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Come funziona Internet - Internet Protocol e gli indirizzi della rete
Le regole tecniche di Internet:
TCP/IP è in realtà costituito da un insieme di protocolli, ognuno con un compito particolare, organizzati in maniera gerarchica. Tecnicamente è un protocollo di tipo a strati (layers of services). TCP/IP in particolare si basa su un modello a quattro strati:
- lo strato della rete fisica
- lo strato di indirizzamento dei computer e dell'invio dei dati
- lo strato di controllo e di organizzazione dei dati per la trasmissione
- lo strato delle applicazioni e dei servizi di rete per l'utente
Ad ogni livello corrispondono operazioni fondamentali per la trasmissione dei dati: il primo livello è quello che riguarda la gestione delle connessioni fisiche, dei cavi; il secondo si occupa di inviare i dati ai vari computer collegati, sfruttando al meglio il livello hardware; il terzo livello invece ha il compito di controllare che la comunicazione di un certo blocco di dati sia andata a buon fine, e di provare a ritrasmettere quello che eventualmente è andato perso; il quarto livello infine produce i dati veri e propri da inviare. Ogni strato è gestito da uno o più protocolli.
In realtà, il gruppo di protocolli TCP/IP in senso stretto non si occupa della gestione diretta della infrastruttura hardware della rete. Infatti esso è indipendente da tale infrastruttura, e questa sua caratteristica ne ha facilitato la diffusione. Esistono per questo tutta una serie di specifiche che descrivono in che modo ogni singola architettura fisica di rete possa interfacciarsi con il TCP/IP: ad esempio per la rete Ethernet, il tipo di rete locale più diffusa al mondo, ci sono l'Address Resolution Protocol (ARP) e lo Standard for the Transmission of IP Datagrams over Ethernet Networks. Le implementazioni software dei protocolli TCP/IP normalmente integrano queste tecnologie, e dunque permettono di creare reti Internet/Intranet su qualsiasi tipo di cavo.
Una volta impostata la rete la trasmissione dei dati e la gestione del traffico tra i vari computer in una rete TCP/IP sono governati dall'Internet Protocol (IP). Il protocollo IP ha il compito di impacchettare i dati in uscita e di inviarli, trovando la strada migliore per arrivare ad un particolare computer tra tutti quelli connessi alla rete. Le informazioni necessarie a questo fine sono inserite in una intestazione (header) IP che viene aggiunta ad ogni pacchetto di dati.
La tecnica di inviare i dati suddivisi in pacchetti recanti tutte le informazioni sulla loro destinazione è una caratteristica delle reti di tipo TCP/IP, che per questo prendono il nome di reti a commutazione di pacchetto. In questo modo è possibile usare lo stesso cavo fisico per far passare molte comunicazioni diverse, sia che provengano da più persone che operano sullo stesso computer, sia che provengano da più computer collegati a quel tratto di rete. Mai nessuno occuperà un certo tratto di rete fisica per intero, come invece avviene nella comunicazione telefonica. Questa tecnica di trasmissione dei dati permette una grande efficienza nella gestione dei servizi di rete: infatti se per una qualche ragione una singola sessione di invio si interrompe, il computer di partenza può iniziare un'altra sessione, per riprendere in seguito quella iniziale.
Tutte le macchine devono avere un indirizzo per essere individuate gli indirizzi non possono essere inventati
L’altro compito del protocollo IP è inviare i dati attraverso la strada migliore. Per fare in modo che la comunicazione avvenga in maniera corretta è necessario che ogni computer abbia un indirizzo univoco, che lo identifichi senza alcuna ambiguità, e che nel contempo indichi anche la strada migliore per raggiungerlo tra i milioni della rete. Per questo scopo viene impiegato uno sistema di indirizzamento dei computer collegati in rete basato su un sistema di indirizzi numerici.
A ogni computer su Internet viene assegnato un indirizzo numerico costituito da quattro byte, ovvero da quattro sequenze di 8 cifre binarie. Normalmente esso viene rappresentato con una sequenza di quattro numeri da 0 a 255 (tutti valori decimali rappresentabili con 8 bit), separati da un punto; ad esempio:
151.100.20.17
Questi indirizzi numerici hanno una struttura ben definita.
Internet è una rete che collega diverse sottoreti. Lo schema di indirizzamento rispecchia questa caratteristica: in generale la parte sinistra dell'indirizzo indica una certa sottorete nell'ambito di Internet, e la parte destra indica il singolo computer di quella sottorete. La esatta distribuzione dei quattro byte tra indirizzo di rete e indirizzo di host dipende dalla "classe"' della rete. Esistono cinque classi di rete contraddistinte con lettere A, B, C, D, E; di queste solo le prime tre classi sono utilizzate effettivamente su Internet. Una rete di classe A usa il primo byte per indicare la rete, e i restanti tre byte per indicare i singoli nodi. Una rete di classe C invece usa i primi tre byte per indicare la rete e l'ultimo per l'host. Inoltre, poichè il riconoscimento del tipo di indirizzo viene effettuato sul primo byte, esistono dei vincoli sul valore che esso può assumere per ogni classe. Per le reti di classe A i valori potranno andare da 1 a 127, per quelle di classe B da 128 a 191, per quelle di classe C da 192 a 223.
Ne consegue che possono esistere solo 127 reti di classe A, a ciascuna delle quali però possono essere collegati ben 16.777.214 diversi computer. Invece le reti di classe B (due byte per l'indirizzo) possono essere 16.384, ognuna delle quali può ospitare fino a 65.534 host. Infine le reti di classe C potranno essere 2.097.152, composte da un massimo di 254 host.
Quando il protocollo IP di un computer riceve dei dati da inviare ad un certo indirizzo, per prima cosa guarda alla parte dell'indirizzo che specifica la rete. Se l'indirizzo di rete è quello della rete locale, i dati sono inviati direttamente al computer che corrisponde all'indirizzo. Se invece l'indirizzo di rete è esterno, i dati vengono inviati ad un computer speciale denominato gateway o router che a sua volta li invierà al gateway, da lui conosciuto, competente per un certo indirizzo di rete: ogni sottorete di Internet ha dunque almeno un gateway.
Come vengono assegnati gli indirizzi
L'assegnazione degli indirizzi di rete viene curata da un organismo internazionale, il Network Information Service (NIS), il quale a sua volta delega ad enti nazionali la gestione degli indirizzi di rete nei vari paesi. In Italia tale gestione è curata dal GARR-NIS. Naturalmente la cura degli indirizzi di ogni singolo host è affidata ai gestori delle varie reti. Ed è ovviamente importante che gli indirizzi assegnati ai vari host siano diversi l'uno dall'altro.
Una conseguenza del complicato (ma efficiente) schema di indirizzamento di Internet è che gli indirizzi sono limitati. Tanto per farsi una idea: gli indirizzi di classe A sono stati esauriti da molto tempo, quelli di classe B quasi, e non vengono più assegnati, quelli di classe C sono assegnati al 50 per cento.
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