Introduzione a Internet e alle reti

Internet come rete di reti

Internet è una interrete: una rete di reti. Le reti domestiche, quelle aziendali e quelle mobili sono reti diverse, collegate fra loro. Ha quattro elementi di base.

• Host (sistema terminale): il dispositivo finale da cui si accede a Internet, come un telefono, un PC o un portatile. Sugli host girano le applicazioni.
• Collegamenti (link): uniscono gli host e le reti. Possono essere in rame, in fibra ottica o wireless. Sono le strade di Internet.
• Router: sta agli incroci. Al centro dell'incrocio c'è un dispositivo che gestisce l'informazione in transito e la instrada verso la destinazione finale.
• Protocolli: le regole con cui gli elementi si scambiano l'informazione.

L'architettura di Internet comprende quindi due parti: la struttura fisica (host, router, collegamenti) e i protocolli che ci girano sopra.

Protocolli

Un protocollo definisce il formato e l'ordine dei messaggi scambiati fra due o più entità che comunicano, e le azioni da compiere quando un messaggio arriva. Anche fra persone si usano protocolli: la lingua, o i gesti. L'importante è che il protocollo sia noto a chi partecipa allo scambio.

Due persone che si incontrano si salutano, una chiede l'ora, l'altra risponde: è una sequenza regolata di messaggi. Lo stesso accade fra un computer e un server Web:

1. il computer manda una richiesta di connessione TCP;
2. il server manda una risposta di connessione TCP;
3. il computer chiede il file con una richiesta GET;
4. il server restituisce il file.

Tutta l'attività di comunicazione in Internet è governata da protocolli. TCP (Transmission Control Protocol), IP (Internet Protocol) e HTTP (HyperText Transfer Protocol) sono esempi, e in molti nomi la «P» finale sta per protocol.

Periferia, collegamenti e nucleo

Internet è organizzata in modo gerarchico: c'è l'Internet pubblica e ci sono le reti private (intranet). La rete di casa è privata. Quando un dato esce di casa attraversa un tratto lungo di rete, in parte pubblica. Accanto alla Internet usata da persone e computer c'è l'Internet delle cose (IoT, Internet of Things).

La rete si divide in tre aree.

• Periferia (ai confini della rete): gli host (sistemi terminali) e le applicazioni, come il browser, la posta elettronica e WhatsApp.
• Collegamenti, cablati o wireless: le strade, dalle stradine periferiche alle autostrade.
• Nucleo (al centro della rete, dorsale): i router interconnessi, che collegano reti diverse.

Un'applicazione come la posta o WhatsApp non parla direttamente con il telefono dell'altra persona: l'host comunica con un server.

HostAccesso 1Nucleo 1Nucleo 2Nucleo 3Accesso 2Server

Client-server e peer-to-peer

Nell'architettura client-server i due ruoli non sono alla pari. Il client chiede un servizio o un'informazione a un server, un programma che gira su un altro host, e il server risponde. È il modello più diffuso: navigazione Web, posta, ChatGPT.

Nel peer-to-peer gli host comunicano alla pari, direttamente, con un uso limitato o nullo di server dedicati. Un esempio è BitTorrent.

Essere wireless non rende una comunicazione peer-to-peer: conta il ruolo delle due parti. Il Bluetooth, come il Wi-Fi, nell'uso comune ha ruoli diversi (client-server); con una configurazione specifica può funzionare anche alla pari.

Bit rate e latenza

I collegamenti differiscono per il mezzo fisico e per la velocità con cui trasmettono l'informazione. Questa velocità è la banda (ampiezza di banda) e si misura con il bit rate: il numero di bit trasmessi al secondo, in bit/s. Nell'analogia stradale, le autostrade del nucleo hanno bit rate più alti delle strade periferiche.

Il bit rate richiesto dipende dall'applicazione, non solo dalla quantità di informazione. Un file molto grande si può trasferire anche a un bit rate molto basso, se non c'è fretta. Un video in tempo reale, invece, funziona solo se arrivano molti bit al secondo.

La telefonia mobile lo mostra. La prima generazione era analogica, poi sono arrivate le generazioni digitali. Il 4G si è affermato quando il telefono ha cominciato a servire per i video, anche in tempo reale: il bit rate della sola voce non bastava più. Seguono il 5G e la ricerca sul 6G.

La latenza conta nei videogiochi e nelle transazioni veloci, dove non serve tanto un bit rate alto quanto una risposta rapida. Fino al 4G la latenza contava poco. Applicazioni di questo tipo hanno reso la bassa latenza un obiettivo del 5G.

Reti cablate e reti wireless

Il nucleo è abbastanza uniforme: router e collegamenti fra router, oggi in fibra ottica. La periferia è molto più varia, perché le reti di accesso possono essere cablate o wireless.

Reti cablate (wired):

• fibra ottica;
• Ethernet;
• ADSL, che usa il rame già impiegato per la rete telefonica e poi sfruttato anche per i dati;
• CAN bus, presente per esempio nelle automobili.

Reti wireless:

• Wi-Fi;
• Bluetooth;
• rete mobile;
• NFC (Near Field Communication), simile al Bluetooth;
• rete satellitare, una tecnologia storica tornata attuale grazie ai suoi sviluppi.

La rete mobile è wireless ma diversa dal Wi-Fi. Anche il satellite è una rete wireless: non serve un cavo fino al satellite.

In sintesi, la rete di accesso e la rete centrale si distinguono per velocità, mezzi trasmissivi e protocolli.