Come viaggiano i dati nelle reti?
Questa lezione spiega le principali modalità con cui i dati vengono trasmessi all’interno delle reti. Viene prima presentata la commutazione di circuito, tipica delle comunicazioni telefoniche tradizionali, in cui prima dello scambio dei dati viene riservato un percorso dedicato tra i due interlocutori.
Successivamente viene introdotta la commutazione di pacchetto, usata da Internet, in cui le informazioni vengono suddivise in pacchetti che possono seguire percorsi diversi nella rete e vengono poi ricostruiti a destinazione. La lezione confronta i due modelli, evidenziando l’efficienza della commutazione di pacchetto ma anche la possibilità di ritardi variabili.
Nella parte finale vengono descritte le principali tipologie di canali di trasmissione: collegamenti punto a punto, o unicast, e reti broadcast, in cui il canale è condiviso da tutte le macchine della rete.
Modalità di comunicazione nelle reti
Dopo aver visto i principali dispositivi fisici di una rete, possiamo chiederci in che modo i dati vengono effettivamente trasmessi.
Le reti possono usare diverse modalità di comunicazione, cioè diversi modi per collegare i dispositivi e far viaggiare le informazioni (Kurose & Ross, 2026; Tanenbaum et al., 2021).
Commutazione di circuito
La commutazione di circuito è tipicamente associata a comunicazioni orientate alla connessione, perché, prima dello scambio dei dati, viene stabilito un percorso dedicato. Ciò avviene, ad esempio, nella rete telefonica tradizionale: durante una chiamata si realizza un circuito temporaneo che collega i due interlocutori attraverso una serie di connessioni tra centrali telefoniche successive (Kurose & Ross, 2026; Tanenbaum et al., 2021).
Le risorse trasmissive (linee e capacità delle centrali) rimangono riservate alla comunicazione fino al termine della chiamata (Kurose & Ross, 2026).
La commutazione di circuito può comportare un utilizzo inefficiente delle risorse trasmissive, poiché, quando i due interlocutori sono in silenzio, le risorse riservate non vengono impiegate per trasmettere informazioni utili e non possono essere utilizzate da altre comunicazioni (Kurose & Ross, 2026).
Esempio
Immaginiamo di avere due telefoni, uno nella città A e l’altro nella città B, e vogliamo stabilire una chiamata telefonica diretta tra di essi utilizzando la commutazione di circuito:
Commutazione di pacchetto
La commutazione di pacchetto può funzionare anche senza stabilire un percorso dedicato in anticipo: i pacchetti vengono affidati alla rete e possono seguire percorsi diversi (Kurose & Ross, 2026; Tanenbaum et al., 2021).
Le informazioni da trasmettere vengono confezionate in pacchetti di dati e affidate alla rete con l’indicazione dell’indirizzo del destinatario, come avviene, ad esempio, nel sistema postale.
La rete ha quindi il compito di instradare e trasportare ciascun pacchetto fino a destinazione.
A differenza della commutazione di circuito, la commutazione di pacchetto:
La commutazione di pacchetto è molto flessibile ed efficiente, ma può introdurre ritardi variabili (Kurose & Ross, 2026).
Per questo le applicazioni in tempo reale, come telefonate via Internet, videoconferenze o giochi online, richiedono protocolli e tecniche specifiche per ridurre ritardi e interruzioni (Kurose & Ross, 2026).
Per esempio, durante la ricezione di un file o di un’e-mail, un breve ritardo può risultare poco evidente; nel caso di un evento in tempo reale, come una telefonata, anche un secondo di ritardo può invece essere percepito dai due interlocutori.
Internet usa la commutazione di pacchetto: i dati vengono suddivisi in pacchetti e inoltrati attraverso la rete. Alcuni protocolli aggiungono poi controlli per gestire l’ordine dei dati, rilevare gli errori e aumentare l’affidabilità della comunicazione (Kurose & Ross, 2026; Postel, 1981).
Esempio
Supponiamo che tu voglia inviare un’e-mail contenente un messaggio di testo e alcune immagini a un amico. Utilizzando la commutazione di pacchetto, il processo potrebbe essere il seguente:
Tipologie di canali di trasmissione
Esistono due tipi di canali di trasmissione ampiamente impiegati:
I collegamenti punto a punto connettono coppie di dispositivi (Tanenbaum et al., 2021).
In una rete composta da collegamenti punto a punto, se la sorgente e la destinazione non sono collegate direttamente, i pacchetti devono attraversare uno o più dispositivi intermedi.
I singoli collegamenti punto a punto sono detti link.
Nel suo significato più basilare, un link rappresenta il collegamento diretto tra due nodi della rete.
Al contrario, nelle reti broadcast esiste un solo canale di comunicazione condiviso da tutte le macchine della rete: i pacchetti inviati da una macchina vengono ricevuti da tutte le altre macchine collegate al canale (Tanenbaum et al., 2021).
Alla ricezione del pacchetto, ogni macchina controlla l’indirizzo di destinazione: se corrisponde a quello della macchina ricevente, il pacchetto viene elaborato; altrimenti, viene ignorato (Tanenbaum et al., 2021).
Elementi chiave
Una linea sempre riservata
Due sedi di un’azienda devono comunicare per un’ora. Il sistema utilizzato stabilisce prima della comunicazione un percorso dedicato tra le due sedi e mantiene riservate le risorse necessarie fino alla fine della sessione.
Durante l’ora di collegamento, però, per diversi minuti non viene trasmesso alcun dato.
Rispondi alle seguenti domande:
Dieci utenti devono condividere la stessa rete
Una rete viene utilizzata contemporaneamente da dieci utenti. Ogni utente trasmette dati soltanto per brevi intervalli e rimane inattivo per gran parte del tempo.
Vengono proposte due soluzioni:
Analizza le due soluzioni.
Un messaggio attraversa Internet
Devi inviare a un amico un’e-mail contenente testo e alcune immagini. Il messaggio viene trasmesso attraverso Internet utilizzando la commutazione di pacchetto.
Ricostruisci quello che accade.
Download e videoconferenza
Uno studente sta contemporaneamente:
In entrambi i casi i dati viaggiano attraverso una rete a commutazione di pacchetto. In un determinato momento la rete diventa congestionata e alcuni pacchetti subiscono ritardi variabili.
Rispondi alle seguenti domande:
Ricostruire un percorso punto-punto
Un computer A deve inviare dati a un server B. I due dispositivi non sono collegati direttamente, ma tra loro esistono diversi dispositivi intermedi.
Il percorso seguito è:
Computer A → Router 1 → Router 2 → Router 3 → Server B
Analizza la comunicazione.
Un messaggio per tutti, ma destinato a uno solo
In una piccola rete viene utilizzato un unico canale di comunicazione condiviso da tutti i dispositivi.
Il computer A invia un pacchetto destinato al computer D. Anche i computer B, C ed E ricevono il pacchetto attraverso il canale condiviso.
Rispondi alle seguenti domande:
Un altro studente afferma: «Se tutti ricevono il pacchetto, allora tutti devono necessariamente elaborarne il contenuto».
Valuta l’affermazione e spiegane l’errore utilizzando il funzionamento delle reti broadcast descritto nella dispensa.
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