Networking di base: come funzionano le reti

Una rete è un sistema di dispositivi interconnessi che scambiano informazioni tra loro per funzionare correttamente. Questo può includere laptop, server, smartphone e altro. I dispositivi comunicano tra loro attraverso reti speciali note come router e switch. Poiché il numero di dispositivi connessi a Internet continua a crescere, dobbiamo capire come comunicano tra loro. In questo articolo daremo un'occhiata ai diversi componenti della rete e a come lavorano insieme per permetterci di navigare sul web, inviare e-mail e altro ancora.

Esistono diversi tipi di reti, ciascuna con un grado di copertura variabile. Per cominciare, analizziamo i vari tipi di reti:

Tipi di rete:

LAN - Rete locale

Una LAN, o Local Area Network, è un tipo di rete più piccolo e limitato a un'organizzazione o a una casa. Ad esempio, il numero di dispositivi collegati alla rete domestica è limitato rispetto a un altro tipo di rete. Una rete scolastica, anche se più grande di una rete domestica, è comunque considerata una LAN perché interconnette molti dispositivi nello stesso spazio fisico. Si tratta di computer, server, ecc.

MAN - Rete di area metropolitana

La MAN è una rete estesa che copre l'intera città.

Combinando e collegando più reti all'interno di una città, si forma una rete MAN o rete di area metropolitana. Questo tipo di rete è più completa e copre un'intera città. Un tipo di rete che offre una velocità di trasmissione dei dati relativamente maggiore rispetto alla connessione Internet media è chiamata Metropolitan Area Network, o MAN.

WAN - Rete geografica

Una WAN (wide area network) è una grande rete di computer che collega reti più piccole, come le LAN (local area network).

Una WAN è una rete che collega tra loro molte città o paesi, in modo che le persone possano utilizzare Internet o comunicare facilmente tra loro in una vasta area. Quando più LAN di un'organizzazione sono interconnesse, si forma una WAN.

WWAN

Fondamentalmente, Internet è una rete mondiale (WWAN).

WLAN - LAN senza fili

Una LAN senza fili, o Wi-Fi in breve, è una rete creata in genere dal router di casa.

Una WLAN è un tipo di LAN a cui ci si può connettere in modalità wireless da smartphone, tablet, laptop o qualsiasi altro dispositivo. L'ambiente wireless, che utilizza le onde radio per trasmettere i dati al posto dei cavi o di altri supporti fisici, presenta caratteristiche diverse rispetto alla rete cablata in termini di velocità, sicurezza e copertura. Uno dei migliori vantaggi della connettività wireless è che è molto flessibile.

Oltre ai tipi di rete sopra menzionati, esistono altre reti di dimensioni o scopi diversi. Ad esempio,

• SAN - Storage Area Network.
• EPN - Rete privata aziendale.
• VPN - Rete privata virtuale.

Le reti possono essere rappresentate in due modi:

Le reti sono tipicamente rappresentate da una "topologia di rete", che si riferisce al modo in cui i dispositivi della rete sono collegati. Esistono due tipi principali di topologie di rete: logica e fisica.

Topologie logiche

Le topologie logiche illustrano gli aspetti logici di una rete, come gli indirizzi IP, la connessione tra i dispositivi e i protocolli di routing utilizzati.

Topologia fisica

La topologia fisica di una rete è il modo in cui è disposta fisicamente. Ciò include la posizione dei dispositivi, il tipo di cavi utilizzati, il numero di porte necessarie e le porte/switch a cui saranno collegati i server. La topologia fisica è un diagramma che mostra la posizione e lo scopo delle apparecchiature nella rete.

Tuttavia, lo scopo di un dispositivo comporta topologie di rete diverse.

Topologie di rete

I dispositivi possono essere rappresentati in vari modi in un ambiente di rete. Possono essere raggruppati in base ai loro diversi scopi.

Topologia stellare

La topologia più utilizzata per le LAN è la topologia a stella. La topologia a stella funziona meglio per le reti più piccole, come quelle utilizzate dalle piccole imprese.

Ad esempio, se abbiamo bisogno solo di connettività di rete o di accesso a Internet, possiamo raggruppare i dispositivi in una topologia a stella. Tutte le macchine di questa rete sono collegate all'HUB centrale. Se un nodo si guasta, non danneggia l'intera rete perché è molto facile da manutenere e da classificare.

Tuttavia, il problema di questo scenario è la mancanza di ridondanza, che è essenziale per le reti di computer.

Topologia a rete

La topologia Mesh è la migliore per una rete affidabile, come quella di un ISP (Internet Service Provider). Con questo design, tutto è supportato. In questo modo, se qualcosa va storto con un cavo o uno switch, ci sono altri modi per accedere a Internet o al luogo in cui si sta cercando di connettersi. Ricordate che la ridondanza completa comporta la necessità di un maggior numero di dispositivi e di cavi più lunghi, con conseguenti costi più elevati. L'implementazione di una topologia a rete completa è generalmente più costosa di quella di una topologia a stella.

Some examples of Mesh Topology are Google Wi-Fi, Google Home or Networks in military devices.

Topologia a maglia parziale

La topologia a maglia parziale è una topologia di rete più economica che fornisce ridondanza solo ad alcuni switch e parti della rete. Gli altri switch non hanno percorsi alternativi.

Topologia Hub e Spoke

La topologia Hub and Spoke viene utilizzata spesso nella progettazione della WAN (Internet). I tre router di questa topologia non si conoscono tra loro per impostazione predefinita. Affinché i dati arrivino a destinazione, sia R1 che R3 devono inviare il loro traffico a R2, che sa come reindirizzarlo correttamente. Ad esempio, se R1 vuole inviare il traffico a R3, lo farà passando attraverso l'Hub (R2). L'Hub sa quindi come elaborare e reindirizzare il traffico.

Componenti di rete

I pezzi che si uniscono per formare una rete sono:

Dispositivo finale

Qualsiasi dispositivo fisico che utilizziamo per connetterci a Internet è noto come dispositivo finale. Si tratta di PC, computer portatili, smartphone, server e altro ancora. La connessione può avvenire attraverso diversi canali, come l'elettricità, gli impulsi luminosi o le onde radio. Possiamo collegarci a Internet in modalità wireless da smartphone, computer portatili e PC. Se utilizziamo un computer portatile o un PC, possiamo anche utilizzare un cavo di rete (UTP).

Interruttore

Uno switch interconnette più dispositivi finali, come computer e stampanti, all'interno di una rete (LAN).

Questo dispositivo è popolare per la sua capacità di gestire molte porte, con velocità comprese tra 1 e 10 Gbps per porta. Lo switch utilizza gli indirizzi MAC per identificare i dispositivi finali collegati alla rete. In questo modo è facile tenere traccia dei dispositivi che si connettono alla rete e garantire che solo i dispositivi autorizzati possano accedere ai dati.

Router

Un router collega più reti di piccole dimensioni (LAN) per formare un'unica grande rete (WAN - Wide Area Network). Il router è un dispositivo che ci collega a Internet gestendo la consegna dei pacchetti da qualsiasi rete di origine a qualsiasi rete di destinazione. Il router utilizza gli indirizzi IP per identificare i dispositivi che inviano e ricevono dati. Un router ha in genere da 2 a 5 porte, a differenza di uno switch che può averne molte di più. Inoltre, entrambi i dispositivi hanno velocità paragonabili a 100 Mbps-10 Gbps, a seconda del modello.

Firewall

Grazie a un firewall siamo meglio attrezzati per bloccare eventuali intrusioni virtuali.

Mezzo di trasmissione

Il mezzo di trasmissione è il mezzo con cui vengono trasmesse le informazioni, ad esempio attraverso un cavo o senza fili.

Come comunicano i computer su Internet?

Il traffico deve avere un identificatore unico per comunicare con siti come Facebook e Google. Questo si chiama IP o Internet Protocol. L'IP, o Internet Protocol, è il modo in cui identifichiamo un dispositivo in una rete o su Internet. Questo numero deve essere unico. Non è possibile avere due indirizzi IP identici sulla stessa rete o su Internet perché si creerebbe un conflitto e la connessione non funzionerebbe correttamente.

Crescita di Internet

Negli ultimi anni, il numero di dispositivi connessi in tutto il mondo è esploso. Sapevate che nel 2020 ci saranno circa 50 miliardi di dispositivi connessi a Internet? E di questi 50 miliardi di dispositivi, un numero sempre maggiore fa parte dell'Internet delle cose (IoT).

L'Internet degli oggetti (IoT) descrive dispositivi in grado di raccogliere dati l'uno dall'altro e di utilizzare Internet per comunicare. Alcuni esempi di dispositivi IoT comuni sono i sensori, i dispositivi domestici intelligenti, i terminali di pagamento e gli indossabili intelligenti. Anche questi dispositivi devono avere un indirizzo IP.

Gli indirizzi IP sono di due tipi:

IP pubblico VS IP privato

Indirizzi IP pubblici

Come suggerisce il nome, gli indirizzi IP pubblici sono utilizzati per comunicare su Internet. Organizzazioni come il NIC (Network Information Centre) e la IANA registrano gli indirizzi IP pubblici, che vengono poi assegnati ai provider di servizi Internet (ISP) o ad altri gruppi.

Indirizzi IP privati

Gli indirizzi IP privati sono normalmente utilizzati nelle reti locali (LAN), come le reti domestiche o scolastiche. Di conseguenza, gli indirizzi IP privati non si trovano su Internet. Per consentire ai computer di comunicare tra loro su Internet, è stato ideato un protocollo noto come NAT (Network Address Translation), che converte gli indirizzi IP privati in IP pubblici.

Il NAT può migliorare la sicurezza della nostra rete rendendo difficile per un attaccante l'accesso agli indirizzi IP privati.

In breve

Poiché il numero di dispositivi connessi a Internet continua a crescere, dobbiamo capire come comunicano tra loro. In questo articolo abbiamo analizzato i diversi componenti della rete e il modo in cui lavorano insieme per permetterci di navigare sul web, inviare e-mail e altro ancora. Abbiamo anche visto come gli indirizzi IP svolgono un ruolo nell'identificazione dei dispositivi e perché gli IP privati sono utilizzati nelle reti locali. Capire come funzionano queste tecnologie è sempre più importante man mano che ci muoviamo in un mondo sempre più interconnesso.