Classificazione e topologie delle reti
Estensione geografica e struttura dei collegamenti
Classificazione per estensione
Una rete può essere classificata in base all'area geografica che copre. Questa classificazione aiuta a capire scala, tecnologie e apparati coinvolti.
| Tipo | Estensione | Esempi |
|---|---|---|
| LAN | Locale: stanza, laboratorio, edificio, scuola, ufficio | Rete del laboratorio, rete domestica, rete aziendale interna |
| MAN | Metropolitana: quartiere, città o area urbana | Rete cittadina, collegamento tra sedi nello stesso territorio |
| WAN | Geografica: regioni, nazioni o continenti | Collegamenti tra sedi lontane, dorsali di operatori, Internet |
Che cos'è una topologia
La topologia descrive come sono disposti e collegati i nodi di una rete. Può riferirsi alla disposizione fisica dei cavi oppure al percorso logico seguito dai dati.
Bus
Tutti gli host condividono un unico cavo principale, detto backbone.
- struttura semplice e poco costosa;
- il segnale trasmesso da un host raggiunge tutti gli altri host;
- se due host trasmettono insieme, i segnali possono sovrapporsi;
- se si interrompe il cavo principale, la rete si blocca;
- su tratte lunghe possono servire repeater per compensare l'attenuazione;
- oggi non si usa quasi piu' nelle LAN per sicurezza, collisioni e bassa robustezza.
Anello
Ogni host è collegato al precedente e al successivo, formando un circuito chiuso.
- i dati passano da un nodo all'altro;
- può essere previsto un secondo anello di riserva;
- storicamente usata in alcune LAN;
- nelle MAN può essere utile per motivi di ridondanza.
Stella
Tutti gli host sono collegati a un apparato centrale, di solito uno switch.
- un guasto a un singolo cavo non ferma tutta la rete;
- è semplice aggiungere o spostare dispositivi;
- richiede più cavi rispetto al bus;
- l'apparato centrale è un punto critico.
Stella estesa o albero
È formata collegando più stelle in modo gerarchico.
- si adatta bene a edifici, scuole, aziende e campus;
- organizza la rete in livelli come accesso, distribuzione e core;
- è scalabile e ordinata;
- è molto diffusa nelle LAN moderne.
Maglia completa
Ogni nodo è collegato direttamente a tutti gli altri nodi.
- massima tolleranza ai guasti;
- molti percorsi alternativi;
- numero di collegamenti molto elevato;
- adatta solo a pochi nodi strategici, per esempio in alcune WAN.
Maglia parziale
Solo alcuni nodi sono collegati direttamente tra loro.
- costa meno della maglia completa;
- mantiene percorsi alternativi;
- offre un buon compromesso tra affidabilità e costo;
- è frequente nelle reti geografiche.
Broadcast e collisioni nelle topologie
Quando si studia una topologia non basta guardare la forma dei collegamenti. Bisogna chiedersi anche come circolano i frame: a un solo host, a un gruppo, oppure a tutti gli host della LAN.
Unicast
Il frame è destinato a un solo indirizzo MAC. È il caso normale di una comunicazione tra due host, per esempio da PC1 a PC2.
Multicast
Il frame è destinato a un gruppo di host. Non è per tutti, ma nemmeno per un solo dispositivo.
Broadcast
Il frame è destinato a tutti gli host della LAN. In Ethernet l'indirizzo MAC di
broadcast è FF:FF:FF:FF:FF:FF; una richiesta ARP funziona così.
Dominio di broadcast
Il dominio di broadcast è l'insieme dei dispositivi che ricevono lo stesso frame broadcast. In una LAN con uno switch, senza VLAN, il broadcast raggiunge tutti gli host collegati a quello switch.
Un router ferma il broadcast di livello 2: se PC1 invia una richiesta ARP nella propria LAN, gli host dell'altra LAN non la ricevono. Anche le VLAN separano i broadcast: ogni VLAN forma un proprio dominio.
Nella topologia a bus bisogna distinguere bene due idee: il segnale fisico viene ricevuto da tutti gli host collegati al cavo, ma la trama viene accettata solo dall'interfaccia che riconosce il proprio MAC come destinatario. Gli altri host leggono l'intestazione e scartano la trama.
Dominio di collisione
Il dominio di collisione è la parte di rete in cui due trasmissioni simultanee possono sovrapporsi sullo stesso mezzo fisico. Questo problema riguarda soprattutto reti a bus, hub e collegamenti Ethernet half-duplex.
Esempio sulla topologia a bus
Nel bus tutti i PC condividono lo stesso cavo. Se PC1 trasmette verso PC2 e quasi nello stesso istante PC3 trasmette verso PC4, i due segnali viaggiano sullo stesso mezzo.
Quando i segnali si sovrappongono, nessuno dei due frame è più leggibile: si ha una collisione. Nelle vecchie Ethernet half-duplex questo caso veniva gestito con CSMA/CD: i nodi interrompevano la trasmissione, aspettavano un tempo casuale e riprovavano.
| Scenario | Dominio di collisione | Dominio di broadcast |
|---|---|---|
| Bus o hub | uno solo: tutti condividono lo stesso mezzo | uno solo |
| Switch senza VLAN | uno per ogni collegamento verso una porta dello switch | uno solo |
| Due LAN collegate da router | dipende dagli apparati presenti nelle singole LAN | due: il router non inoltra il broadcast Ethernet |
| Switch con due VLAN | uno per ogni collegamento verso una porta dello switch | due: una VLAN, un dominio di broadcast |
Esercizio: collisioni e broadcast
Osserva gli scenari e indica quanti domini di collisione e quanti domini di broadcast sono presenti. Poi spiega quale apparato cambia il risultato.
Scenario A - Hub
Tutti i PC condividono lo stesso apparato di livello 1.
Scenario B - Switch
Ogni PC è collegato a una porta diversa dello switch.
Scenario C - Due LAN e router
Il router collega due reti locali distinte.
Scenario D - Switch con VLAN
Lo stesso switch separa logicamente due gruppi di porte.
Prova prima a rispondere senza guardare la tabella. Poi confronta il risultato.
| Scenario | Domini di collisione | Domini di broadcast | Perché |
|---|---|---|---|
| 4 PC collegati a un hub | 1 | 1 | l'hub ripete il segnale su tutte le porte |
| 4 PC collegati a uno switch, senza VLAN | 4 | 1 | ogni porta dello switch isola il collegamento, ma il broadcast resta nella LAN |
| 2 LAN collegate da un router | dipende dagli apparati nelle LAN | 2 | il router non inoltra i broadcast di livello 2 tra reti diverse |
| Uno switch con due VLAN | uno per collegamento attivo | 2 | ogni VLAN è un dominio di broadcast separato |