Protocollo di rete - Tipi di protocolli di rete

Che cos'è un protocollo di rete

I protocolli di rete standardizzati sono importanti per offrire un linguaggio comune utile ai dispositivi di rete per inviare e ricevere le informazioni con successo. Le regole del protocollo di rete includono linee guida che regolamentano le seguenti caratteristiche di una rete: metodo di accesso, topologie fisiche consentite, tipi di cablaggio e velocità di trasferimento dei dati. Uno dei modelli più famosi utilizzati per costruire una comunicazione aperta tra due sistemi di rete è il modello OSI (Open Systems Interconnection).

Di seguito sono riportati alcuni simboli di rete comuni, utilizzati per disegnare diversi tipi di protocolli di rete.

Tipi di protocolli di rete

I protocolli di rete più comuni sono:

Ethernet

Il protocollo Ethernet è di gran lunga il più utilizzato. Ethernet impiega un metodo di accesso chiamato CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection). È un sistema in cui ogni computer attende il cavo prima di inviare qualsiasi dato attraverso la rete. Se la rete è libera, il computer trasmetterà. Se altri nodi hanno già trasmesso sul cavo, il computer attenderà e riproverà quando la linea è libera. A volte, due computer tenteranno di trasmettere nello stesso istante. In questo caso si verifica una collisione. Ogni computer quindi si arresta e attende un intervallo casuale di tempo prima di tentare la ritrasmissione. Con questo metodo di accesso, è normale che si verifichino delle collisioni. Tuttavia, il ritardo causato da collisioni e ritrasmissione è minimo, e normalmente non influisce sulla velocità di trasmissione sulla rete.

Il protocollo Ethernet consente topologie lineari a bus, a stella o ad albero. I dati possono essere trasmessi tramite punti di accesso wireless, doppino intrecciato, cavo coassiale o in fibra ottica, a una velocità compresa tra 10 Mbps e 1000 Mbps.

Internet veloce

Per aumentare la velocità di trasmissione, per il protocollo Ethernet è stato sviluppato un nuovo standard, che supporta velocità fino a 100 Mbps. È quello che comunemente chiamiamo Fast Ethernet. Questo protocollo richiede l'applicazione di concentratori/hub di rete, e schede interfaccia di rete diverse e più costose. Inoltre, occorre un cavo a doppino intrecciato o in fibra ottica di categoria 5. Il Fast Ethernet sta diventando comune nelle scuole cablate recentemente.

Discussione locale

Local Talk è un protocollo di rete sviluppato da Apple Computer, Inc. per computer Macintosh. Il metodo utilizzato da Local Talk è chiamato CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access con Collision Avoidance). È simile al CSMA/CD, tranne per il fatto che un computer segnala la sua intenzione di trasmettere prima di farlo. Gli adattatori Local Talk e il cavo speciale a doppino intrecciato possono essere utilizzati per collegare una serie di computer, attraverso la porta seriale. Il sistema operativo Macintosh consente la creazione di una rete peer-to-peer senza la necessità di software aggiuntivo. Con l'aggiunta della versione server del software AppleShare, è possibile stabilire una rete client/server.

Il protocollo Local Talk consente topologie lineari a bus, a stella o ad albero, mediante cavo a doppino intrecciato. Uno svantaggio principale di Local Talk è la bassa velocità. La sua velocità di trasmissione è di soli 230 Kbps.

Token Ring

Il protocollo Token Ring è stato sviluppato da IBM a metà degli anni '80. Il metodo di accesso utilizzato prevede il passaggio dei token (gettoni). Nei Token Ring, i computer sono collegati in modo che il segnale viaggi attraverso la rete da un computer all'altro, in un anello logico. Un singolo token elettronico si sposta attorno all'anello, da un computer all'altro. Se un computer non ha informazioni da trasmettere, passa semplicemente il token alla workstation successiva. Se un computer desidera trasmettere e riceve un token vuoto, allega i dati al token. Quest'ultimo procede quindi lungo l'anello, fin quando non arriva al computer al quale sono destinati i dati. A questo punto, i dati vengono acquisiti dal computer ricevente. Il protocollo Token Ring richiede un anello a stella con doppino intrecciato, o cavo in fibra ottica. Può funzionare a velocità di trasmissione di 4 Mbps o 16 Mbps. A causa della crescente popolarità dell'Ethernet, l'uso del Token Ring negli ambienti scolastici è diminuito.

FDDI

Il Fibre Distributed Data Interface (FDDI) è un protocollo di rete utilizzato principalmente per interconnettere due o più reti locali, spesso su grandi distanze. Il metodo di accesso utilizzato da FDDI prevede il passaggio dei token. L'FDDI utilizza una topologia fisica a doppio anello. La trasmissione di solito avviene su uno degli anelli; tuttavia, se si verifica un'interruzione, il sistema mantiene le informazioni in movimento utilizzando automaticamente parti del secondo anello, per creare un nuovo anello completo. Un grande vantaggio di FDDI è la sua alta velocità. Funziona su un cavo in fibra ottica a 100 Mbps.

ATM

La modalità di trasferimento asincrono (ATM) è un protocollo di rete che trasmette i dati a una velocità di 155 Mbps e superiore. ATM funziona trasmettendo tutti i dati in piccoli pacchetti di dimensioni fisse; gli altri protocolli trasferiscono invece dei pacchetti di lunghezza variabile. ATM supporta una varietà di supporti, come video, audio di qualità CD e imaging. ATM utilizza una topologia a stella, che può funzionare con fibra ottica e cavo a doppino intrecciato.

ATM viene spesso utilizzato per interconnettere due o più reti locali. Inoltre, viene spesso utilizzato dai provider di servizi Internet, per mettere a disposizione dei clienti l'accesso a Internet ad alta velocità. Man mano che la tecnologia ATM si farà più economica, offrirà ulteriori soluzioni per costruire reti locali più veloci.

Gigabit Ethernet

L'ultimo sviluppo nello standard Ethernet è un protocollo dalla velocità di trasmissione di 1 Gbps. Attualmente, Gigabit Ethernet è principalmente utilizzata per i backbone in una rete. In futuro, verrà probabilmente utilizzato anche per connessioni di workstation e server. Può essere utilizzato con cavi in fibra ottica e rame. Il 1000BaseTX, il cavo in rame utilizzato per Gigabit Ethernet, è diventato lo standard formale nel 1999.

Confronta i protocolli di rete

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Panoramica del protocollo di rete

Il modello OSI e qualsiasi altro modello di comunicazione di rete offrono solo un framework concettuale per la comunicazione tra computer, ma il modello in sé non fornisce metodi di comunicazione specifici. Vari protocolli di comunicazione intervengono nella comunicazione effettiva. Nel contesto della comunicazione dei dati, un protocollo è un insieme formale di regole, convenzioni e struttura dei dati, che regola il modo in cui computer e altri dispositivi di rete scambiano le informazioni su una rete. In altre parole, un protocollo è una procedura e un formato standard che due dispositivi di comunicazione dati devono comprendere, accettare e utilizzare per essere in grado di dialogare.

Nella moderna progettazione dei protocolli, i protocolli sono "stratificati" secondo il modello OSI 7 layer, o un modello stratificato simile. La stratificazione è un principio di design, che divide la progettazione del protocollo in molte parti più piccole, ciascuna delle quali compie un compito secondario specifico e interagisce con le altre parti del protocollo, ma solo in un numero limitato di modi ben definiti. La stratificazione consente alle parti di un protocollo di essere progettate e testate senza un'esplosione combinatoria di casi, mantenendo ogni progetto relativamente semplice. La stratificazione consente inoltre di adattare protocolli familiari a circostanze insolite.

L'header e/o il trailer di ogni livello riflette la struttura del protocollo. Un documento completo spesso definisce regole e procedure dettagliate di un protocollo o di un gruppo di protocolli. Ad esempio, IETF utilizza le RFC (Request for Comments) per definire protocolli e relativi aggiornamenti.

Questi protocolli sono stati definiti da molte diverse organizzazioni standard in tutto il mondo, e dai fornitori di tecnologia, nel corso degli anni di evoluzione e sviluppo della tecnologia. Una delle suite di protocolli più famose è il TCP/IP, alla base stessa delle comunicazioni di rete. L'IP, Internet Protocol, è responsabile dello scambio di informazioni tra i router, in modo che questi possano scegliere il percorso corretto per il traffico di rete. Allo stesso tempo, il TCP è responsabile di assicurare che i pacchetti di dati vengano trasmessi attraverso la rete, in modo affidabile e privo di errori. I protocolli LAN e WAN sono anche protocolli critici nelle comunicazioni di rete. La suite di protocolli LAN è destinata ai livelli fisici e di collegamento dati delle comunicazioni su vari supporti LAN, come cavi Ethernet e onde radio wireless. La suite di protocolli WAN è per i tre livelli più bassi, e definisce la comunicazione su vari supporti ad ampia area, come cavi in fibra ottica e rame.

La comunicazione di rete si è evoluta lentamente. Le nuove tecnologie odierne si basano sull'accumulo negli anni di diverse tecnologie, eventualmente ancora esistenti o obsolete. Per questo motivo, i protocolli che definiscono la comunicazione di rete sono strettamente legati tra loro. Molti protocolli si basano su altri per il funzionamento. Ad esempio, molti protocolli di routing utilizzano altri protocolli di rete per scambiare informazioni tra router.

Oltre agli standard per i singoli protocolli in trasmissione, ora esistono anche gli standard di interfaccia per permettere ai diversi livelli di parlare con quelli strettamente adiacenti (di solito specifici a seconda del sistema operativo). Ad esempio, le prese Winsock e Berkeley tra i livelli 4 e 5; NDIS e ODI tra i livelli 2 e 3.

I protocolli per la comunicazione dei dati coprono tutte le aree, come definito nel modello OSI. Tuttavia, il modello OSI è definito solo vagamente. Un protocollo può svolgere le funzioni di uno o più layer OSI, il che introduce la complessità nella comprensione dei protocolli rilevanti per il modello OSI layer 7. Nei protocolli del mondo reale, c'è ancora indecisione su dove vengono tracciate le distinzioni tra i livelli; non esiste una risposta in bianco e nero.

Per sviluppare una tecnologia globale utile per l'industria, è necessario un gruppo di protocolli nello stesso livello o tra più livelli diversi. I vari protocolli descrivono spesso diversi aspetti di una singola comunicazione; nel loro insieme, formano una suite di protocolli. Ad esempio, il Voice over IP (VOIP) è un gruppo di protocolli sviluppato da diversi fornitori e organizzazioni standard, ed include a sua volta molti protocolli sparsi tra i 4 livelli principali del modello OSI.

I protocolli possono essere implementati in hardware o software, o in una combinazione di entrambi. In genere, i livelli inferiori sono implementati nell'hardware, mentre i livelli superiori nel software.

I protocolli potrebbero essere raggruppati in suite (o famiglie, o ancora stack) in base alle loro funzioni tecniche, o all'origine dell'introduzione del protocollo, o ad entrambi. Un protocollo può appartenere a una o più suite di protocolli, a seconda di come lo si classifica. Ad esempio, il protocollo Gigabit Ethernet IEEE 802.3z è un protocollo LAN (Local Area Network), e può essere utilizzato anche nelle comunicazioni MAN (Metropolitan Area Network).

L'IETF progetta i protocolli più recenti per le comunicazioni nella rete, mentre IEEE si occupa di reti locali (LAN) ed aree metropolitane (MAN). L'ITU-T contribuisce principalmente ai protocolli di rete (WAN) e di telecomunicazione. ISO ha una propria suite di protocolli per le comunicazioni di internetworking, principalmente implementata nei paesi europei.