Rete informatica: cos’è e quali tipologie di rete esistono

La rete informatica è ormai indispensabile per connettere e rendere possibile qualsiasi tipo di attività. Pensiamo ad Internet, alle attività di lavoro in ufficio o al semplice film che possiamo guardare in streaming la sera comodamente seduti sul nostro divano. Nessuna di queste attività sarebbe possibile senza le reti informatiche. Le reti informatiche ormai collegano tutto, non soltanto computer e server, pensiamo ai sistemi di videosorveglianza urbani, o ai semplici elettrodomestici che comandiamo in casa grazie all’Alexa di turno.

Vediamo pertanto cos’è una rete informatica, quali sono le tipologie attualmente più diffuse.

Cos’è una rete informatica

Una rete informatica è un’infrastruttura composta da due o più dispositivi collegati con o senza cavi, per trasmettere e condividere dati. Una rete informatica è composta da dispositivi hardware (router, switch, access point, cablaggi) e software (sistemi operativi e applicativi di gestione, backup, ecc.).

Nel glossario della rete informatica incontriamo con particolare frequenza alcuni termini, a cominciare dai nodi, che costituiscono i punti di connessione attraverso cui si elabora la creazione, invio, ricezione e archiviazione dei dati. Un nodo è sostanzialmente un dispositivo connesso alla rete in grado di comunicare con gli altri nodi, grazie ad un sistema di identificazione come l’indirizzo IP. Tra i principali nodi di una rete di computer possiamo riconoscere i server, i computer, stampanti, sistemi di storage e sostanzialmente tutti gli endpoint connessi alla rete stessa mediante un collegamento cablato o wireless.

L’indirizzo IP è un insieme di cifre che identifica in maniera univoca un dispositivo connesso alla rete, grazie ai campi numerici che caratterizzano sia le reti di computer che la posizione del nodo al suo interno. Le comunicazioni di dati all’interno della rete informatica contengono quindi sia l’IP del dispositivo di invio che l’IP di quello di destinazione. Grazie a queste informazioni è possibile far comunicare i vari nodi della rete, instradando i dati nella corretta direzione.

Tra i principali dispositivi hardware che compongono l’architettura di rete ritroviamo i router e gli switch.

Il router è un componente di rete fisico o virtuale che si occupa di inviare i pacchetti di dati attraverso varie reti informatiche, facendo in modo che raggiungano correttamente la rete e il nodo di destinazione. Gli switch sono invece dei dispositivi che hanno il compito di connettere i vari nodi presenti all’interno di una singola rete informatica, mettendoli di fatto in comunicazione tra loro. Gli switch sono dotati di porte, a cui i dispositivi si connettono mediante un cavo di rete (ethernet). Una rete di computer può essere in grado di connettere i propri nodi anche tramite un’interfaccia wireless, grazie alla presenza di appositi punti di accesso (wi-fi access point).

Nonostante la complessità e la varietà della sua infrastruttura tecnologica, il funzionamento di una rete informatica è concettualmente piuttosto semplice. Ogni nodo, come accennato, è contrassegnato da un indirizzo IP, che consente allo switch e agli altri dispositivi connessi di riconoscerlo. Il traffico dei dati all’interno della rete informatica segue un protocollo, che determina le modalità di invio e ricezione attraverso i vari nodi connessi. Lo switch gestisce lo scambio di dati all’interno di una singola zona della rete di computer e grazie all’impiego dei router è possibile estendere la comunicazione tra più reti, anche a livello globale, come avviene nel caso della rete Internet.

Le diverse tipologie di rete informatica

Se il concetto di rete informatica prevede sempre un’architettura di nodi tra essi collegati, esistono varie modalità con cui ciò accade, soprattutto in funzione della dimensione e delle caratteristiche geografiche della rete stesse.

LAN

Acronimo di Local Area Network, è comunemente nota come rete locale. Si tratta di una rete informatica che connette dispositivi tra di loro relativamente prossimi, come nel classico caso di un ufficio o di una sede aziendale. Le LAN costituiscono una diffusa infrastruttura IT on-premise e non hanno particolari vincoli a livello dimensionale, nel senso che possono essere caratterizzate da pochi nodi, così come da centinaia di dispositivi. Le LAN si riferiscono in particolar modo alle reti cablate, mentre per le reti wireless si utilizza il termine WLAN (Wireless Local Area Network).

MAN

Acronimo di Metropolitan Area Network, si riferiscono ad una rete informatica la cui dimensione arriva a coprire un’intera area metropolitana, collegando varie LAN attraverso un’infrastruttura di rete pubblica. La sua natura può essere sia privata che pubblica, come nel caso delle reti utilizzate per collegare i dispositivi delle smart city.

WAN

Acronimo di Wide Area Network, si riferisce alle reti di computer di area vasta, come nel caso della rete Internet, universalmente disponibile grazie alla connessione di nodi e infrastrutture di distribuzione di natura pubblica e privata, in grado di capillarizzare la copertura su tutto il pianeta. I principali fornitori dell’infrastruttura di rete Internet sono gli ISP (Internet Service Provider) e i NSP (Network Service Provider). Tali soggetti sono responsabili della gestione dei nodi a cui i vari utenti si connettono attraverso i loro endpoint, che si collega ad un router, che instrada i dati verso l’ISP, in modo che possano procedere ovunque nella rete per raggiungere l’IP di destinazione. Una comunicazione inviata da un utente non è infatti visibile a tutti i dispositivi connessi alla rete internet, ma soltanto a quelli a cui questa è intenzionalmente destinata.

SAN

Acronimo di Storage Area Network, viene utilizzata per distribuire l’archiviazione dei dati su un’architettura di rete, che può essere condivisa in locale o in cloud, utilizzando più nodi di storage, opportunamente gestiti ed orchestrati. A livello architetturale, il SAN utilizza la logica dello storage a blocchi.

CAN

Acronimo di Campus Area Network, è un caso particolare della LAN, o di più LAN contenute all’interno di un perimetro ben identificabile, come nel caso di un campus universitario, ospedaliero o aziendale, che può essere anche molto esteso a livello di superficie ed essere formato da più reti comunque adiacenti e interconnesse tra loro.

PAN

Acronimo di Personal Area Network, come il nome stesso suggerisce, identifica una rete usufruita da una singola persona, con un concetto che si discosta parzialmente dalle reti descritte in precedenza. L’architettura di una PAN è prevalentemente orientata al wireless e contempla in buona parte dispositivi mobile che possono ad esempio utilizzare una connessione a corto raggio, come il bluetooth, piuttosto che un Wi-Fi tradizionale.

Le topologie di rete informatica

Oltre alle varie tipologie geografiche che contraddistinguono una rete informatica, il modo con cui nodi e collegamenti la configurano consente di classificare differenti topologie. Le più note sono essenzialmente quattro: bus, stella, anello e mesh. Vediamole di seguito.

• Bus: prevede il collegamento di ogni nodo attraverso una connessione diretta;
• Stella: prevede il collegamento dei nodi ad una serie di hub tra di loro collegati. In questo modo tutti i nodi connessi alla rete possono entrare in comunicazione in maniera indiretta;
• Anello: prevede il collegamento dei nodi attraverso un loop in grado di garantire il collegamento diretto delle coppie adiacenti ed il collegamento indiretto di tutte le coppie previste;
• Mesh: prevede il collegamento dei nodi attraverso una sovrapposizione delle loro connessioni, in modo da privilegiare lo scambio di dati tra alcuni nodi o porzioni della rete. Si tratta di una tipologia caratterizzata da una elevata ridondanza, per certi versi onerosa ma al tempo stesso capace di ottimizzare e sfruttare al meglio ad esempio la presenza di vari access point di una rete wireless.

Dal punto di vista architetturale è inoltre possibile distinguere due tipi di riferimento: l’architettura di rete P2P (peer-to-peer) e l’architettura di rete client/server.

L’architettura P2P prevede la presenza di più nodi connessi con pari privilegi. Si tratta di un modello decentralizzato in cui i vari peer comunicano direttamente tra loro senza la necessità di un nodo di controllo centrale, in quanto fungono essi stessi sia da client che da server per gli altri nodi. Casi celebri di P2P sono dati dalle reti per il file sharing e dalle reti blockchain, in cui ogni nodo svolge le proprie funzioni grazie all’esecuzione di un software, generalmente open source in modo da consentire a tutti gli utenti di verificare il contenuto. Data la loro natura aperta, le reti P2P attive sulla rete Internet sono caratterizzate da una governance democratica, in cui ogni modifica proposta deve ricevere il consenso di una più o meno elevata percentuale di nodi. Il modello P2P risulta funzionale anche nel caso di una rete aziendale in cui ogni nodo può ad esempio condividere le proprie risorse hardware (CPU, memoria, storage, rete, ecc.).

La più tradizionale architettura client/server prevede un modello gerarchico con i nodi periferici (client) che comunicano tra loro attraverso un server centrale, che detta le regole in merito alle risorse e ai dati trasmessi e condivisi all’interno della rete. Al pari delle reti P2P non ci sono particolari limiti dimensionali, in quanto l’architettura client/server può essere configurata su più livelli, sia on-premise che in cloud, connettendo un numero anche molto elevato di nodi. Si tratta dell’architettura di rete più diffusa in ambito aziendale, grazie all’elevato livello di controllo, ottenibile mediante la gestione dei nodi server.