ITIS TASSINARI, 1D

Reti di calcolatori ed indirizzi IP

Prof. Pasquale De Michele

5 aprile 2014

1 INTRODUZIONE ALLE RETI DI CALCOLATORI

“Cosa è una rete di calcolatori? Il modo migliore per capire di cosa si tratta è sicuramentequello di soffermarsi sulla parola “rete”. Essa riporta alla mente un qualcosa che va moltovicino a quanto mostrato nell’immagine di seguito:

A questo punto ci si potrebbe chiedere “da cosa è formata una rete?”. Una rete è formata daun insieme di fili intrecciati: i punti in cui i fili della rete si intrecciano sono detti nodi. Unesempio di nodo è quello cerchiato in rosso nell’immagine di seguito.

1

In una rete qualsiasi nodo “comunica” con un qualsiasi altro nodo: ad esempio, considerandole due immagini di seguito, dal nodo evidenziato in rosso, è possibile comunicare con il nodoevidenziato un blu, seguendo diversi percorsi (evidenziati in verde).

Le reti di calcolatori si ispirano proprio a questo principio: ogni nodo, che in questo casopuò essere un computer (ma anche una stampante di rete, uno smartphone o un tablet) puòcomunicare con qualsiasi altro nodo all’interno della rete, al fine di condividere tempestiva-mente informazioni e risorse. Di conseguenza, un gruppo di dispositivi connessi tra loro puòessere definito rete di calcolatori, o più semplicemente rete.

In assenza di una rete, per consentire ad altri utenti di utilizzare o modificare determinatidocumenti, occorre stamparli oppure copiarli su supporti di memorizzazione di massa, comeCD, DVD o penne USB. Spesso questo trasferimento “manuale” può rivelarsi estremamentescomodo. Risulta dunque evidente l’importanza delle reti di calcolatori.

2

1.1 TIPI DI RETI DI CALCOLATORI

Le reti di calcolatori possono essere più o meno estese. Di conseguenza, per motivi di con-venzione, esse possono essere classificate in base alla loro estensione geografica, ossia in basea quanto sono grandi. A tal proposito, possiamo distinguere tra tre tipi di reti:

• reti WAN (Wide Area Network), che collegano utenti separati da grandi distanze geogra-fiche: ad esempio, la rete che collega tutte le Università d’Italia (GARR);

• reti MAN (Metropolitan Area Network), in cui la distanza tra i nodi è relativa all’ambitodi una città, per un massimo di 50km: ad esempio, la rete che collega i vari dipartimentidell’Università “Parthenope”;

• reti LAN (Local Area Network), che hanno una dimensione che può variare da pochimetri fino ad un massimo di 10km: ad esempio, la rete di casa, quella di un ufficio o diun singolo dipartimento dell’Università “Parthenope”;

Gli elementi fondamentali che compongono una rete di calcolatori sono i nodi (detti anchehost) e i dispositivi di connessione. Un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del sistema(potete pensare ad un computer, una stampante, uno smartphone o un tablet) in grado dicomunicare, per mezzo di una scheda di rete, con gli altri dispositivi che fanno parte dellarete. I nodi sono collegati tra loro da un dispositivo di connessione (di solito un hub o unoswitch) che ha la funzione di semplificare la connessione fisica tra i vari nodi e di instradarele informazioni che vengono inviati da un nodo all’altro.

Inoltre, le reti possono essere classificate in base alla loro topologia, ossia in base aI modocon il quale gli host che fanno parte della rete sono collegati fra loro. Le topologie più diffusesono a stella, ad anello o ring e a bus.

Nella topologia a stella è presente un dispositivo di connessione centrale al quale sono colle-gati gli altri nodi della rete; tale dispositivo, che, come detto in precedenza, può essere un hubo uno switch, ha la funzione di concatenare i vari nodi della rete, in maniera tale che questipossano comunicare tra loro.

3

Nella topologia ad anello i nodi della rete sono organizzati secondo una configurazione acerchio. Quando un computer invia un segnale, questo passa al nodo successivo; se il mes-saggio non è indirizzato a quel nodo, viene ritrasmesso al nodo seguente e così via, finchénon raggiunge il nodo a cui è destinato.

La topologia a bus collega tutti i nodi a una linea di trasmissione principale (appunto il bus). Ilsegnale emesso da un computer viene inviato lungo la linea di comunicazione ed esaminatoda tutti gli altri nodi della rate: solo il nodo destinatario preleverà il messaggio, mentre glialtri nodi, pur ricevendo il messaggio, lo ignoreranno.

2 INTRODUZIONE AGLI INDIRIZZI IP

Introduciamo il concetto dell’indirizzamento IP mediante un esempio assai comune: la tele-fonata.

4

Per effettuare una telefonata è necessario disporre di un telefono, al quale sia associato unnumero di telefono. A questo punto, conoscendo il numero di telefono del destinatario, ilmittente potrà avviare la telefonata.

Allo stesso modo, ogni dispositivo di rete (PC, smartphone, tablet, ecc.), affinché possa navi-gare in internet, necessita di un Indirizzo IP associato.

Qualsiasi sito internet viene “ospitato” su un computer: di conseguenza, per navigare un sito,occorre raggiungere il PC sul quale è ospitato il sito. Affinché ciò si verifichi è necessario co-noscere l’indirizzo IP associato al PC che ospita il sito. Di seguito viene riportato un indirizzoIP molto “cliccato”: 69.171.237.20

Ovviamente l’indirizzo IP associato ad un dispositivo non può essere uguale a quello asso-ciato ad un altro dispositivo, ossia dev’essere unico. Per rendere più chiaro questo concetto,consideriamo ancora l’esempio della telefonata.

5

Supponiamo che esistano due telefoni ai quali sia stato associato lo stesso numero di telefonoe che un mittente voglia inoltrare una telefonata al numero di telefono in questione. Quandola chiamata viene inoltrata al ripetitore, quest’ultimo non saprà a quale telefono inviare la te-lefonata, dando luogo alla spiacevole situazione che comporterebbe l’inoltro della telefonataad entrambi i cellulari.

Un indirizzo IP è composto da due parti: la prima parte, detta Network, è relativa alla rete; laseconda parte, detta Host, è relativa al dispositivo. Esso, per semplicità, viene rappresentatomediante la notazione decimale-punteggiata: 4 numeri decimali separati dal carattere “.” Inrealtà, si tratta di 4 numeri in binario: ogni numero decimale è espresso per mezzo di 8 bit(ossia 1 byte), e quindi, in totale un indirizzo IP è espresso da 32 bit (4 byte), come mostratoin figura [?].

A questo punto, al fine di capire quale sia il più grande valore che può essere ad ognuno dei4 numeri che compongono un indirizzo IP, ci chiediamo “qual è il massimo numero rappre-sentabile con 8 bit?” Siccome con N bit il massimo numero rappresentabile è 2N −1, allora

6

se N = 8, avremo che 28 − 1 = 256− 1 = 255. Di conseguenza il più “alto” indirizzo IP sarà255.255.255.255.

Vediamo adesso come funziona la comunicazione tra host in una rete LAN con topologia astella. Supponiamo che il PC con indirizzo IP 192.168.1.1 (sorgente) voglia inoltrare dati al PCcon indirizzo IP 192.168.1.3 (destinazione): i pacchetti dati verranno inviati dal PC sorgente aldispositivo di comunicazione (ad esempio uno switch), che provvede ad inviarli, a sua volta,al PC destinazione.

7