Architetture di rete, protocolli e standard
Dal controllo centralizzato master-slave al modello paritario peer-to-peer, dai sistemi chiusi proprietari ai sistemi aperti: cosa sono i protocolli, perché servono e chi decide gli standard che fanno funzionare Internet.
1. Le tre architetture di rete
L'architettura di una rete definisce come i dispositivi sono organizzati e come comunicano tra loro. Non è la topologia fisica (come sono collegati i cavi) ma il modello logico che governa i ruoli e le responsabilità di ogni nodo. Esistono tre modelli fondamentali.
Architettura di rete = schema logico dei ruoli (chi comanda, chi risponde, chi è paritario) e del flusso di comunicazione tra nodi.
1.1 — Architettura Master-Slave
In questo modello un dispositivo centrale (master) controlla e coordina tutti gli altri (slave). Gli slave non comunicano tra loro direttamente: tutta la comunicazione passa dal master, che gestisce tempi, accessi e sincronizzazione.
Controllo deterministico
• Controllo centralizzato e predicibile
• Ideale per pochi dispositivi con comunicazioni semplici
• Gestione efficiente del timing e della sincronizzazione
Dove si usa
• USB: il PC è master, periferiche slave
• Bluetooth: centrale coordina accessori
• Sistemi IoT industriali e bus di campo (I²C, SPI)
1.2 — Architettura Client-Server
Il modello più diffuso nelle reti moderne. Un insieme di server offre servizi centralizzati; i client accedono ai servizi facendo richieste. È asimmetrico per definizione: i server sono sempre in ascolto, i client prendono l'iniziativa.
Esempi: Web (browser → web server), Email (client → SMTP/IMAP), Database, File server.
Perché domina
Gestione centralizzata, sicurezza più facile, backup unico, scalabilità verticale aggiungendo risorse al server.
Single point of failure
Se il server va giù, tutti i client restano senza servizio. Collo di bottiglia se troppe richieste contemporanee.
1.3 — Architettura Peer-to-Peer (P2P)
Tutti i nodi sono alla pari (peer): ognuno può essere sia client che server. Non esiste un controllo centrale; le risorse (file, potenza di calcolo) sono distribuite.
| Architettura | Controllo | Punti di forza | Esempi |
|---|---|---|---|
| Master-Slave | Centralizzato, deterministico | Timing semplice, pochi dispositivi | USB, Bluetooth, I²C |
| Client-Server | Asimmetrico, server centrale | Gestione, sicurezza, scalabilità | Web, Email, Cloud |
| Peer-to-Peer | Distribuito, paritario | Resilienza, condivisione risorse | BitTorrent, Blockchain, VoIP P2P |
Per l'interrogazione: disegna i tre schemi alla lavagna in 30 secondi. Ricorda la frase: "Master comanda, Client chiede, Peer condivide". Se ti chiedono differenze, parla sempre di single point of failure vs resilienza distribuita.
2. Sistemi chiusi vs sistemi aperti
Negli anni '70-'80 ogni produttore costruiva reti chiuse e proprietarie: IBM con SNA, Digital con DECnet. Dispositivi di marche diverse non potevano parlarsi: formati incompatibili, protocolli segreti.
La svolta è arrivata con i sistemi aperti: specifiche pubbliche, condivise, basate su standard. Obiettivo: interoperabilità – far cooperare hardware e software di produttori diversi.
Proprietario, isolato
Protocolli segreti, costi alti, vendor lock-in. Se cambi fornitore, butti tutto. Esempio storico: reti IBM SNA.
Standard, interoperabile
Specifiche pubbliche, concorrenza, costi minori. Oggi: TCP/IP, Ethernet, Wi-Fi sono tutti standard aperti.
Non confondere "sistema aperto" con "open source". Aperto = standard pubblico e interoperabile (es. Wi-Fi). Open source = codice sorgente disponibile. Un protocollo può essere aperto ma implementato con software proprietario.
3. Cos'è un protocollo: sintassi, semantica, sincronizzazione
Un protocollo di rete è un insieme di regole che definisce formato, significato e ordine dei messaggi scambiati tra entità comunicanti.
Senza protocolli condivisi, due computer non si capirebbero – come due persone che parlano lingue diverse senza traduttore. Ogni protocollo è definito da tre elementi inseparabili:
Formato dei dati
Come sono strutturati i messaggi? Ordine dei campi, tipi, delimitatori. Es: nell'URL, sintassi è protocollo://host:porta/path
Significato
Cosa significa ogni campo o comando? Es: codice 404 in HTTP = "not found". Senza semantica condivisa, i bit sono inutili.
Quando e come
Tempistiche, ordine, gestione errori. Quando ritrasmettere? Quanto attendere l'ACK? Come gestire collisioni?
Saluto tra due persone: alzo mano (sintassi: gesto), l'altro capisce che è un saluto (semantica), risponde entro 2 secondi altrimenti è maleducazione (sincronizzazione). In TCP: SYN → SYN-ACK → ACK. Stessa logica, ma con bit.
4. Gli enti di standardizzazione
Gli standard non nascono per caso: li definiscono organizzazioni internazionali, ciascuna con un ambito specifico. Conoscerle è fondamentale per capire chi decide cosa.
International Organization for Standardization
Ha definito il modello OSI a 7 livelli (1978-84). Non gestisce Internet, ma fornisce il framework concettuale ancora usato per insegnare le reti.
Institute of Electrical and Electronics Engineers
Famiglia 802: 802.3 Ethernet, 802.11 Wi-Fi, 802.15 Bluetooth. Ogni volta che usi cavo o Wi-Fi, usi uno standard IEEE.
International Telecommunication Union
Agenzia ONU per telecomunicazioni. Standardizza DSL, fibra, 3G/4G/5G, compressione voce/video (es. G.711, H.264).
Internet Engineering Task Force
Comunità aperta che mantiene gli standard Internet via documenti RFC. Gestisce TCP/IP, HTTP, DNS, SMTP, QUIC.
Internet Corporation for Assigned Names and Numbers
Non-profit che gestisce IP, DNS, nomi di dominio a livello mondiale. Assegna risorse identificative uniche.
Telecommunications Industry Association
Standard americano cablaggio strutturato. Nota: TIA/EIA-568 specifica cavi twisted-pair, RJ45, terminazioni T568A/B.
Trucco: "I I I I I T" - ISO fa il modello, IEEE fa i cavi e Wi-Fi, ITU fa le telecom, IETF fa Internet (RFC), ICANN fa i nomi e gli IP, TIA fa le prese a muro. Alla verifica ti chiederò almeno 3 enti con esempi.
5. RFC — le fondamenta di Internet
I documenti RFC (Request for Comments) sono la forma con cui l'IETF pubblica gli standard. Chiunque può proporre un RFC. Dopo revisione aperta della community, diventa standard. Esempi storici: IP è RFC 791 (1981), HTTP/1.1 RFC 2616. Tutti consultabili su rfc-editor.org.
6. Verifica / Esercizio guidato
🔬 Mini-lab concettuale
Hai a disposizione in aula: un PC docenti, 2 Raspberry Pi, uno switch, un access point.
- Disegna una rete master-slave con I²C tra i due Raspberry: chi è master? Cosa succede se gli slave parlano tra loro?
- Configura client-server: un Pi fa da web server, l'altro da client HTTP. Qual è la sintassi della richiesta GET? Qual è la semantica di 200 vs 404?
- Ipotizza P2P per condividere file tra i Pi senza server: vantaggi e rischi?
- Cerca RFC 791: quali campi dell'header IP rappresentano sintassi? Quale semantica ha il campo TTL?
1 Master è il Pi che genera clock. Gli slave non devono parlarsi: bus condiviso, collisioni garantite. 2 Sintassi: GET /index.html HTTP/1.1
Host: ... Semantica: 200=OK, 404=not found. 3 P2P: no single point of failure, ma discovery più complesso e sicurezza distribuita più difficile. 4 Sintassi RFC 791: Version, IHL, TOS, Length... Semantica TTL: numero di hop prima di scartare pacchetto, evita loop infiniti.
7. Riepilogo e concetti chiave
rfc-editor.org trovi tutto.📚 Prossimo passo - Modelli a strati ISO/OSI e TCP/IP
Ora che sai perché servono standard e protocolli, vedrai come sono organizzati a livelli. Nella prossima lezione stratificiamo: incapsulamento, PDU, perché 7 livelli OSI e 4 livelli TCP/IP. Porta con te gli RFC: li useremo.