Elementi di base della rete Internet (parte 1)

Indice

1. La rete delle reti: Internet
2. Cosa si nasconde sotto alla nuvola?
3. Elementi base di Internet: host, router e connessioni
4. Indirizzo IP
5. DHCP
6. Come funziona una Rete domestica

La rete delle reti: Internet

LA RETE DELLE RETI: INTERNET
Internet è una rete globale che connette tra loro milioni di computer e consente la
comunicazione tra aziende, utenti privati, scuole ed enti governativi in tutto il
mondo; può essere definita come una grande rete di reti.
Internet è un'unica rete virtuale:
Internet: una unica rete virtuale
Una collezione di migliaia di reti sparse in tutto il mondo che comunicano tra loro
attraverso un unico linguaggio: il protocollo TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol).
Internet = Interconnected Network
Definizione: Internet è un sistema globale di reti di computer
interconnesse.

Cosa si nasconde sotto alla nuvola?

Partiamo da un insieme di reti di computer, di differenti topologie, e
colleghiamole tra loro tramite dispositivi di rete chiamati router, per arrivare a
capire il funzionamento di base di Internet.
Reti di computer
HOST
ROUTER
Perché
"instradano" i
messaggi
Le reti possono
essere collegate
fra loro
R.Polillo - Marzo 2014Internet: una rete di reti
R.Polillo - Marzo 2014
Internet: una unica rete virtuale
HOST
ROUTER
R.Polillo - Marzo 2014

Elementi base di Internet: Host, Router e Connessioni

Server
Router
Client
?
Una rete è costituita da nodi e connessioni. Per meglio comprendere il
funzionamento di Internet prendiamo in considerazione due tipologie di base
di un nodo, cioè host e router.

Host

In Internet tutti i computer collegati alla rete sono chiamati host,
indipendentemente dalla loro dimensione, potenza di calcolo, capacità di
archiviazione o servizio che offrono. Sono pertanto host i PC, gli smartphone,
i tablet, le stampanti, i server , le tv smart etc ...Di solito ci sono due tipi di host
Client e Server
Server
Client PC
servizio
rete
Clients
ricevono
servizi
Servers
forniscono
servizi
Esistono host con funzione di client.
Esistono host con diverse funzionalità di server a seconda di come vengono
installati e configurati da un sistemista su computer server.
Fra i principali tipi di server si distinguono:

• File Server
• Database Server
• FTP server (File Transfer Server )
• Web Server
• Application Server
• Mail Server
• Game Server

Router

Il router è il dispositivo cardine della rete Internet che collega più reti e
gestisce il traffico dati. La funzione principale di un router (tradotto dall'
'inglese 'instradatore') è quella di inoltrare i pacchetti verso la destinazione
corretta.
Per determinare il percorso che i pacchetti devono attraversare, il router
agisce secondo algoritmi ( algoritmi di routing) che si basano sulle proprie
tabelle di instradamento (tabelle di routing): Questi algoritmi scelgono ipercorsi di connessione più veloci od economici, a seconda di come sono
stati programmati.
In pratica un router è un computer di commutazione che prende parte al
collegamento in una rete a commutazione di pacchetto, come ad esempio la
rete Internet, instradando i pacchetti di dati verso il relativo computer di
destinazione, servendosi in un indirizzo IP di un protocollo. (vedi cap. 4)

Connessioni

Linee di trasmissione, che possono essere:

• cablate: in rame o fibra ottica per collegamenti elettromagnetici o ottici)
• wireless: wifi, parabole, ...

Esempio di reti connesse in Internet

Indirect
Delivery
(Internet)
Internet
#3
Host
LH2
Router
R1
Router
R2
GUL
Host
LH2
#1
#2
Router
RR1
LAN
Switch
Host
LH3
Direct
Delivery
Host
LH4
Server
LS1
Indirect
Delivery
(Local)
Server
RS1
Server
RS2
Local Network
Remote Network

Indirizzo IP

Un indirizzo IP ( Internet Protocol Address) è un identificatore numerico
univoco che viene assegnato a ogni dispositivo connesso a una rete Internet.
Questo indirizzo, associato all'indirizzo MAC del dispositivo, consente di
identificare in modo univoco l'interfaccia di rete all'interno di Internet e
permette il corretto instradamento dei dati da e verso il dispositivo. Quindi gli
indirizzi IP sono necessari per permettere ai dispositivi di comunicare tra loro
su Internet.
Esistono due versioni di indirizzi IP:

• IPv4 (Versione 4): È il formato più comune ed è composto da 4 numeri
  decimali separati da punti, ad esempio: 192. 168.1.1. Ogni numero
  va da 0 a 255 (infatti occupa un Byte), quindi ci sono circa 4,3 miliardi
  di indirizzi possibili. Tuttavia, a causa dell'ampio utilizzo di dispositivi
  connessi alla rete, gli indirizzi IPv4 stanno cominciando a scarseggiare.
• IPv6 (Versione 6): È una versione più recente, progettata per risolvere la
  scarsità di indirizzi di IPv4. È composta da 8 gruppi di 4 caratteri
  esadecimali, separati da due punti, ad esempio:
  2001 : 0db8 : 85a3 : 0000 : 0000 : 8a2e : 0370 : 7334.
  Gli indirizzi IP si dividono in due categorie principali:
• Indirizzi pubblici: Sono visibili su Internet e vengono assegnati dal
  provider. Ogni dispositivo connesso a Internet ha un indirizzo IP
  pubblico (ad esempio, il tuo computer, server web, ecc.).
• Indirizzi privati: Sono utilizzati in reti locali (LAN) e non sono visibili su
  Internet. Ad esempio, l'indirizzo IP tipico di una rete locale è
  192.168.1.1 ,possiamo così arrivare a collegare fino a 255 dispositivi
  all'interno della stessa rete locale.
  Normalmente gli host hanno un'unica interfaccia di rete (che e collegata al
  modem-router della LAN locale). Invece i router che collegano più linee (
  hanno due interfacce di rete e quindi almeno due ip. Per esempio,
  banalmente i router delle nostre case hanno due interfacce di rete, una per la
  LAN, detta gateway (tipicamente con indirizzo IP 192.168.1.1) e una verso la
  centrale telefonica (verso ISP).

342
W
A
ESTERNO
INTERNO
MODEM
ROUTER
IP
PUBBLICO
IP
PRIVATO
L
A
JEZ
E' importante quindi rimarcare che l'indirizzo IP non si riferisce all'host in
quanto tale, ma alla sua interfaccia di rete.
Differenza tra IP Statici e Dinamici

• Indirizzo IP Statico: Un indirizzo che non cambia mai. È configurato
  manualmente e viene assegnato in modo permanente a un dispositivo.
  . Indirizzo IP Dinamico: Viene assegnato automaticamente tramite
  DHCP e può cambiare nel tempo, ad esempio se il dispositivo si
  disconnette e si ricollega alla rete.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Il DHCP è un protocollo di rete che permette ai dispositivi di ottenere
automaticamente un indirizzo IP quando si connettono a una rete.
Come avviene l'assegnazione di un indirizzo IP da parte del DHCP?
L'assegnazione di un indirizzo IP avviene in questo modo:

1. Connessione alla rete: Quando un dispositivo si collega alla rete, invia
   un messaggio di richiesta (DHCP Discover) alla rete per cercare il
   server DHCP.
2. Offerta dell'indirizzo IP: Il server DHCP, che è solitamente configurato
   sul router, risponde offrendo un indirizzo IP disponibile. Il server DHCP
   ha un "pool" di indirizzi IP che possono essere assegnati ai dispositivi.Se il router è configurato per una rete locale con indirizzi privati, offrirà
   un indirizzo del tipo 192.168.x.x.
3. Accettazione dell'indirizzo: Il dispositivo risponde accettando
   l'indirizzo IP proposto. A questo punto, il server DHCP assegna
   l'indirizzo IP al dispositivo per un periodo di tempo determinato, noto
   come "lease".
4. Configurazione della rete: Il dispositivo riceve anche altre informazioni
   necessarie, come il gateway predefinito (l'indirizzo IP del router) e i
   server DNS (per risolvere i nomi di dominio in indirizzi IP).

Come funziona una Rete domestica

In una rete domestica, è il router di casa che funge da server DHCP.
Quando un dispositivo si connette alla rete (sia via Wi-Fi che via cavo
Ethernet), il router assegna automaticamente un indirizzo IP al dispositivo
tramite il protocollo DHCP.
Il router domestico è progettato per semplificare la gestione della rete, in
modo che i dispositivi possano connettersi senza richiedere una
configurazione manuale degli indirizzi IP. In una rete domestica, l'uso di
DHCP rende la gestione molto più facile rispetto all'assegnazione statica
degli indirizzi IP (che richiederebbe di configurare ogni dispositivo
manualmente).
Inoltre, i router domestici di solito assegnano gli indirizzi IP dinamicamente, il
che significa che ogni volta che un dispositivo si connette alla rete, potrebbe
ricevere un indirizzo IP diverso, a meno che tu non abbia configurato un IP
statico per determinati dispositivi (ad esempio, per un server o una
stampante).
Quando più dispositivi sono collegati al router di casa e comunicano tra loro,
si trovano all'interno di una LAN (Local Area Network), cioè una rete
locale. Questo significa che la comunicazione tra i dispositivi avviene
direttamente attraverso il router, senza bisogno di passare su Internet, a
meno che non sia richiesto l'accesso a risorse esterne.
Come funziona nel dettaglio?

1. Dispositivo si connette alla rete: Ad esempio, se il tuo smartphone si connette al
   Wi-Fi di casa, o se un computer è collegato via cavo Ethernet, il dispositivo invia una
   richiesta DHCP per ottenere un indirizzo IP.
2. Il router riceve la richiesta: Il router di casa, che funge da server DHCP, riceve
   questa richiesta e verifica se ci sono indirizzi IP disponibili nella sua pool di indirizzi
   (un insieme di indirizzi IP che il router ha configurato per l'assegnazione dinamica).
3. Il router invia un'offerta: Il router risponde al dispositivo con un'offerta, che include
   un indirizzo IP disponibile, il gateway predefinito (generalmente l'indirizzo del router)
   e i server DNS.
4. Il dispositivo accetta l'offerta: Il dispositivo accetta l'offerta e invia una richiesta di
   conferma al router.
5. Il router conferma l'assegnazione: Una volta che il dispositivo accetta, il router
   assegna effettivamente l'indirizzo IP e comunica che la connessione è avvenuta con
   successo.
   Questo processo avviene in modo automatico, quindi l'utente non ha bisogno
   di configurare manualmente l'indirizzo IP per i dispositivi in rete.