La telematica e le reti di computer

Cos'è la telematica

La parola telematica è un neologismo derivato dalla fusione di due parole: telecomunicazione e informatica. La telematica si occupa dell'uso delle tecnologie informatiche nell'ambito delle telecomunicazioni; applicazioni telematiche sono ad esempio gli sportelli Bancomat, i fax e i terminali per la lettura delle carte di credito. Le reti telematiche connettono fra loro più computer, attraverso cavi telefonici, fibre ottiche, ponti radio, ecc. Su reti di questo tipo possono transitare velocemente grandi quantità di dati. I vantaggi del collegamento attraverso le reti sono molteplici. Un computer in rete può accedere alle risorse informative residenti su altri computer, può utilizzare periferiche, come stampanti o fax, collegate ad altri elaboratori, e così via.

Dalla telematica a Internet in due parole

Internet è una sorta di meta-rete costituita da molte reti telematiche connesse tra loro. Non ha importanza quale sia la tecnologia che le unisce: cavi, fibre ottiche, ponti radio o altro. Non è rilevante neanche il tipo di computer connessi: dal piccolo personal computer al mainframe. Punto di forza di Internet, e motivo del suo velocissimo espandersi, è la sua capacità di 'parlare' un linguaggio universale, adatto alla quasi totalità degli elaboratori esistenti.

Reti locali e reti su territorio

Esistono vari tipi di rete, dalle più piccole, che possono essere composte anche solo da due personal computer, a reti enormi, con migliaia di computer, distribuiti in varie nazioni.

Le reti di primo tipo, dette LAN (Local Area Network), realizzate cioè in sede locale - tipicamente all'interno di uno stesso edificio - nascono nella maggioranza dei casi per un uso d'ufficio (condivisione di periferiche, scambio di messaggi tra un piano e l'altro, ecc.) e non permettono, di norma, alcun tipo di accesso dall'esterno.

Le reti più vaste, dette 'geografiche' o WAN (Wide Area Network), connettono computer spesso assai distanti l'uno dall'altro, ad esempio le varie sedi di una multinazionale. Queste reti sono, per la loro stessa natura, molto più 'aperte' delle reti locali, hanno cioè già predisposte tutta una serie di procedure per accogliere nuovi elaboratori: da quelli di una eventuale nuova sede, fino al computer portatile di un dipendente munito di modem e (ovviamente) linea telefonica. Un esempio di WAN sono le reti bancarie, il Videotel, Itapac e le reti universitarie. Attenzione: una WAN non è necessariamente aperta al libero accesso dall'esterno; non lo sono ad esempio, per motivi di sicurezza, le reti militari.

Breve teoria delle comunicazioni telematiche

In ogni tipo di comunicazione, anche tra esseri umani, è necessario utilizzare dei codici comuni: un linguaggio o, per utilizzare il termine più diffuso al riguardo in ambito telematico, un protocollo. Nelle trasmissioni telematiche questi protocolli variano in funzione dei terminali connessi (in sigla DTE= Data Terminal Equipment), che possono essere di vario tipo - ad esempio fax, terminali Bancomat, personal computer, telescriventi, ecc. - e in funzione dei DCE (Data Communication Equipment), cioè del tipo di strumenti utilizzati per la connessione dei terminali. Un DCE è per esempio l'insieme costituito da: modem in trasmissione + linea telefonica + modem in ricezione. I più importanti protocolli internazionali sono regolati e ratificati dal CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique).

La base di ogni messaggio telematico è il bit (contrazione dall'inglese 'binary digit' = cifra binaria). L'unità binaria bit corrisponde a una singola 'cifra' (unità di informazione) in un 'alfabeto' basato su due soli valori, 0 ed 1. Un bit può dunque essere solo 0 o 1. Nel caso della comunicazione via modem, lo 0 e l'1 sono trasformati in una serie di impulsi elettromagnetici compresi nell'ampiezza della banda vocale (da 300Hz a 3300Hz) usata normalmente in telefonia. Per far sì che i modem non confondano il segnale 0 con il segnale 1 esistono degli standard di trasmissione fisica del bit che usano la tecnica del range (letteralmente: ampiezza, portata, estensione). Facciamo un esempio: per codificare lo 0 si può utilizzare un segnale compreso in un range di frequenza da 1070Hz a 1270Hz; per codificare l'1, un segnale con range da 2025Hz a 2225Hz. Così, per quanto il segnale d'origine possa essere distorto durante il suo tragitto sulla linea telefonica, abbiamo una buona possibilità, in ricezione, di interpretarlo correttamente. Il range 0, ad esempio, (1070Hz - 1270Hz) è sensibilmente spostato sia dai confini superiore e inferiore della banda vocale telefonica (300Hz - 3300Hz), sia dai confini del range 1 (2025Hz - 2225Hz).

I DCE di tipo telex utilizzano un codice, detto BAUDOT, basato su una 'parola' lunga 5 bit. I modem utilizzano invece il codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange), approvato dall'ANSI (American National Standard Institution). Del codice ASCII e delle sue diverse varianti ci occuperemo approfonditamente nel corso del testo.

Tipologie di trasmissione

I bit viaggiano su rete telefonica principalmente in due modi:

  • half duplex (HD)
  • full duplex (FDX)

Una linea HD (half duplex) assomiglia a quello che il codice della strada definisce un 'senso unico alternato'. Le macchine (i bit) utilizzano la stessa carreggiata alternandosi a seconda della loro direzione (per esempio prima tutte le macchine in uscita, poi tutte le macchine in entrata).

Una linea FDX (full duplex) corrisponde invece ad una carreggiata a doppio senso di circolazione. I dati possono essere trasmessi e ricevuti contemporaneamente. La trasmissione full duplex è attualmente la più diffusa.

Dalle BBS alle reti amatoriali

Esaurite le premesse più tecniche, vediamo come questa serie di protocolli e sigle più o meno decifrabili si trasformi una volta 'sul campo'.

Un esempio di particolare interesse è costituito dalle BBS (Bulletin Board System), ovvero dei computer attrezzati con uno o più modem e in grado di 'ospitare' dei visitatori virtuali (purché, evidentemente, questi abbiano a loro volta computer e modem).

Come suggerisce il nome, le BBS sono in qualche modo assimilabili a delle 'bacheche elettroniche' dove chiunque può lasciare un messaggio, oppure, con un pizzico di fantasia, a dei 'club virtuali' cui si partecipa per via telematica, anziché in carne e ossa. Le BBS nella maggioranza dei casi sono gratuite e vivono in virtù del lavoro volontario dei loro sysop (system operator: gestore di sistema).

Accedendo ad una BBS abbiamo la possibilità di scambiare posta con gli altri utenti dello stesso sistema, di partecipare ad aree di conferenze locali (spesso le BBS stesse sono strettamente tematiche; abbiamo così BBS che si occupano solo di videogame, o di realtà virtuale etc.) e di comunicare 'in tempo reale' scambiandoci messaggi che compaiono contemporaneamente sul nostro schermo e su quello dei nostri interlocutori (è il cosiddetto 'chat'). Possiamo anche trasmettere o ricevere file (in genere programmi di pubblico dominio) attraverso appositi archivi.

Le BBS nella quasi totalità dei casi hanno carattere locale, cioè non sono dotate di punti di accesso in diverse città, ma - nel caso italiano nonostante l'ostacolo delle elevate tariffe telefoniche praticate dalla Telecom - hanno parzialmente superato l'iniziale isolamento geografico. Molte di queste piccole banche dati sono infatti in grado di offrire al proprio utente un servizio di posta elettronica nazionale, ed a volte internazionale. Questo avviene attraverso collegamenti periodici (in genere ogni notte) fra una BBS e l'altra, che permettono trasmissione e ricezione in forma compressa e ottimizzata dei messaggi e dei file che si desidera scambiare. Le BBS che offrono questi servizi in maniera coordinata (in genere attraverso forme di autoregolamentazione) possono essere considerate parte di una rete. Una rete amatoriale internazionale di questo tipo è la rete Fido (Fidonet), la più diffusa in Italia.

Da un punto di vista tecnico la posta Fidonet viaggia per lo più saltando di nodo in nodo (i nodi sono le stesse banche dati) attraverso 'normali' chiamate telefoniche, ovvero chiamate su linee commutate. A titolo esemplificativo immaginiamo che un nodo Fidonet romano debba inviare la posta dei propri utenti locali ad un nodo di Milano. Il sistema romano non sarà costretto a chiamare direttamente Milano, ma si potrà collegare con il nodo più vicino a sé nella direzione Milano, per esempio Rieti, lasciando le indicazioni circa i destinatari dei messaggi; il nodo di Rieti chiamerà a sua volta, ad esempio, Chiusi e così via fino a destinazione. Le reti amatoriali sono quindi reti commutate.

Le grandi reti

Oltre a queste reti 'amatoriali' esistono naturalmente reti professionali che hanno una grande estensione sul territorio (Wide Area Network - WAN), sia a livello nazionale (in Italia per esempio il CINECA, o Itapac, ma anche le reti bancarie e il Videotel), sia a livello continentale (per l'Europa si possono citare: EuropaNet, Ebone, Eunet) o mondiale. Alcune di queste grandi reti, ad esempio quelle bancarie, non hanno convenienza nel creare collegamenti con altre strutture, ma la maggior parte delle WAN ha invece una vera e propria 'fame di connessioni'. Le reti tendono sempre di più a connettersi l'una con l'altra, abbracciando fra le loro 'maglie' tutto il mondo. Le reti nazionali diventano parte delle reti continentali, e queste delle reti mondiali. Basta un anello di congiunzione, e i dati possono viaggiare da una rete all'altra.

Internet - o più semplicemente 'the Net', 'la rete' - è di fatto l'insieme di tutte le principali reti del mondo. Collega alcune decine di migliaia di sottoreti e, ai primi del '96, sei milioni di host. Il numero degli utenti Internet è difficile da valutare, ma è probabilmente superiore a 30.000.000; secondo alcune stime, si avvicina ai 60.000.000. Ciò che va evidenziato è che questo numero è in continuo e rapidissimo aumento in tutto il mondo (l'incremento è stato nell'ultimo periodo superiore al 10% mensile, pari a un nuovo sistema connesso ogni 10 minuti).

La storia di Internet

Internet è frutto della 'Guerra fredda'. Nei primi anni sessanta aleggiava nel mondo il terrore di una guerra nucleare. Dopo l'incidente della Baia dei Porci a Cuba, la tensione U.S.A. - U.R.S.S. raggiunse i massimi livelli. Nel 1964 anche la Cina sperimentava la propria bomba atomica.

In questi frangenti il Ministero della Difesa americano avviò un progetto che aveva il fine di preservare le telecomunicazioni in caso di guerra nucleare. Non esisteva alcun mezzo per garantire la funzionalità di un centro di telecomunicazioni sottoposto a un attacco nucleare. L'idea partorita dalla RAND Corporation nel 1964 si basava proprio su questo presupposto. Se non è possibile mantenere intatta una rete di telecomunicazioni, è necessario allora creare un'infinità di strade alternative per la circolazione dei dati, di modo che anche l'eventuale distruzione di molti dei nodi funzionanti non interrompa il flusso delle informazioni all'interno della rete.

Arpanet: una rete militare

La trovata, semplice e geniale al tempo stesso, aveva il suo punto forte nel concepire una rete decentralizzata, in modo che ciascun nodo potesse continuare a lavorare ricevendo, elaborando e trasmettendo informazioni, anche nel caso in cui alcuni fra i nodi vicini fossero stati danneggiati da una esplosione nucleare. Il fatto che non vi fosse un nodo centrale era necessario in quanto esso sarebbe stato, a priori, un obiettivo strategico, la cui distruzione avrebbe compromesso il funzionamento dell'intera rete.

Per installare un sistema che, in caso di interruzione delle comunicazioni tra due nodi, potesse individuare immediatamente un collegamento alternativo, era necessario utilizzare uno strumento più intelligente di una semplice centrale telefonica. Perciò si pensò agli elaboratori elettronici.

Il primo nodo di questa rete, detta Arpanet, fu varato nel 1969. Nel 1972 Arpanet contava già trentasette nodi. Negli anni seguenti la rete crebbe in maniera esponenziale grazie alla sua struttura volutamente decentrata, che rendeva tecnicamente semplice aggiungere nuovi collegamenti, e grazie anche all'uso di protocolli standard di trasmissione dati. Il primo, rudimentale, protocollo si chiamava NCP (Network Control Protocol), ben presto sostituito dal TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), utilizzato ancora oggi. I protocolli avevano (e continuano ad avere) il compito di rendere possibile la comunicazione e lo scambio dei dati fra i vari sistemi collegati, spesso diversi fra loro per potenza di calcolo, per sistema operativo, per marca.

NFS e lo sviluppo di Internet

Negli anni '80 all'interno di Arpanet si formarono tre network distinti: NSFnet (National Science Foundation Network), BitNet (Because It's Time Network), CSNET (Computer Science Network). NSFnet, grazie ad una linea a 58 Kbps, divenne la colonna portante di Internet, la sua principale 'backbone' ('spina dorsale'). Nel 1989 NSFnet venne potenziata attraverso una rete 'T1' a 1,544 Mbps.

L'esplosione della rete

Nel 1983 la sezione militare si staccò da questo nuovo macrorganismo in continua espansione. Arpanet morì e nacque Internet. La rete era ormai usata da moltissime università in tutto il mondo, soprattutto per lo scambio di posta elettronica. Il fatto che non esistessero strutture direttive centrali, e che ogni nuovo sistema connesso fosse, dal punto di vista finanziario-amministrativo, responsabile solo delle proprie macchine e del proprio tratto di rete, aiutò Internet a crescere liberamente (e velocemente!). Grazie alla posta elettronica si svilupparono delle vere e proprie 'tavole rotonde' collettive (evolutesi poi nelle mail-list e nei newsgroup Usenet); curiosamente, la prima fu dedicata alla fantascienza. Internet non era più un semplice strumento di trasmissione dati tra elaboratori, era diventato anche un punto di incontro e di scambi culturali.

Tuttavia ciò che maggiormente contribuì alla diffusione di Internet, la tecnologia che la rese popolare, fu un'invenzione del CERN di Ginevra: World Wide Web (WWW). Programmi in grado di 'navigare' su World Wide Web (come Netscape, Mosaic, Internet Explorer, ecc.) possono visualizzare, oltre al testo, immagini e filmati, possono riprodurre suoni digitalizzati e possono gestire documenti ipertestuali. Tutti coloro che dispongono di un computer dotato di mouse e normali capacità di calcolo e di memoria possono con dei semplici 'click' del mouse sfogliare un libro, vedere un quadro esposto al Louvre (o meglio: una sua riproduzione digitale), ascoltare brani musicali.

L'utilizzo di strumenti più efficienti e più facili da usare, ma più dispendiosi in termini di consumo di banda passante, comportò un'impennata nella richiesta di connettività. Già nel '92 il backbone NSFnet dovette essere potenziato con una linea 'T3' a 44,736 Mbps. Da allora la rete prese a potenziarsi a ritmi frenetici, al punto da indurre i più pessimisti a ritenere che da lì a breve tutto sarebbe collassato: una previsione che i fatti si sono incaricati finora di smentire.

Non è fantascienza immaginare che presto gran parte della comunicazione interpersonale, soprattutto di quella su lunghe distanze, sarà gestita da personal computer col supporto di reti telematiche come Internet, e magari attraverso collegamenti via satellite. Lo sviluppo di questi nuovi 'media', decisamente più potenti della televisione, porterà probabilmente alla fine dell'autogestione delle grandi reti telematiche.

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