Reti informatiche: cosa sono, tipologie e modelli

Quando guardiamo la partita in streaming, un film in alta definizione o, semplicemente, chattiamo con un nostro amico, stiamo usando una rete informatica.

Si tratta di un sistema che collega due o più dispositivi per la trasmissione e la condivisione di informazioni, da un telefono cellulare a un server.

La prima rete di questo genere, chiamata ARPANET, è stata creata alla fine degli anni ’60 e finanziata dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.
I ricercatori del governo condividevano le informazioni in un momento in cui i computer erano grandi e difficili da spostare.

Oggi abbiamo fatto molta strada da quel tipo di rete basilare, tanto che il mondo ruota attorno a Internet, che è una rete di reti che collega miliardi di dispositivi a livello globale.

Le organizzazioni di tutte le dimensioni utilizzano le reti per connettere i dispositivi dei propri dipendenti e le risorse condivise come le stampanti.

Ogni volta che ci connettiamo tramite una videochiamata, riproduciamo film condividiamo file, chattiamo con messaggi istantanei o semplicemente accediamo a qualcosa su Internet, una rete di computer è al lavoro.

Il computer networking è la branca dell’informatica che si occupa dell’ideazione, architettura, creazione, manutenzione e sicurezza delle reti informatiche.
È una combinazione di informatica, ingegneria e telecomunicazioni.

Cos’è una rete informatica

Da un punto di vista più ampio, una rete di computer è costruita con due blocchi di base: nodi o dispositivi di rete e collegamenti. I collegamenti collegano due o più nodi tra loro. 
Il modo in cui questi collegamenti trasportano le informazioni è definito dai protocolli di comunicazione. 

Gli endpoint della comunicazione, ovvero i dispositivi di origine e di destinazione, sono spesso chiamati porte.

Un messaggio – o codice – viene inviato mediante due tipi di tecniche di commutazione:

• di circuito, caratterizzata da un collegamento stabile tra due utenti, per tutta la durata della comunicazione;

• di pacchetto, quando più utenti inviano simultaneamente informazioni attraverso la rete, servendosi dello stesso canale trasmissivo.

Oltre alle tecniche di commutazione per mezzo delle quali il codice viene inviato, è importante fare riferimento anche ai tipi di trasmissione dei codici da una macchina all’altra, che sono essenzialmente tre:

• simplex, quando il messaggio viene inviato attraverso un solo passaggio;

• half duplex, quando la comunicazione avviene in entrambi i sensi, ma in tempi differenti;

• full duplex, quando la trasmissione avviene in entrambe le direzioni contemporaneamente.

I dispositivi o nodi di rete sono strumenti informatici che devono essere collegati in rete. Alcuni dispositivi di rete includono:

Computer, cellulari e altri dispositivi di uso comune: dispositivi finali a cui gli utenti accedono direttamente e frequentemente. Ad esempio, un’e-mail proviene dall’applicazione di posta su un laptop o un telefono cellulare.

Server: macchine in cui sono conservati dati o applicazioni che servono da cervello principale di un servizio. Tutte le richieste di attività o dati specifici arrivano ai server, che poi instradano il traffico.

Router: il routing è il processo di selezione del percorso di rete attraverso il quale viaggiano i pacchetti di dati. I router sono dispositivi che inoltrano questi pacchetti tra le reti per raggiungere la destinazione finale. Aggiungono efficienza a reti di grandi dimensioni.

Switch: i ripetitori sono per le reti informatiche ciò che i trasformatori sono per le reti elettriche: dispositivi elettronici che ricevono segnali di rete e li rafforzano. Gli hub sono ripetitori con più porte al loro interno. 

Trasmettono i dati a qualsiasi porta disponibile. I bridge sono invece hub più intelligenti, che passano i dati solo alla porta di destinazione. Uno switch è un bridge multiporta. È possibile collegare più cavi dati negli switch per consentire la comunicazione con più dispositivi di rete.

Gateway: i gateway sono dispositivi hardware che fungono da “porte” tra due reti distinte. Possono essere firewall, router o server.

Sulla base dell’intento organizzativo, le reti possono essere classificate come:

Intranet: un insieme di reti gestite e controllate da una singola entità. È generalmente il tipo di rete più sicuro, con accesso solo agli utenti autorizzati. Una intranet di solito esiste dietro il router in una rete locale.

Internet: (o internetwork) è una raccolta di più reti collegate da router e stratificate da software di rete. Questo è un sistema globale che collega governi, ricercatori, aziende, gli utenti e reti di computer individuali.

Extranet: è simile alla intranet ma con connessioni a particolari reti esterne. Viene generalmente utilizzato per condividere risorse con partner, clienti o dipendenti remoti.

Darknet: è una rete sovrapposta che funziona su Internet ed è accessibile solo da software specializzato. Utilizza protocolli di comunicazione unici e personalizzati.

Le principali tipologie di reti informatiche

In base ai requisiti di comunicazione, sono disponibili diversi tipi di connessioni di rete.
In generale, la classificazione dipende dalla copertura geografica della rete.

Ecco le principali tipologie di reti informatiche

• PAN (Personal Area Network)
• LAN (Local Area Network)
• MAN (Metropolitan Area Network)
• WAN (Wide Area Network)
• CAN (Campus Area Network)

PAN

Essendo il tipo più elementare di rete, una PAN è costituita da un modem wireless, uno o due computer, telefoni cellulari, stampanti, tablet, ecc.
Questi tipi di reti si trovano solitamente in piccoli uffici o residenze e sono gestiti da un singolo dispositivo da una persona o organizzazione.

PAN può anche essere utilizzato per comunicare tra dispositivi personali e connettersi a una rete digitale e alla stessa Internet.

LAN

La rete locale è progettata per connettere più dispositivi e sistemi di rete entro una distanza geografica limitata.
I dispositivi sono collegati utilizzando più protocolli per lo scambio di dati e servizi in modo corretto ed efficiente.

La velocità di trasmissione dei dati nella rete LAN è relativamente superiore rispetto agli altri tipi di rete, MAN e WAN.

La LAN utilizza indirizzi privati per la connettività e per lo scambio di dati tramite cavi diretti di connessione, così da ridurre gli errori e la latenza.

MAN

La Metropolitan Area Network (MAN) è un tipo di rete che copre la connessione di rete di un’intera città o di una piccola area predefinita. Questa area è collegata tramite una rete cablata e copre un’intera area cittadina o una porzione di città.

La velocità di trasmissione dei dati è relativamente elevata grazie all’installazione di cavi ottici e connessioni cablate.

WAN

La Wide Area Network (WAN) è progettata per connettere dispositivi su grandi distanze come stati o tra paesi. La connessione è wireless nella maggior parte dei casi e utilizza torri radio per la comunicazione.

La rete WAN può essere costituita da più reti LAN e MAN.

La velocità del trasferimento dei dati WAN è inferiore rispetto alle reti LAN e MAN a causa della grande distanza percorsa.
Ad ogni modo, la WAN utilizza un mezzo satellitare per trasmettere dati tra più posizioni e torri di rete.

CAN

La Campus Area Network consiste in una connessione LAN con un’area geografica limitata. I dispositivi di rete come switch, router, fibra ottica sono di proprietà di chi gestisce il campus. In genere, questi tipi di reti si trovano nelle università, nei grandi distretti scolastici o nelle piccole aziende.

Possono essere distribuiti su diversi edifici relativamente vicini tra loro, in modo che gli utenti possano condividere le risorse.

Ci sono poi altri tipi di reti specifiche:

Privata aziendale (EPN): una rete privata aziendale è una singola rete utilizzata da una grande organizzazione per connettere le sue sedi multiple.

Privata virtuale (VPN): una rete privata, che sfrutta le connessioni di una rete pubblica.

Rete cloud: tecnicamente, una rete cloud è una WAN la cui infrastruttura viene fornita tramite servizi sulla nuvola.

La topologia delle reti informatiche

La topologia di rete è un concetto utilizzato per definire e descrivere le interconnessioni tra dispositivi o elementi in una rete di infrastrutture IT.

E’ la disposizione fisica e logica dei nodi e delle connessioni.

Come abbiamo visto, i nodi includono dispositivi come switch, router e software con funzionalità di switch e router. Le topologie di rete sono spesso rappresentate come un grafico e descrivono la disposizione delle reti e la posizione relativa dei flussi di traffico.

Gli amministratori IT possono utilizzare i diagrammi della topologia di rete per determinare i posizionamenti migliori per ogni nodo e il percorso ottimale per il flusso del traffico.

Alcuni programmi per realizzare topologie sono MicrosoftVisio e Netterrain Logical.
Con una topologia di rete ben definita e pianificata, un’organizzazione può individuare più facilmente i guasti e risolvere i problemi, migliorando l’efficienza del trasferimento dei dati.

Svolge un ruolo importante nel funzionamento di una rete, questo perché la scelta della giusta topologia può aiutare ad aumentare le prestazioni, visto che una rete correttamente scelta e mantenuta aumenta l’efficienza energetica e le velocità di trasferimento dei dati.

Le topologie di rete sono classificate come fisiche o logiche.

La prima è la disposizione fisica dei nodi e delle connessioni, che includono le linee nei diagrammi che collegano i nodi, come cavi Ethernet o DSL, fibre ottiche e radio.

Le topologie di rete logiche definiscono invece come viene configurata una rete, inclusi quali nodi si connettono e come, nonché il modello di trasferimento dei dati.

Esistono diversi tipi di topologie, come le reti mesh, che collegano i nodi con le connessioni in modo che siano disponibili più percorsi tra alcuni punti della rete.

Una rete è considerata completamente meshata se tutti i nodi sono direttamente connessi a tutti gli altri nodi e parzialmente meshata se solo alcuni nodi hanno connessioni multiple con altri.
Il meshing di più percorsi aumenta la resilienza ma anche i costi.