Cosa è Internet?

Salve a tutti Steemians, questo è il secondo articolo che riguarda il magico mondo di Internet. Se vi siete persi il primo articolo riguardante questo topic vi invito a recuperarlo perchè sorvolerò su termini che già son stati definiti in precedenza. Vi lascio dunque il preambolo ad un click da voi: Cosa è Internet?.
Se invece avete mantenuto fede alla vostra nomea di bravi lettori quali voi siete, vi auguro una buona lettura.

Come è fatta una inter-rete?

Internet è una inter-rete che funziona con dei protocolli e presenta alcuni componenti quali:

• Host, i nodi terminali della rete dove operano gli utenti; a loro volta suddivisi in:

  1. Client, ovvero host che richiedono dei servizi, ad esempio un utente che richiede il servizio di fare acquisti in rete o che vuole comunicare con altri utenti via e-mail;
  2. Server, ovvero host che erogano i servizi, calcolatori che presentano in memoria: pagine web, video e molto altro. Molto spesso si ritrovano tutti in grandi data center e richiedono molta accortezza e manutenzione. In questi ultimi possiamo ritrovare fino a centinaia di migliaia server perchè bisogna garantire: affidabilità, disponibilità, scalabilità e semplificazione dell'amministrazione;
     
     
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• Linee di comunicazione, ovvero delle linee su cui viaggiano i dati, ve ne sono di vario tipo: doppino telefonico,cavo coassiale,fibra ottica,Wi-Fi,satellitare. Si distinguono in:

  1. Mezzi vincolati, guided media, ovvero dei tipi di linee dove i dati sono contenuti in un mezzo fisico, come un cavo appunto; basti pensare al doppino, al cavo coassiale o alla fibra ottica. Il doppino è il mezzo fisico più diffuso perchè economico, è fatto da due fili intrecciati tra loro per ridurre le interferenze elettromagnetiche provenienti dall'esterno, su di essi si trasmettono due segnali: il segnale voluto e il segnale di riferimento. Il cavo coassiale presenta due conduttori di rame concentrici isolati e schermati all'esterno in modo tale da ridurre le interferenze ma ha la pecca di essere intercettabile; É usato negli Stati Uniti come collegamento TV via cavo. La fibra ottica conduce impulsi di luce di lunghezza d'onda variabile e per ciò è meno soggetta ad interferenze, difficilmente intercettabile ma molto costoso per ciò viene usato per collegamenti intercontinentali e solo recentemente arriva a casa, per la gioia dei più fortunati;
  2. Mezzi non vincolati, unguided media, ovvero dei tipi di linee dove i dati viaggiano nell'atmosfera, si propagano fino ad arrivare al destinatario; ci si riferisce quindi a mezzi come il comune Wi-Fi e al satellitare. Le onde radio, micro-onde ed infrarosse (tra queste il Wi-Fi) non presentano particolari costi di installazione e connettività ma le prestazioni dipendono molto dall'ambiente circostante e dalla distanza dei dispositivi, infatti i segnali subiscono molte deviazioni, attenuazioni, interferenze con altri segnali. I canali satellitari presentano un collegamento con satelliti geostazionari o a bassa quota per una telecomunicazione tramite micro-onde;

• Dispositivi di commutazione che instradano i dati attraverso la rete per farli arrivare a destinazione, sono principalmente router e switch; il percorso che i dati compiono viene detto anche path, quest'ultimo viene costruito in maniera dinamica ovvero viene calcolato sul posto la "strada" che è meno trafficata per garantire una equa distribuzione all'interno della rete.
  
  

ATTENZIONE: router e switch non sono la stessa cosa: entrambi sono dispositivi di commutazione ma si differenziano per altre qualità che rimando ad un futuro articolo in quanto non si è ancora pronti. Basti pensare che oggigiorno diamo, inconsciamente, ad un unico dispositivo più di un nome: router, switch, gateway, repeater, hub, bridge chi più ne ha più ne metta. Questa sovrabbondanza di nomi è ingiustificata e anticipo che ognuno di essi è un dispositivo a parte ma che sono tutti, o quasi, presenti nel nostro router di casa e da qui risale l'errata miscela.

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Come otteniamo la connessione ad Internet?

Tornando agli host. Per nostra sfortuna, non accedono direttamente ad Internet ma usufruiscono dei servizi offertigli gentilmente da un Internet Service Provider o anche detto ISP; ovvero un ente o azienda che, avendo linee di collegamento e dispositivi di commutazione collegati ad Internet, mette a disposizione dei clienti la connettività. Ogni ISP è autonomo nella gestione della propria rete e definiscono protocolli, regole e tariffe proprie da proporre, ed alcune volte imporre ai propri utenti. Gli ISP sono interconnessi tra loro e sono anche gerarchici, di fatti abbiamo:

• ISP locali forniscono la connettività tra gli utenti di un'area limitata;
• ISP regionali forniscono la connettività ai locali;
• ISP nazionali forniscono la connettività ai regionali;
• ISP globali forniscono a loro volta la connettività ai nazionali;
  
  

Gli ISP più piccoli, detti anche customer, pagano ISP più grandi, o provider, per il traffico dati che producono. Oltre alla suddivisione gerarchica vi è anche una divisione secondo le proprietà di cui godono:

• Tier 1: ISP capaci di raggiungere qualsiasi rete senza acquistare connettività da altri e fanno peering tra loro, alcuni esempi sono NTT, AT&T;
• Tier 2: ISP che acquistano connettività da ISP di Tier 1 e come i primi riescono a fare peering, ad esempio Vodafone,Infostrada;
• Tier 3: questi ultimi non fanno peering tra loro e possono acquistare connettività;

Il peering non è altro che lo scambio di informazioni tra due o più ISP che sono di comune accordo e presentano un volume di traffico equivalente. Punto di incontro è l'IXP, Internet Exchange Point.

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Oltre agli ISP, in Internet vi sono i fornitori di contenuti globali, Content Provider Network o anche detti Content Distribution Network, ovvero una rete globale composta da vari server in varie parti del globo che distribuiscono particolari servizi e contenuti tramite Internet, ad esempio Google, Microsoft e molti altri.

Tipologie di rete?

La rete non ha un'unica tipologia. Ognuno di noi ne ha una in casa o in azienda e presentano diverse caratteristiche, pregi e difetti di cui bisogna essere a conoscenza. Rete fondamentale è una rete d'accesso, detta anche access network, che collega un intero sistema (ad esempio i dispositivi in casa) al proprio router, in questo caso detto edge router o router di bordo; È attraverso di esso che riusciamo a navigare e ad entrare in Internet.
Tra le varie tipologie di rete ricordiamo:

• Reti residenziali: sono le reti di casa nostra e a loro volta sono suddivise in:
  1. Digital Subscriber Line, o DSL, fornita dalla compagnia telefonica per telefonia fissa, consente di scambiare dati con una Digital Subscriber Line Access Multiplex, o anche DSLAM che risiede nella centrale della compagnia e necessario per separare i segnali telefonici dai dati, invia i primi sulla rete telefonica e i secondi una volta convertiti in digitale su Internet. Il modem DSL converte i dati digitali ad alta frequenza di modo che si possa telefonare e navigare in Internet. Le prestazioni del DSL dipendono dalla qualità del cavo e dalle politiche tariffarie dell'operatore telefonico, in generale si ottiene un download < 10 Mbps ed un upload < 1 Mbps. Gli standard della DSL vengono definiti dalla ITU, international telecommunication union:
     • ADSL, Asymmetric DSL che ha banda in download maggiore della banda in upload;
     • VDSL, Very high-speed DSL che ha maggiore velocità dell'ADSL ma dei limiti sulla distanza che si può avere con il DSLAM;
       
       
       La trasmissione infatti avviene in tre bande:
     • 0-4 kHz: canale telefonico tradizionale;
     • 4-40 kHz: canale dati upload a media velocità;
     • 50 kHz - 1 MHz: canale dati download ad alta velocità;

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2. Cable TV, o accesso TV via cavo, fornita dall'operatore televisivo che funziona da ISP e richiede un cable modem che si connette al computer tramite una porta Ethernet (definiremo meglio cosa significa nelle successive reti). Alla centrale, detta cable head-end, il sistema di terminazione del cable modem è il CMTS, ovvero il cable modem termination system; esso funge come DSLAM ovvero traduce il segnale analogico in digitale. Le prestazioni reali dipendono dal contratto e qualità dei collegamenti;
3. La DSL e il Cable-TV coprono circa il 90% degli accessi residenziali, vi è però anche la più moderna tecnologia FTTx, o Fiber to the x; la fibra garantisce prestazioni maggiori, in particolare la x definisce fin dove arriva la trasmissione su fibra:

• FTTN, ovvero fiber to the node dove la fibra arriva fino la centrale dell'operatore telefonico;
• FTTC, o anche fiber to the cabinet che arriva fino ad un armadio che dista meno di 300 metri da casa del destinatario;
• FTTS, fiber to the street, termina al un minidistributore di quartiere circa a distanza di 200 metri dal destinatario;
• FTTB, fiber to the building, che arriva all'ingresso dell'edificio;
• FTTH, fiber to the home che sarebbe la situazione ideale, ovvero la fibra arriva direttamente a casa...quanto sarebbe bello, purtroppo è troppo costoso;
  
  Le reti FTTx sono distinte principalmente con due architetture:
• AON, active optical network, simile al cavo Ethernet;
• PON, passive optical network dove ogni abitazione ha un proprio terminatore ottico detto ONT,optical network terminator connesso ad uno splitter ovvero un separatore ottico che combina più abitazioni in una fibra ottica connessa ad un terminatore OLT, optical line terminator fornendo la conversione tra segnali ottici ed elettrici;

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4. HFC, sta per hybrid fibre-coaxial ed è una rete d'accesso ibrida che è l'unione di via cavo e fibra ottica, la fibra ottica arriva fino al nodo ottico poi continua come cavo condiviso (ogni messaggio viaggia sul canale con 500-5000 destinazioni connesse), da qui: accessi contemporanei a stessi dati rallentano la trasmissione e necessita di un protocollo per l'accesso multiplo. Tra le soluzioni più adottate è una rete ibrida FTTC + VDSL. Per i più sfortunati vi è il dial-up su rete telefonica tradizionale necessita di un modem ma vi è un unico flusso dati percui è possibile o navigare o telefonare, non contemporaneamente e arriva fino a 56 Kbps;

• Reti aziendali, istituzionali, residenziali:

  1. La principale rete, la più diffusa (tenendo conto degli Americani), è Ethernet che sfrutta una rete locale LAN, detta infatti anche LAN cablata, ed usa un doppino telefonico per collegare i sistemi periferici ad uno switch Ethernet. Lo switch sarà poi connesso ad Internet e può raggiungere la velocità di 100 Mbps fino a raggiungere i 1-10 Gbps;
  2. Abbiamo poi il Wi-Fi, o accesso wireless, dove gli utenti accedono ad un access point wireless o anche detta base station che ha il limite di essere "disponibile" entro un raggio di pochi metri, anche questa rete è molto diffusa e come ethernet è una rete condivisa. In particolare le reti domestiche europee combinano DSL e LAN Wi-Fi consentendo ai dispositivi di casa di muoversi liberamente e condividere l'accesso ad Internet;

• Reti cellulari: l'accesso wireless avviene su scala geografica in due possibili infrastrutture 3G per i moderni cellulari, necessario per inviare/ricevere messaggi da una base station gestita dal gestore telefonico, in particolare questo tipo di rete può raggiungere la velocità di 1 Mbps con commutazione a pacchetto

• Reti satellitari: basate su satelliti geostazionari attraverso micro-onde, necessita però di una parabola satellitare e di un modem collegato (molto simile al GPS), può arrivare fino a 50 Mbps in download perchè presenta una notevole latenza ma non necessita di cavi e garantisce la massima copertura possibile (quella globale);
  
  

  
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  Con ciò per oggi concludo l'articolo, spero sia stato interessante e gradevole alla lettura come sempre. Vi ringrazio per il vostro tempo e vi saluto augurandovi una buona giornata. Di seguito vi riporto la bibliografia:
  

• T. Berners-Lee, R. Cailliau, A. Luotonen, H. Frystyk Nielsen, A. Secret,
  “The World-Wide Web,” Communications of the ACM, Vol. 37, No. 8 (Aug. 1994);

• J. Boyle, V. Gill, A. Hannan, D. Cooper, D. Awduche, B. Christian, W.S. Lai,
  “Overview and Principles of Internet Traffic Engineering,” RFC 3272, May 2002;

• H. Kaaranen, S. Naghian, L. Laitinen, A. Ahtiainen, V. Niemi, Networks:
  Architecture, Mobility and Services, New York: John Wiley & Sons, 2001;

• Y. Lin, I. Chlamtac, Wireless and Mobile Network Architectures, John Wiley and Sons, New York, NY, 2001;

• J. Korhonen, Introduction to 3G Mobile Communications, 2nd ed., Artech
  House, 2003;