Per essere collegato con altri dispositivi è necessario che un calcolatore elettronico possa essere dotato di una scheda di rete, che permetta appunto di prepare i dati per l’invio e successivamente che li immetta nel canale di comunicazione. La scheda di rete è quindi un componente fondamentale è necessario per instaurare una connessione fra due o più computer.

Calcolatore elettronico

In questo corso intendiamo per calcolatore elettronico un dispositivo che rispetti l’architettura teorizzata da Von Neumann (l’architettura Harvard sappiamo essere con praticabile visto il grande numero di connessioni necessarie e inoltre in questo scenario non fa differenza perchè non abbiamo la necessità di evidenziare una possibile differenza fra memoria dei dati e memoria dei programmi).

Non dobbiamo pensare che questa architettura possa modellare solo calcolatori vecchi ed obsoleti, al contrario ogni dispositivo che abbia le seguenti caratteristiche può considerarsi un calcolatore elettronico.

Tutti i dispositivi mobile ubiqui (ad esempio un dispositivo Amazon Alexa) che conosciamo sono modellabili infatti attraverso questa architettura:

Come connettere questi calcolatori elettronici fra loro in modo da formare una vera e propria rete ?

Questo è lo scopo del corso di sistemi e reti; studiare le modalità di connessione tra i vari nodi e la progettazione e realizzazione di una vera e propria rete di calcolatori.

Operazioni

La scheda di rete è un dispositivo hardware che si aggiunge ad un calcolatore elettronico per permettergli di inviare dati ad un altro dispositivo. A livello della schede di rete vengono svolte delle operazioni fondamentali per la buona riuscita della comunicazione:

• Codifica
• Tramatura
• Controllo degli errori

Queste operazioni vengono svolte dal dispositivo di rete che viene guidato da un software installato nel calcolatore elettronico chiamato device driver. Il driver dice alla scheda da quale locazione di memoria prelevare i dati da inviare e in quale locazione salvare i dati che arrivano da un altro nodo.

Codifica

L’operazione di codifica dei dati da trasportare consiste nel trasformare le sequenze di bit prodotto all’interno del calcolatore elettronico, in segnali che si possono immettere su un canale di comunicazione. Tipi di codifiche possono essere la NRZ, NRZ1, Manchester.

Tramatura

I blocchi di dati che vengono scambiati fra le schede di rete si chiamano frame. Quando il nodo sorgente vuole trasmettere un frame al nodo destinatario, invia un comando alla sua scheda di rete che preleva i dati dalla memoria, li immette sul canale e li invia alla destinazione. Il nodo destinatario salverà questi dati nella propria memoria. La scheda di rete deve segnalare quale sia l’inizio e la fine del frame.

Rilevazione degli errori

I frame potrebbero arrivare danneggiati a destinazione ed in questo caso il dispositivo di rete potrebbe riconoscerlo e richiedere l’invio del frame o essere dotato di un algoritmo per la correzione automatica degli errori.

Preparazione dei dati

I dati viaggiano sul bus di un calcolatore elettronico in parallelo mentre nel canale vanno immessi in serie. Per questo è necessario di un componente nella scheda di rete che provveda a serializzare i dati prima di essere immessi sul canale.

Questo componente prende il nome di transceiver.

Tipologie

Esistono varie tipologie di schede di rete e si differenziano principalmente dal tipo di canale sul quale immetteranno i dati da inviare al destinatario. Le schede che si interfacciano con un cavo prendono il nome di schede cablate mentre quello che si interfacciano con l’aria si dicono wireless (senza fili).

Come si vede dalla figura gli standard più famosi per veicolare dati attraverso schede di rete cablate sono Ethernet, Token Ring e Token Bus mentre per quanto riguarda le schede Wireless consideriamo come standard Wireless e Bluethoot. Gli standard per la trasmissione sono stati definiti dall’organizzazione mondiale IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

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