Cablaggio strutturato · Algoritmi di routing · Modello OSI e TCP/IP · Indirizzi IP · Subnetting e CIDR
L'azienda moderna si caratterizza per due esigenze fondamentali: la dinamicità (le necessità di dati ed energia cambiano nel tempo) e l'eterogeneità (convivono segnali diversi come fonia, dati, allarmi, video, ecc.). Il cablaggio strutturato nasce per rispondere a queste esigenze.
Il cablaggio è vincolato a un'applicazione specifica e difficile da modificare.
Richiede canalizzazioni separate che occupano spazio fisico considerevole.
La gestione e l'aggiornamento dell'impianto risultano complessi e costosi.
La duplicazione delle infrastrutture per ogni tipo di segnale aumenta notevolmente i costi.
La topologia standard è a stella gerarchica su tre livelli. Ogni livello è subordinato al precedente, formando un albero di distribuzione del segnale.
Il permutatore principale, unico per tutto il comprensorio. Da qui partono i cavi di dorsale verso gli altri edifici. Comprensorio = max 3000 m, 1.000.000 m², 50.000 persone.
Un armadio per ogni edificio. Distribuisce i cavi di dorsale ai vari piani dell'edificio.
Un armadio per ogni piano. Da qui i cavi raggiungono le singole prese utente (TO).
La presa a muro (RJ45 o SC per fibra). Il collegamento tra TC e TO è di max 90 m; dalla TO alla postazione lavoro max 3 m. Ogni postazione ha 2 prese (una dati, una fonia).
Il permutatore (o patch panel) è un dispositivo passivo che termina i cavi fissi (sul retro) e permette di collegarli con cavi volanti (sul davanti), detti patch cord (PC) tra permutatori o equipment cord (EC) tra permutatore e apparato attivo.
I permutatori sono ospitati all'interno di armadi rack, insieme agli apparati attivi (switch, modem, alimentatori). I cavi vengono numerati, fascettati con cura (senza stringere troppo per non degradare il segnale) e legati ai montanti del rack.
Le dorsali sono i cavi di collegamento tra i vari livelli della gerarchia. Si usano cavi in fibra ottica (tipo loose, idonei per interno ed esterno), con protezione antiroditore, posati in canalizzazioni dedicate. Esistono due tipi:
Standard americano del 1991 per edifici commerciali. Definisce la topologia stellare gerarchica, i tipi di cavi, le distanze massime e le regole di test. Validità dell'impianto: 10 anni.
Standard internazionale (1994) per edifici commerciali. Simile all'EIA/TIA ma con nomenclatura diversa (CD, BD, FD) e introduce il Consolidation Point (CP) per gli open space.
Standard europeo derivato dall'ISO/IEC 11801. In Italia si aggiungono normative locali: sicurezza (626), antincendio, privacy, normative ambientali.
| Caratteristica | EIA/TIA 568 A/B | ISO 11801 | EN 50173 |
|---|---|---|---|
| Cavi rame | UTP 4 coppie, 100Ω, PVC | UTP 4 coppie, 100/200Ω, zero-alogeni; FTP/STP opzionale | UTP 4 coppie, 100-200Ω, zero-alogeni; STP opzionale |
| Raggio curvatura dorsale | > 10 × diametro | > 6 × diametro | > 6 × diametro |
| Raggio curvatura orizzontale | > 4 × diametro | > 4 × diametro | > 4 × diametro |
| Attenuazione massima | 23,2 dB a 100 MHz | 23,6 dB a 100 MHz | 23,6 dB a 100 MHz |
Il livello Network deve:
Sapere come sono interconnessi i nodi della rete.
Determinare il cammino migliore verso la destinazione (routing).
Controllare la quantità di dati in transito per evitare congestioni.
Gestire la comunicazione tra reti diverse (protocolli, indirizzi, frammentazione).
Ogni router mantiene una tabella di instradamento con le informazioni sui percorsi. Ogni riga (entry) contiene almeno:
| Campo | Descrizione |
|---|---|
| Rete di destinazione | L'indirizzo della rete verso cui instradare |
| Subnet mask | La maschera associata all'indirizzo di destinazione |
| Interfaccia di uscita | La porta del router da cui uscire per raggiungere la destinazione |
| Next Hop | L'indirizzo del prossimo router lungo il percorso |
| Costo/Metrica | Un valore numerico che indica la "preferibilità" del percorso |
0.0.0.0 / 0.0.0.0.
Ogni router conosce solo i propri vicini diretti. Periodicamente invia ai vicini il suo "vettore distanza", cioè una lista di (destinazione → costo). Ogni nodo aggiorna la tabella se riceve un'informazione migliore di quella già memorizzata. Il processo si ripete finché tutta la rete converge.
Le metriche usate per calcolare il "costo" possono essere: Ritardo Banda Hop Count
A differenza del Distance Vector, ogni router ha una visione completa della topologia di rete. Tutti i nodi condividono le stesse informazioni tramite pacchetti LSP (Link State Packet). Con il database completo, ogni router calcola autonomamente il percorso più breve usando l'algoritmo di Dijkstra (SPF – Shortest Path First).
Le reti WAN sono suddivise in Sistemi Autonomi (AS), ciascuno identificato da un numero ASN (es. TIM = AS12874). All'interno di un AS i router comunicano con protocolli IGP; per comunicare tra AS diversi si usano protocolli EGP tramite router di confine (Border Router).
Routing Information Protocol. Invia tutta la tabella ogni 30 secondi. Limite: 15 hop. Semplice ma lento a convergere e rumoroso.
Open Shortest Path First. Usa pacchetti LSA, algoritmo di Dijkstra. Scalabile, convergenza rapida. Standard più usato nelle LAN enterprise.
IGRP è proprietario Cisco (distance vector). ISIS è un protocollo link state usato principalmente dai grandi ISP.
BGP è l'unico protocollo EGP attualmente usato su Internet. Funziona come Path Vector: invece di comunicare il numero di hop, condivide l'intero percorso di AS da attraversare per raggiungere una destinazione. Questo risolve due problemi fondamentali:
[AS200, AS100] → riconosce se stesso → scarta| Protocollo | Tipo | Aggiornamenti | Metrica principale | Limite |
|---|---|---|---|---|
| RIP | Distance Vector | Intera tabella ogni 30 s | Hop count | Max 15 hop |
| OSPF | Link State | LSA al cambio + Hello ogni 10 s | Costo del link | Reti grandi |
| BGP | Path Vector | Solo a variazione + keepalive ogni 60 s | Percorso AS + policy | Solo tra AS |
Il modello OSI (Open Systems Interconnection) è stato sviluppato negli anni '70 dalla ISO con lo scopo di fornire un riferimento comune per l'interconnessione di sistemi informatici di aziende diverse. Non definisce protocolli specifici, ma uno schema concettuale a 7 livelli.
TCP/IP nasce da Arpanet, progetto del DoD americano per una rete resiliente. A differenza di OSI, TCP/IP include i protocolli reali, specificati tramite documenti RFC (Request For Comments). Ha 4 livelli invece di 7.
| Livello TCP/IP | Equivale a OSI | Funzione | Protocolli |
|---|---|---|---|
| Applicazione | 7+6+5 | Servizi per l'utente finale | HTTP, FTP, SMTP, DNS, TELNET |
| Trasporto | 4 | Comunicazione end-to-end tra processi | TCP, UDP |
| Internet | 3 | Routing, indirizzamento logico, connectionless | IP, ICMP, ARP |
| Network Access | 2+1 | Accesso al mezzo fisico, rilevazione errori | Ethernet, Wi-Fi, ecc. |
192.168.1.20. Non identifica un host, ma una interfaccia di rete: un router con 3 interfacce ha 3 indirizzi IP diversi.
Primo bit = 0 → primo ottetto da 1 a 127. Struttura: [rete 8 bit] [host 24 bit]. Solo 2⁷ = 128 reti possibili, ciascuna con 2²⁴−2 = 16.777.214 host. Esempio: 10.3.5.6
Primi 2 bit = 10 → primo ottetto da 128 a 191. Struttura: [rete 16 bit] [host 16 bit]. 2¹⁴ = 16.384 reti, ciascuna con 2¹⁶−2 = 65.534 host. Esempio: 172.16.5.6
Primi 3 bit = 110 → primo ottetto da 192 a 223. Struttura: [rete 24 bit] [host 8 bit]. 2²¹ reti possibili, ciascuna con 2⁸−2 = 254 host. Esempio: 192.168.1.6
Classe D (224–239): riservata al multicasting. Classe E (240–255): riservata per usi futuri. Non assegnabili ai normali host.
2n − 2.
Gli indirizzi pubblici sono univoci su tutto Internet e assegnati dalla ICANN. Poiché gli indirizzi IPv4 (2³² ≈ 4 miliardi) non bastano, sono stati riservati range privati (RFC 1918), non instradabili su Internet:
| Classe | Range privato |
|---|---|
| Classe A | 10.0.0.0 – 10.255.255.255 |
| Classe B | 172.16.0.0 – 172.31.255.255 |
| Classe C | 192.168.0.0 – 192.168.255.255 |
Gli host con IP privato si collegano a Internet tramite un proxy server o un router NAT (Network Address Translation), che traduce l'IP privato in uno pubblico.
Univoco a livello mondiale, assegnato dalla ICANN. Usato da server e infrastrutture che devono essere sempre raggiungibili allo stesso indirizzo.
Cambia a ogni connessione. Assegnato dagli ISP tramite DHCP. Permette di riutilizzare gli stessi indirizzi per più utenti in momenti diversi.
Configurato manualmente dall'amministratore di rete per dispositivi fissi (server, stampanti).
Assegnato dal router locale via DHCP. L'indirizzo torna disponibile quando il dispositivo si disconnette.
Il 3 febbraio 2011 la ICANN ha esaurito gli ultimi blocchi IPv4. La soluzione è IPv6: indirizzi a 128 bit (invece di 32), scritti come 8 gruppi di 4 cifre esadecimali separati da :. Es: 3ffe:0000:0000:2f3b:02aa:00ff:fe28:0001. Il numero totale di indirizzi è 2¹²⁸ ≈ 3,4 × 10³⁸. Non esistono più le classi, permettendo maggiore flessibilità.
Il livello trasporto è il primo livello end-to-end: collega direttamente i processi applicativi su host remoti, senza coinvolgere i nodi intermedi della rete.
Più applicazioni girano contemporaneamente sullo stesso host. Il livello trasporto deve distinguere i dati di ciascuna applicazione. Questo avviene tramite:
IP + PORTA = SOCKET. Identifica univocamente un processo su un host. Una connessione tra due computer è identificata da due socket: il socket del mittente e il socket del destinatario.
| Range di porte | Tipo | Uso |
|---|---|---|
0 – 1023 | Well-known ports | Riservate a servizi standard (HTTP=80, FTP=21, SMTP=25, DNS=53). Assegnate dallo IANA. |
1024 – 49151 | Porte registrate | Usate da alcuni servizi o disponibili per i client. |
49152 – 65535 | Porte dinamiche/private | Assegnate liberamente dai processi applicativi (es. un browser quando apre una connessione). |
La maggior parte dei servizi Internet si basa su questa architettura: il server è in ascolto su una porta well-known (es. porta 80 per HTTP); il client apre una connessione usando una porta libera casuale (es. 52300) e comunica con il server. Per rispondergli, il server usa la porta del client che ha ricevuto nella richiesta.
La subnet mask è una sequenza di 32 bit con tutti gli 1 a sinistra e tutti gli 0 a destra (non può avere 0 tra gli 1). Serve a separare la parte di rete dalla parte di host in un indirizzo IP. Si ottiene l'indirizzo di rete con un AND bit a bit tra IP e mask.
195.32.69.2 — Mask: 255.255.255.0195.32.69.0195.32.69.x appartengono alla stessa rete locale.
I valori validi per ogni byte della subnet mask (solo sequenze di 1 consecutivi) sono:
0 · 128 · 192 · 224 · 240 · 248 · 252 · 254 · 255
Si può abbreviare la coppia IP/mask con la slash notation: si scrive l'IP seguito da / e dal numero di bit a 1 nella maschera. Es: 192.168.1.20/24 equivale a 192.168.1.20 con mask 255.255.255.0 (24 bit a 1).
Se si usano s bit per le sottoreti e h bit per gli host:
= 2s — dove s è il numero di bit "rubati" al campo host per identificare le subnet.
= 2h − 2 — dove h è il numero di bit rimasti per gli host (−2 per indirizzo di rete e broadcast).
Introdotto nel 1993 (RFC 1519), il CIDR elimina la divisione rigida in classi per ridurre lo spreco di indirizzi. L'idea è assegnare blocchi contigui di indirizzi Classe C invece di un costoso indirizzo Classe B, rappresentandoli come un'unica summary route.
200.45.8.0 a 200.45.13.0) = 6 × 254 = 1.524 host. Con mask 255.255.248.0 (/21), tutti appartengono alla rete riassuntiva 200.45.8.0/21. Un solo record in tabella di routing rappresenta 6 reti → tabelle più snelle, router più veloci.