elettronica, trasferimento di file, elaborazione documenti, accounting   system girano sui computer e forniscono agli utenti i servizi di condivisione risorse per i quali è stata creata la LAN.

Alcuni computer della LAN contengono archivi e database che sono stati generati dalle applicazioni ed ai quali gli utenti accedono. I computer che contengono queste risorse sono chiamati server. I computer degli utenti sono chiamati client.

I Clients richiedono informazioni ed accedono alle risorse del server tramite la LAN. Da cui il nome elaborazione client/server.

I server forniscono anche i collegamenti alle stampanti e le condividono con gli altri sistemi. Sono chiamati server di stampa; essi accettano le richieste provenienti dagli altri sistemi della LAN, scrivono temporaneamente su disco i dati da stampare, poi stampano effettivamente i dati. I server di stampa gestiscono  concorrentemente i flussi di stampa provenienti dai vari sistemi.

 

Dispositivi

 

Altri dispositivi possono essere connessi ai server e condivisi tramite la LAN.

 

 

Fig. 10

 

Collegando ai server plotters, faxes e lettori di CD-ROM questi diventano disponibili a tutti gli  altri sistemi presenti sulla LAN.

 

Adattatori

 

I computer ed i dispositivi necessitano di particolari adattatori per LAN per connettersi direttamente ad esse. Un adattatore per LAN è una piastra hardware, tipo una scheda adattatrice per PC, che è o integrata nel dispositivo o è acquistata separatamente. L’adattatore può essere inserito in uno slot di espansione dello chassis del Pc.

 

 

Fig. 11

 

Gli adattatori per LAN sono comunemente chiamati network interface adapters (NIAs) o network interface cards (NICs) (adattatori o schede di interfaccia per la rete). Il loro compito è di fornire un collegamento fisico fra dispositivo o sistema ed il mezzo trasmissivo della LAN. L’adattatore fornisce l’interfaccia fra il PC o il dispositivo da una parte e la rete dall’altra. Il mezzo trasmissivo LAN, tipo un cavo, si collega ad un connettore dell’adattatore. Gli adattatori manipolano il segnale che transita attraverso il dispositivo connesso alla LAN. L’adattatore ha il compito di convertire i segnali usati dentro il PC o la stampante nei segnali usati nel cavo della LAN.

 

Cavi

 

É necessario connettere in qualche modo fra loro computer e dispositivi. Ciò viene fatto mediante il particolare mezzo trasmissivo scelto per la LAN. I cavi coassiali sono i mezzi  trasmissivi più comunemente usati nelle LAN; essi forniscono un collegamento fisico fra sistemi e dispositivi. Le LAN senza filo funzionano senza che vi sia un cavo fisico ad assicurare le connessioni; esse usano gli infrarossi o le radio frequenze per scambiare informazioni fra sistemi. 

Comunque nella gran parte delle LAN le informazioni transitano su un cavo fisico. Si possono costruire LAN usando tipi differenti di cavi o di fili; con conseguenti caratteristiche differenti e che faranno uso di tecniche di generazione dei segnali diverse.

 

Standards per le LAN

 

Esistono standards per il cablaggio, le tecniche di trasmissione, i metodi per accedere ai mezzi trasmissivi condivisi  ed i protocolli usati nelle LAN. In particolare esiste un insieme di standards per LAN definiti dall’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). L’IEEE è un’associazione statunitense di ingegneri professionisti che definisce standards elettrici e di comunicazioni. La serie di standards IEEE 802 si focalizza sulle attività e le interconnessioni delle LAN.

Gli standards di LAN IEEE sono in relazione con un altro insieme di standards definiti dalla International Standards Organization (ISO), una struttura internazionale di standardizzazione i cui membri rappresentano le strutture nazionali di standardizzazione di vari paesi. Il compito dell’ISO include la emanazione di standard internazionalmente accettati per computer o in materia di comunicazioni. L’ISO ha definito il Modello di riferimento per l’interconnessione di sistemi aperti (Open System Interconnection (OSI) Reference Model che serve come struttura per gli standards di comunicazione. Il Modello di Riferimento OSI consiste di sette livelli di funzioni che coprono una gamma di istanze di comunicazione che vanno dalle interfacce fisiche di basso livello delle apparecchiature alle funzione applicative di alto livello.

Ogni livello del modello definisce un particolare insieme di funzioni di comunicazione necessario perché i sistemi possano operare fra loro. Gli standards IEEE di LAN  sono uno specifico insieme di standards che si conformano ai bassi livelli del Modello di Riferimento OSI.

 

 

Fig. 12

 

 

 

 

 

Sommario 

 

Le LAN sono composte da computer e dispositivi interconnessi e collocati relativamente vicini gli uni agli altri. Una LAN è tipicamente dentro un ufficio, un palazzo o un gruppo di palazzi.

Ci sono due ragioni primarie per connettere sistemi e dispositivi ad una LAN. La prima è quella di condividere risorse varie come stampanti ed archivi. L’altra è il miglioramento delle comunicazioni fra utenti di un gruppo di lavoro (workgroup), di un ufficio, di un reparto o di una stessa ditta. Per questo scopo vengono usate due tipi di applicazioni molto comuni: la posta elettronica e le applicazioni per workgroup.

Gli standards di LAN sono definiti dall’IEEE per cablaggi, tecniche di trasmissione, metodi di accesso al mezzo trasmissivo condiviso e per i protocolli usati nelle LAN.

Il Modello di Riferimento OSI serve come struttura per gli standards di comunicazione.

Gli standards IEEE LAN sono un insieme specifico di standards che si conforma agli strati inferiori del Modello di Riferimento OSI.