Principali apparati di rete

Come abbiamo già accennato e come vedremo meglio nel seguito, l’infrastruttura di rete, di qualunque tipo essa sia, si basa su determinati protocolli. Tali protocolli vengono, per

Come abbiamo già accennato e come vedremo meglio nel seguito, l’infrastruttura di rete, di qualunque tipo essa sia, si basa su determinati protocolli. Tali protocolli vengono, per così dire, implementati nel mondo reale tramite un sistema complesso formato da una serie di elementi fondamentali, come cavi e connettori, che costituiscono il cablaggio, e altre attrezzature hardware e software che compongono gli apparati di rete.
Un apparato di rete è quindi un generico dispositivo fisico (ma oggi può essere anche virtuale, ovvero completamente definito via software) che realizza determinate funzioni e protocolli di rete.

Gli apparati quindi, a seconda delle funzioni e dei protocolli che implementano, operano ad un determinato livello dello stack protocollare ISO/OSI e/o TCP/IP, che vedremo meglio più avanti.

Vediamo di seguito i principali apparati di rete e la loro collocazione nell’ambito dello stack protocollare.

Hub e Repeater
Questi apparati lavorano al livello fisico (livello 1 dello stack ISO/OSI e livello 1 dello stack TCP/IP): il repeater connette tra loro due reti, mentre l’hub connette tra loro due o più host.
Il repeater riceve un segnale in ingresso da una rete e lo ritrasmette in uscita sull’altra rete solitamente con potenza maggiore, in modo da garantire la propagazione del segnale su grandi distanze e ridurre l’attenuazione alla quale il segnale è sottoposto a causa del passaggio attraverso il mezzo trasmissivo.
Un hub riceve il segnale in ingresso in una porta e lo ritrasmette senza effettuare alcuna distinzione a tutte le altre porte, ovvero a tutti gli altri host ad esso collegati, dal momento che tale apparato non è in gradi di distinguere il destinatario del messaggio, eseguendo quindi la funzione di nodo di smistamento. L’hub è un dispositivo di rete ormai obsoleto, ed è stato sostituito dallo switch.

Figura 13: Rete a Stella con Hub
Figura 13: Rete a Stella con Hub

Bridge e Switch
Questi apparati di rete operano al livello 2 dello stack protocollare ISO/OSI, che, come vedremo, corrisponde sempre al livello 1 dello Stack TCP/IP.
A differenza di Hub e Repeater, che non operano alcuna analisi sul segnale, questi apparati agiscono sui dati (nella fattispecie sui frame, come vedremo in seguito) e sulla base di determinate condizioni sono in grado di inviare (o instradare) i dati ricevuti in ingresso verso il destinatario, al contrario ad esempio degli Hub che invece inviano il segnale ricevuto in ingresso indistintamente a tutti gli host ai quali sono collegati. Oltre ad analizzare i frame dati ricevuti in ingresso, tali dispositivi solitamente sono dotati di un proprio buffer di memoria, nel quale possono immagazzinare una certa quantità di dati, nel caso ad esempio di una congestione delle rate, in attesa di ritrasmetterli.

Il Bridge (dall’inglese “ponte”) è dotato di un certo numero di porte, sulle quali sono collegati gli host, e si occupa quindi di fare da ponte tra i vari host durante il processo di comunicazione. Quando un Bridge riceve un frame dati su una porta, lo analizza per individuare il destinatario di quel frame dati, quindi deve verificare se il destinatario si trova sullo stesso segmento di rete del mittente oppure no. Nel primo caso non inoltre il frame, in quanto essendo mittente e destinatario sullo stesso segmento i dati saranno già stati recapitati attraverso il bus di comunicazione (ad esempio il cavo). Nel secondo caso invece il Bridge si prende carico di inoltrare il frame verso il segmento di rete dove si trova il destinatario, che è collegato al Bridge stesso su una determinata porta. Infine, esiste una terza possibilità: se il Bridge non riesce ad individuare il destinatario, allora provvederà ad inoltrare il frame su tutte le porte ad eccezione di quella dalla quale ha ricevuto il dato. Si dice infatti che il Bridge effettua delle operazioni di filtraggio e inoltro dati. Per effettuare correttamente le operazioni di inoltro, il Bridge mantiene in memoria una tabella, detta Forwarding Table, nella quale sono memorizzati gli indirizzi MAC di ogni porta. Tramite questa tabella il dispositivo riesce ad individuare il destinatario del messaggio. La tabella può essere inserita manualmente dall’amministratore della rete oppure, come più spesso accade, viene costruita dinamicamente dal Bridge durante la fase di analisi dei frame nella quale il dispositivo memorizza l’indirizzo del mittente e quello del destinatario.

Lo Switch (dall’inglese “commutatore”) effettua le stesse operazioni del Bridge, ma in maniera più intelligente ed evoluta. Lo Switch si occupa di effettuare l’instradamento dei pacchetti all’interno di una LAN mediante l’analisi dell’indirizzo MAC del frame ricevuto in ingresso e quindi provvede in uscita ad inoltrarli verso le porte sulle quali è collegato il dispositivo o la rete di destinazione.

Come dicevamo lo Switch è da considerarsi a tutti gli effetti un’evoluzione del Bridge, con il quale presente diversi punti in comune ma anche numerose differenze.

Il Bridge di solito ha al massimo una decina di porte, mentre lo Switch ne gestisce senza problemi anche 48 o anche diverse centinaia nei modelli più complessi. Il Bridge tipicamente connette diversi segmenti di rete, con due rami per ogni Bridge, mentre lo Switch connette tra loro più rami di rete, ognuno dei quali costituito potenzialmente da uno o più host.

Figura 14: Rete a Stella con Switch
Figura 14: Rete a Stella con Switch

Router
Il router è un dispositivo di rete che si utilizza per consentire il collegamento reciproco tra reti anche eterogenee. Il router opera al livello 3 dello Stack ISO/OSI (livello 2 dello Stack TPC/IP) e il suo compito principale è instradare i pacchetti tra le varie reti che connette. L’instradamento di un pacchetto viene deciso sulla base delle informazioni contenute nelle tabelle di routing e in base a degli algoritmi di routing tramite i quali si tiene conto del percorso ottimale, di eventuali congestioni o interruzioni della rete.
Il router, quindi, utilizza indirizzi di livello 3 (indirizzi IP) e a differenza di dispositivi come lo switch o il bridge, che instradano i pacchetti solo a livello locale in base all’indirizzamento MAC di livello 2, o dell’hub, che ripete solo segnali fisici, esso provvede all’instradamento remoto. I Router sono dei sistemi cosiddette embedded, ovvero hanno un loro sistema operativo e vanno configurati manualmente da parte dell’amministratore di rete, per lo meno nella fase di setup iniziale. Solitamente la configurazione dei Router avviene tramite un’interfaccia grafica web based, ma è possibile anche impostarli tramite riga di comando.
Particolare attenzione va posta nell’eventuale impostazione delle tabelle di routing, sulla base delle quali il dispositivo prende le decisioni circa l’instradamento dei pacchetti in transito. Una parte delle tabelle di routing vengono impostate manualmente, dal costruttore o dall’amministratore di rete, mentre una rimanente parte, anche molto consistente, viene costruita dai Router in maniera autonoma. La costruzione delle tabelle di routing, e della topologia della rete della quale il dispositivo fa parte, viene realizzata sulla base di determinati algoritmi e di informazioni che il Router scambia con altri Router che collegano diverse reti.

Modem
Il modem è un dispositivo di rete che si occupa di gestire ricezione e trasmissione delle informazioni attraverso la comune linea telefonica analogica. Il suo nome deriva da Modulatore/Demodulatore, infatti il segnale che trasporta i dati viaggia attraverso i cavi telefonici e il modem ha il compito di modularlo e demodularlo, ovvero tradurre i segnali elettromagnetici che arrivano dalla linea analogica in segnali digitali interpretabili dal computer. Viceversa, in fase di trasmissione si occuperà di modulare i segnali digitali in segnali analogici permettendogli così di “viaggiare” sulle linee telefoniche.