Le reti geografiche

Un grande impulso all’accelerazione della globalizzazione è stato dato dalla possibilità di comunicare in tempo reale da una parte all’altra del mondo. Ciò è stato possibile grazie alla creazione delle reti geografiche.

Le reti geografiche sono reti di computer nate per collegare tra loro host o, più frequentemente, LAN molto distanti fra di loro. Ne sono esempio le LAN delle filiali delle multinazionali che necessitano di comunicare tra di loro, come, ad esempio, le reti delle compagnie aeree. La principale rete geografica è la WAN (Wide Area Network).

Il progetto e la costruzione di una WAN consistono nello studio e realizzazione del collegamento tra LAN distanti, e nell’ottimizzazione, o per meglio dire nella gestione, del traffico dati tra le stesse. Normalmente, al fine di aumentare l’affidabilità totale, le LAN appartenenti ad una rete geografica presentano più punti di interconnessione, cui sono associati percorsi di instradamento dati di costo diverso (costo sia monetario sia di performance). Ciò comporta che la struttura topologica della rete complessiva non sia assimilabile a modelli predefiniti ma, anzi, si modifichi dinamicamente.

Le apparecchiature destinate a gestire questo tipo di problematiche di dinamica sono chiamati router, dispositivi intelligenti in grado di determinare i percorsi dati, in altre parole capaci di scoprire le rotte ideali. I router sono quindi gli elementi chiave di una rete geografica. In generale ogni computer, connesso ad una LAN e che intenda accedere alla rete geografica, deve conoscere uno o più router adiacenti (in ambiente TCP/IP si parla di Default Gateway) ed anche ogni router, ai fini dell'instradamento, deve conoscere i router adiacenti.

Inoltre, serve il mezzo fisico su cui far viaggiare i dati, la cui scelta dipende dalle dislocazioni geografiche. Se le reti da interconnettere distano al più qualche decina di Km, è ipotizzabile l'uso di collegamenti via fibra ottica. Se c’è portata ottica è ipotizzabile un collegamento punto a punto via ponte radio o accoppiatori laser. Naturalmente è anche possibile la connessione via linee pubbliche o private (es. HDSL, MAN, …) Se non e possibile l’utilizzo di quanto già detto esiste, specialmente per collegamenti su grandi distanze, la possibilità di collegamento via ponte satellitare. Naturalmente una strada non esclude le altre e la scelta deve venire fatta in base al tipo (dati, telefono, video) alla quantità di traffico, alle prestazioni desiderate ed, ovviamente, al budget messo a disposizione per la gestione e la realizzazione.

Progettare una rete geografica non è quindi immediato, in particolare perché il progetto non può prescindere dalle strutture già esistenti.

La struttura di una WAN

Molti tipi diversi di informazione sono traducibili in forma binaria e quindi in pacchetti gestibili dalla rete. Il pacchetto attraversa la rete in modo molto simile a quanto accade ad una lettera la quale arriva a destinazione grazie ai centri di smistamento (nelle WAN i router) che in base all'indirizzo scelgono un percorso opportuno.

Molti sono i tipi di informazione che è possibile spedire in rete: i testi scritti, le immagini, i suoni e la musica, i programmi per computer e i filmati. Per molti di questi tipi dobbiamo ricorrere alla tecnica della digitalizzazione cioè alla possibilità di trasformare una informazione in una sequenza di bit. Supponiamo che una immagine sia formata da un milione di bit (1 Mbit). Per trasmetterla, è necessario creare un circuito virtuale. La tecnica che permette di creare tale circuito si chiama commutazione e ne esistono di due tipi, quella a pacchetto e quella di circuito.

La commutazione di circuito è il tipico mezzo di trasferimento delle comunicazioni telefoniche: il mittente cerca un canale libero che lo porti dal destinatario e lo monopolizza per la durata dell’intera trasmissione. Dunque, il percorso che la comunicazione farà è stabilito prima dell’inizio della trasmissione dei dati. Questo tipo di commutazione può provocare delle congestioni di linea e quindi tempi di attesa lunghi. Inoltre, se la trasmissione non va a buon fine sarà necessario ripeterla dal principio.

Con la tecnica della commutazione di pacchetto, il messaggio viene suddiviso in parti dette pacchetti di dimensioni standard relativamente piccole. Il mittente manda al destinatario i vari pacchetti ma ognuno di essi potrà seguire un percorso differente. In tal modo, le linee risulteranno molto meno congestionate. Inoltre, se un pacchetto viene ricevuto danneggiato, è sufficiente rispedire solamente quello. Un pacchetto non deve aspettare che quello precedente sia ricevuto dal destinatario per essere spedito, ma possono viaggiare in contemporanea ed il ricevente può ricevere i pacchetti in un ordine differente rispetto a quello originario. Sarà compito del protocollo il riordino dei pacchetti.

Una tematica di rilievo nel campo della telematica è costituita dall' internetworking cioè dall'interconnessione di reti geografiche e locali: in particolare si considera la possibilità di reti locali basate su tecnologia ad Internet (reti chiamate Intranet) che connesse ad Internet permettono all'operatore di gestire risorse locali e remote in modo uniforme.

Componenti di una rege geografica

La rete geografica è un sistema costituito da risorse hardware e software: per quanto riguarda l'hardware troviamo (in prima approssimazione) computer di servizio per l'instradamento dei pacchetti (router), computer che contengono informazioni per gli utenti e che offrono servizi (server ), linee di comunicazione, modem e infine i computer degli utenti.

Distinguiamo il software in due categorie: la prima (protocolli della rete) ha la funzione di passare dalla rete reale (estremamente complessa e composta da diversi tipi di computer) ad una rete virtuale gestibile con pochi semplici comandi. L'altra comprende tutti quei programmi applicativi che utilizzano la rete virtuale per inviare e ricevere informazioni.

Il software in una rete geografica è quindi costruito a strati: si parla di pila di protocolli e il modello di riferimento si chiama ISO/OSI.

Alla base della pila troviamo il livello fisico (physical layer) che rappresenta gli aspetti hardware del collegamento tra un computer e l'altro: a questo livello appartengono standard relativi ai mezzi trasmissivi, ai segnali elettrici ed ottici, ai connettori etc.etc.

Sopra il livello fisico troviamo il livello di collegamento dati (link layer): è il primo strato software e si occupa di trasferire una sequenza di bit tra due computer adiacenti; fornisce agli strati superiori gli strumenti (primitive di collegamento) per inviare blocchi di dati (frame) con una correzione trasparente degli errori di trasmissione.

Sopra il livello di collegamento c'è il livello di rete (network layer) che ha il compito di rendere trasparente ai livelli superiori del protocollo la complessità della struttura della rete.

Sopra il livello di rete c'è il livello di trasporto (transport layer) il cui compito principale è di offrire, indipendentemente dalla complessità della rete sottostante, un canale di trasmissione virtuale tra due computer connessi, un canale semplice da usare e con un grado negoziabile di affidabilità nello scambio dei dati.

Sopra il livello di trasporto c'è il livello di sessione (session layer) che fornisce le primitive per un dialogo ordinato tra due computer.

Sopra il livello di sessione c'è il livello di presentazione (presentation layer) che offre la possibilità di uno scambio di dati indipendententemente dai formati dei dati usati dalla piattaforma sulla quale si opera.

Infine sopra il livello di presentazione c'è il livello di applicazione (application layer) che ha il compito di fornire i servizi applicativi, concretizzando l'utilizzo della rete da parte degli utenti.

La struttura a strati del protocollo ISO/OSI può essere interpretata come una sequenza di macchine virtuali ognuna delle quali maschera compiti complessi generando comandi utili alla macchina successiva (primitive di servizio).

Banalizzando un po’ il discorso possiamo dire che la pila dei protocolli, vista da un utente del livello di trasporto, offre quattro comandi, due per stabilire e disattivare la connessione e gli altri due per la trasmissione affidabile di un pacchetto di di dati e per la ricezione affidabile del pacchetto.

Tuttavia, questo modello non è mai riuscito a sfondare nel mercato anche per via della sua complessità. Infatti, riferendosi all’ISO/OSI lo si definisce come modello architetturale. Il protocollo vero e proprio che si è instaurato di fatto nel mercato è stato il protocollo TCP/IP.

Questo modello si basa su quattro livelli, che sono, a partire dall’alto:

Nell'ambito dell'internetworking cioè dell'interconnessione tra reti, i problemi informatici principali si situano a livello di compatibilità tra le due pile di protocolli e a livello di instradamento dei pacchetti.

Le apparecchiature che collegano due reti sono i repeater, i bridge, i router e i gateway: si differenziano per il diverso livello di protocollo a cui operano.

I repeater semplicemente ricopiano un pacchetto da una rete all'altra, i bridge scelgono se inviare il pacchetto o meno a seconda dell'indirizzo di destinazione, infine router e gateway collegano reti anche eterogenee dal punto di vista dei protocolli.