Rete Internet: definizione, tipologie e architetture di rete

La Rete Internet

Tra tutte le reti esistenti, quella più grande, e al tempo stesso la più importante, è la rete Internet. Internet è una rete di comunicazione alle quale tutti possono accedere attraverso specifici dispositivi. Un sistema che consente l'interconnessione globale tra reti di telecomunicazione e informatiche di natura differente e che viene resa possibile attraverso una suite di protocolli di rete che prende il nome di TCP- IP. Essi disciplinano la comunicazione dei dati. La parte TCP si occupa delle modalità attraverso le quali i dati viaggiano nella rete. L'indirizzo IP invece definisce come quei dati devono giungere ai dispositivi che ne fanno richiesta e come da questi devono essere interpretati. Per permettere la comunicazione in Internet vengono utilizzati degli indirizzi IP esterni assegnati automaticamente dal provider Internet. I gestori privati che forniscono il servizio di connettività a Internet alle utenze private, si chiamano Internet Service Provider. La rete degli Internet Service Provider è organizzata gerarchicamente ed utilizza collegamenti veloci in fibra ottica per garantire la connettività a livello fisico.

Origini e Sviluppo di Internet

Internet ha origine come rete militare durante il periodo della Guerra Fredda. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti aveva creato un sistema di collegamento tra quattro importanti elaboratori militari, in modo che, se per un attacco atomico le linee telefoniche tradizionali fossero state distrutte, ci fosse unsistema di collegamento alternativo. Il nome di questa rete era ARPANET. ARPANET continuò ad espandersi anche oltre l'Atlantico. Quando le esigenze militari vennero meno, intorno al 1983, Il Ministero della Difesa lasciò tutto l'apparato di collegamento alle più importanti università per agevolare la diffusione delle informazioni scientifiche e per poter ottimizzare tutte le risorse di calcolo a disposizione. È la nascita di Internet. Il successo di Internet è basato sul modo semplice ed efficace che hanno gli utenti per accedere alle informazioni: l'utilizzo delle pagine ipertestuali, il WWW. Infatti, alla fine degli anni 80 il CERN (Centro Europeo per le Ricerche Nucleari) di Ginevra, mette a punto il WWW (World Wide Web). Il WWW consiste nell'organizzazione delle informazioni in modo ipertestuale; dal 1994 l'utilizzo del WWW, assieme alla diminuzione dei costi di accesso ed utilizzo della rete, ha permesso un incremento esponenziale nella diffusione di internet. L'era Internet, nata all'inizio degli anni novanta, sta compiendo passi da gigante fino ad oggi. Essa rappresenta, nella storia della comunicazione, una svolta decisiva e un grande passo in avanti non solo nel settore della tecnologia ma anche nell'evoluzione sociale e culturale della comunità globale.

Struttura Tecnica di Internet

Internet è formata oggi da centinaia di milioni di computer collegati tra loro. Per questo motivo viene identificata come una "rete globale" in grado di interconnettere per l'appunto diversi dispositivi sparsi in tutto il mondo. Sotto il profilo strettamente tecnico, internet è vista come una complessa interconnessione di nodi con funzionalità di ricetrasmissione tramite collegamenti trasmissivi di vario tipo, i quali consentono l'interconnessione da estremo a estremo (il cosiddetto end to end) di un agente umano o automatico a un altro agente. Il dispositivo terminale connesso viene chiamato in inglese "host", ossia ospite. È invece denominata "link" la struttura che collega i vari host. Sulla rete internet viaggiano i cosiddetti pacchetti dati, i quali costituiscono l'unità minima di informazione e sono definiti come una sequenza finita e distinta di dati trasmessa su una rete di comunicazione. Ciascun host è identificato da un indirizzo IP, il quale può essere statico o dinamico. Le informazioni da fruire sono presenti sui server, raggiungibili sotto l'indicazione mnemonica fornita da quello che viene comunemente identificato come URL, acronimo di Uniform Resource Locator. La conversione da indirizzo URL a indirizzo IP, necessaria per immettere le informazioni nei nodi di commutazione, è fornita invecedal DNS, acronimo di Domain Name System. (mentre la comunicazione tra client e server si instaura in seguito alla definizione dei cosiddetti socket in cui oltre agli indirizzi IP di client e server vengono specificate anche le cosiddette porte coinvolte nel servizio di comunicazione da espletare).

Domain Name System (DNS)

La difficoltà di ricordare indirizzi numerici viene superata grazie all'aiuto del Domain Name System che consente di tradurre nomi associati ai singoli elaboratori nel corrispondente indirizzo IP. Il DNS è in pratica una tabella che viene costantemente aggiornata dai gestori delle reti che, ogni volta che creano un nuovo indirizzo IP, comunicano il nome con cui potrà essere raggiunto dagli utenti di Internet. Esempi di nomi nel DNS sono matematicamente.it, giochi online.com, ecc. In pratica sono gli URL dei siti. Quindi, il nome di dominio pippo.pluto.it potrebbe corrispondere a 148.102.214.8. Ogni network provider deve avere un dispositivo, detto router, che si occupa di ricevere i dati dall'utente e di fornirli al destinatario scegliendo il percorso ottimale; per far ciò si utilizza il DNS per conoscere le corrispondenze fra indirizzi IP e URL dei vari elaboratori della rete.

TCP-UDP-IP e Tecniche di Commutazione

Dal punto di vista trasmissivo e informativo ciò che viaggia in Internet sono i pacchetti dati, che costituiscono l'unità minima di informazione in questo vasto sistema di comunicazione. Tali pacchetti viaggiano nei link e nodi interni di rete usando una tecnica di commutazione nota come commutazione di pacchetto che consente di condividere più di un possibile cammino piuttosto che fare uso di un percorso unico dedicato e fisso come accade invece nella classica commutazione di circuito della rete telefonica. In pratica i pacchetti dati di una comunicazione che viaggiano da un host all'altro non seguono percorsi di instradamento predefiniti, ma quelli più congeniali nel preciso momento di attraversamento in base alla disponibilità fisica di collegamento dei link della rete e/o alle condizioni di congestione della rete stessa. Di conseguenza i pacchetti di una stessa comunicazione possono seguire percorsi diversi verso lo stesso destinatario. In sostanza un pacchetto dati iniziale (payload) che parte a livello applicativo da un host attraversa verticalmente dall'alto al basso tutti i vari strati protocollari che aggiungono al pacchetto stesso, in una procedura detta di imbustamento, via via informazioni aggiuntive (header) in una struttura di informazioni di servizio (overhead); quando il pacchetto totale così ottenuto, una volta trasmesso a livello fisico sul mezzo trasmissivo, raggiunge la destinazione, ovvero viene ricevuto, avviene uno spacchettamento inverso dal basso verso l'alto e ogni livello legge e elabora le informazioni del rispettivo header. La collezione di protocolli su cui si basa Internet è più versatile e funzionale rispetto alla pila ISO/OSI e si compone di solo 3 strati. L'Internet protocol Suite non specifica il livello fisico e il collegamento; prevede l'utilizzo dei protocolli IP per il livello rete (livello 3) e TCP come protocollo principale del livello trasporto (livello 4).The OSI Model The TCP/IP Model

• 7 Application DHCP, DNS, FTP, HTTP, HTTPS, POP, SMTP, SSH, etc ...
• 6 Presentation Application
• 5 Session
• 4 Transport TCP UDP Transport
• 3 Network IP Address: IPv4, IPV6 Internet
• 2 Link MAC Address Network Access
• 1 Physical Ethernet cable, fibre, wireless, coax, etc ...

Protocolli Fondamentali della Suite Internet

I protocolli più importanti di tale suite, cioè quelli che garantiscono l'interoperabilità e il buon funzionamento tra le diverse sottoreti, sono il Transmission Control Protocol (Protocollo di Controllo di trasmissione dati, TCP), l'User Datagram Protocol (UDP) e l'Internet Protocol (Protocollo Internet, IP): il primo ha funzionalità di controllo di trasmissione, il secondo di inoltro semplice, il terzo ha funzionalità di indirizzamento/instradamento nei nodi interni di commutazione.

• I servizio TCP (di livello 4, trasporto) è di tipo connection-oriented (tra mittente e destinatario viene instaurata una connessione prima di procedere alla trasmissione dei dati). Fornisce un controllo sulla congestione della rete regolando la quantità dei dati trasmessi istante per istante per impedire di sovraccaricare la rete. Con controllo di flusso il trasmettitore invia tanti dati quanti il ricevitore è in grado di ricevere. Controllo d'errore, in caso di errori o perdita dei dati questi ultimi vengono ritrasmessi.
• Il servizio UDP (di livello 4, trasporto) è di tipo connectionless (invio i dati senza aver instaurato una connessione con il destinatario). Questo servizio non è affidabile in quanto non fornisce garanzie riguardo alla corretta ed effettiva consegna dei messaggi (chiamati datagram), non esegue alcun tipo di controllo di flusso e congestione.
• L'IP (di livello 3, rete) si occupa della multiplazione dei pacchetti, ovvero scrittura e lettura degli indirizzi IP del mittente e del destinatario. Il suo sistema di trasmissione è best-effort, ovvero fa il possibile perché i pacchetti giungano a destinazione ma non offre alcun tipo di garanzia e controllo d'errore, controlla solo che gli indirizzi non siano danneggiati. Viene anche implementato il TTL (Time To Live) ovvero il tempo di vita del pacchetto espresso in numero massimo di router che il pacchetto può attraversare prima di essere scartato.

Servizi e Indirizzamento IP

I servizi offerti da rete Internet sono molti; tra questi c'è la posta elettronica, I'FTP (File Transfert Protocol), i newsgroup, la chat, face book, Telnet. IPV4: Con IPv4, ogni pacchetto ha un indirizzo di origine a 32 bit e un indirizzo di destinazione a 32 bit nell'intestazione di livello 3. Questi indirizzi vengono utilizzati nella rete dati con modelli binari. All'interno dei dispositivi, è applicata la logica digitale per la loro interpretazione. Per noi, una stringa di 32 bit è difficile da interpretare e ancor più da ricordare. Pertanto, si rappresenta gli indirizzi IPv4 utilizzando il formato Dotted Decimal. I modelli binari che rappresentano indirizzi IPv4 sono espressi separando ogni byte del modello binario, chiamato ottetto, con un punto. Si chiama un ottetto perché ogni numero decimale rappresenta un byte o 8 bit. Ad esempio, l'indirizzo: 10101100000100000000010000010100 è espresso in Dotted Decimal come: 172.16.4.20