Esame di Stato 2025/2026 · Classe 5° Elettronica
Fondamenti di
Reti Informatiche
Dalla teoria all'hardware — una guida completa
MAP
Roadmap
Cosa vedremo oggi
① Contesto
Cos'è una rete · LAN/WAN · Host/Client/Server
② Modelli
OSI 7 layer · TCP/IP 5 layer · Incapsulamento
③ Hardware
NIC · Cavi UTP/Fibra · Switch · Router
④ Indirizzamento
IPv4 · Classi · Privati · Subnet mask CIDR
⑤ Servizi
DHCP · Processo DORA · DNS · Gerarchia
⑥ Infrastruttura
Cavi sottomarini → POP → casa tua
1
Fase 1 — Il Contesto
Cos'è una Rete
Informatica?
Definiamo il problema prima di affrontare la soluzione. Perché esiste una rete? Cosa ci guadagniamo?
🔗
Definizione: Due o più dispositivi collegati per condividere risorse e scambiarsi dati. Ogni dispositivo connesso si chiama nodo o host.
🏗️
Tre elementi: Dispositivi (nodi) + Mezzi trasmissivi (cavi/WiFi) + Protocolli (regole condivise)
💡
Perché esistono: Condivisione risorse · Comunicazione · Centralizzazione dati · Ridondanza · Scalabilità
📦
Protocollo = regole condivise per comunicare tra dispositivi diversi. La suite TCP/IP è la base di Internet. Curiosità: oggi esistono oltre 15 miliardi di dispositivi connessi — più del doppio degli esseri umani.
🌐 Rete Informatica
Cavi/WiFi — host — router — switch — pacchetti — protocolli
👆 Clicca per vedere l'analogia
🛣️ Rete Stradale
Strade — città — svincoli — semafori — camion — codice della strada
Le regole garantiscono che tutti arrivino a destinazione
Strade = cavi in rame, fibra ottica, onde radio WiFi
Città = dispositivi (host): PC, server, smartphone
Svincoli/Semafori = router e switch
Camion = pacchetti dati
Codice della strada = protocolli (TCP/IP, Ethernet…)
| Tipo | Estensione | Velocità | Tecnologia | Esempio |
|---|
| LAN | Stanza / edificio | 1–10 Gbps | Ethernet, WiFi 802.11 | Casa, scuola, ufficio |
| MAN | Città (~5–50 km) | Variabile | Fibra, WiMAX | Rete università multi-campus |
| WAN | Regioni / nazioni | Mbps–Tbps | Fibra, MPLS, SD-WAN | Rete ISP, sedi aziendali |
| Internet | Mondiale | ~∞ | TCP/IP + tutto | La rete delle reti |
Esempio pratico: YouTube da casa → LAN → router → WAN ISP → Internet → server Google. Tre tipi di rete in una sola operazione. Il tutto in meno di 50 ms: la luce percorre 15.000 km mentre tu clicchi play.
🖥️
Host: qualsiasi dispositivo con un indirizzo IP in rete — PC, stampanti, telecamere IP, smartphone, smart TV…
📤
Client: inizia la comunicazione → fa la richiesta, aspetta risposta. Browser, app mobile, client email.
🗄️
Server: aspetta passivamente le richieste → elabora e risponde. Web server, DNS server, mail server.
🔄
Peer-to-Peer (P2P): ogni nodo è sia client che server — nessuna gerarchia. BitTorrent, blockchain, VoIP.
OSI
Fase 2 — I Modelli
Modello OSI &
Suite TCP/IP
Come i protocolli sono organizzati a livelli. Il linguaggio universale per parlare di reti.
7
APPLICATION
HTTP · HTTPS · FTP · SMTP · DNS · SSH
App utente
6
PRESENTATION
TLS/SSL · JPEG · UTF-8 · compressione
Cifratura
5
SESSION
NetBIOS · RPC · SIP · gestione sessioni
Sessioni
4
TRANSPORT
TCP (affidabile) · UDP (veloce) · porte
Firewall L4
3
NETWORK
IPv4 · IPv6 · ICMP · ARP · routing
Router
2
DATA LINK
Ethernet · WiFi 802.11 · MAC address · frame
Switch
1
PHYSICAL
Cavi UTP · fibra · onde radio · segnali elettrici
Hub · Cavi
5
APPLICATION
HTTP · FTP · SMTP · DNS · SSH · (include L5+6+7 OSI)
4
TRANSPORT
TCP · UDP — segmenti · porte · controllo flusso
3
INTERNET
IPv4 · IPv6 · ICMP — pacchetti · routing
2
NETWORK ACCESS
Ethernet · WiFi — frame · MAC address
1
PHYSICAL
Cavi · onde radio · bit grezzi
OSI vs TCP/IP
OSI 7+6+5 → TCP/IP Application
OSI 4 → TCP/IP Transport
OSI 3 → TCP/IP Internet
OSI 2+1 → TCP/IP Network Access
Regola mnemonica OSI:
"All People Seem To Need Data Processing" (7→1)
3
Fase 3 — L'Hardware
NIC · Cavi · Switch
· Router
L'infrastruttura fisica su cui tutto il resto si appoggia. Prima il ferro, poi i protocolli.
🔌
NIC (Network Interface Card): componente hardware che connette fisicamente un host alla rete. Opera a Layer 2.
🏷️
MAC Address: 48 bit (6 byte) esadecimali — AA:BB:CC:DD:EE:FF. "Bruciato" in fabbrica (ROM). Non cambia mai. Lo spazio di indirizzamento è 2⁴⁸ = 281 trilioni di indirizzi unici.
🏭
Struttura MAC: 3 byte OUI (produttore) + 3 byte seriale univoco.
⚡
Velocità: 100 Mbps → 1 Gbps (GbE) → 10 Gbps → 100 Gbps (datacenter)
🏷️ MAC Address
Indirizzo fisico, permanente, assegnato in fabbrica
👆 Confronta con IP
📍 IP Address
Indirizzo logico, cambia con la rete
🚗 MAC = targa dell'auto
🗺️ IP = GPS (posizione)
| Categoria | Velocità max | Distanza | Frequenza | Stato |
|---|
| Cat 5e | 1 Gbps | 100 m | 100 MHz | Legacy |
| Cat 6 | 10 Gbps (55m) | 100 m (1G) | 250 MHz | Comune |
| Cat 6A ★ | 10 Gbps | 100 m | 500 MHz | Consigliato |
| Cat 7/8 | 10–40 Gbps | 30–100 m | 600–2000 MHz | Datacenter |
Fibra SMF: nucleo 9µm · luce laser · fino a 100 km → WAN, backbone
Fibra MMF: nucleo 50µm · LED · fino a 500 m → intra-edificio
🔀
Layer 2 (Data Link): usa MAC address, non IP. Connette dispositivi nella stessa rete locale.
📚
MAC Table: ad ogni frame ricevuto legge il MAC sorgente e registra su quale porta è arrivato. Impara la rete osservando il traffico.
🎯
Unicast known: MAC in tabella → frame inviato SOLO sulla porta giusta. Zero sprechi di banda. Uno switch da 48 porte a 10 Gbps può commutare 480 Gbps contemporaneamente — è questo il vantaggio rispetto all'hub.
📢
Flood/Broadcast: MAC non in tabella o FF:FF:FF:FF:FF:FF → frame su TUTTE le porte tranne sorgente.
✂️
Filtering: sorgente e destinazione sulla stessa porta → frame scartato.
Prima volta: vede qualcuno uscire dall'appartamento 3 → segna "Rossi sta al piano 3"
Seconda volta: non suona tutti i campanelli (flood) — porta la posta direttamente al piano giusto (unicast)
Hub (obsoleto) = portinaio che urla il nome nel cortile — tutti sentono tutto
| Hub | Switch |
|---|
| Layer OSI | Layer 1 | Layer 2 |
| Logica | Nessuna | MAC table |
| Banda | Condivisa | Dedicata |
| Collisioni | Dominio unico | Uno/porta |
| Oggi | Obsoleto | Standard ✓ |
Clicca sui nodi per simulare il traffico. Lo switch impara e aggiorna la MAC table in tempo reale.
🌐
Layer 3 (Network): usa indirizzi IP. Connette reti diverse. Lo switch connette host nella stessa rete.
🗺️
Routing table: per ogni rete → interfaccia di uscita + next-hop. Come il navigatore GPS: sa solo la prossima svolta, non tutto il percorso.
🚪
Default gateway (0.0.0.0/0): "se non so dove mandarlo, mando qui". La porta di uscita dalla LAN, tipicamente 192.168.1.1.
🔄
NAT: traduce IP privati → IP pubblico ISP. Per questo tutta casa naviga con un solo IP pubblico. Su Internet, i router di backbone usano BGP e gestiscono oltre 900.000 rotte IPv4 — ognuna aggiornata in meno di 1 secondo quando cambia.
| Switch | Router |
|---|
| Layer | 2 | 3 |
| Indirizzo | MAC | IP |
| Connette | Stessa LAN | Reti diverse |
| Tabella | MAC table | Routing table |
| Broadcast | Non separa | Separa ✓ |
4
Fase 4 — Indirizzamento
Indirizzi IP,
Subnet Mask
Come i dispositivi si trovano su Internet. Indirizzi logici, gerarchia, subnetting.
ESEMPIO: 192.168.1.100 / 24
■ Parte di RETE — 3 ottetti fissi con /24
■ Parte di HOST — .1 → .254
🔒
Indirizzi privati RFC 1918 (non instradabili su Internet): 10.x.x.x/8 · 172.16-31.x.x/12 · 192.168.x.x/16
🔁
127.0.0.1 = loopback · 169.254.x.x = APIPA · 255.255.255.255 = broadcast limitato
🚀
IPv6: 128 bit · 3,4×10³⁸ indirizzi. Quanti? Se ogni granello di sabbia sulla Terra fosse un indirizzo IPv4, ci vorrebbe 10²⁰ pianeti come la Terra per raggiungere gli indirizzi IPv6. No NAT · SLAAC · dual stack.
| CIDR | Subnet Mask | Host usabili | Uso |
|---|
| /8 | 255.0.0.0 | 16.777.214 | Backbone ISP |
| /16 | 255.255.0.0 | 65.534 | Grandi aziende |
| /24 | 255.255.255.0 | 254 | LAN standard ← |
| /30 | 255.255.255.252 | 2 | Link P2P |
| /32 | 255.255.255.255 | 0 | Host route |
Trucco: il numero dopo / = quanti bit sono 1. /24 → 24 bit fissi → tre ottetti fissi.
/24 in binario:
11111111.11111111.11111111.00000000
↑ rete (fisso) ↑ host (variabile)
/24: .0 network · .1 primo host · .254 ultimo · .255 broadcast
5
Fase 5 — I Servizi
DHCP · DNS
Tutto automatico
Come i dispositivi ottengono automaticamente tutto il necessario per comunicare.
🏢
Analogia: addetto all'accoglienza → scrivania (IP), porta d'uscita (gateway), rubrica (DNS), durata contratto (lease time).
📋
Parametri forniti: indirizzo IP · subnet mask · default gateway · DNS server · lease time
🔄
IP dinamico: client, laptop, smartphone — cambia al rinnovo lease.
IP statico: server, stampanti, router — fisso per sempre.
Perché DHCP?
500 PC senza DHCP = 500 configurazioni manuali. Con DHCP: plug & play. Zero intervento umano.
DISCOVER
Broadcast: "C'è un server DHCP?" (src 0.0.0.0 · dst 255.255.255.255)
OFFER
Server offre IP disponibile + parametri di rete
REQUEST
Broadcast: "Accetto l'IP offerto, confermami" (notifica tutti)
ACK
Confermato! IP assegnato per la durata del lease
📖
Problema: i computer parlano IP (142.250.74.46), gli umani parlano nomi (google.com). Chi traduce?
🔍
DNS traduce: www.google.com → 142.250.74.46. Come la vecchia rubrica telefonica: cerchi il nome, trovi il numero.
⚡
TTL: ogni risposta DNS ha una scadenza. Dopo il TTL va richiesta di nuovo — meccanismo di cache distribuita.
| Record | Funzione |
|---|
| A | Nome → IPv4 |
| AAAA | Nome → IPv6 |
| CNAME | Alias → altro nome |
| MX | Dominio → mail server |
| PTR | IP → nome (reverse) |
| TXT | Testo libero (SPF…) |
🌍 ROOT SERVERS
a.root-servers.net … m
TLD .com
TLD .it
TLD .org
ns1.google.com
ns1.amazon.com
🖥️ RESOLVER (8.8.8.8 / 1.1.1.1 / ISP)
Quello che usi tu
Flusso: browser → cache → file hosts → resolver → root → TLD → authoritative → risposta IP → connessione. Tutto il processo DORA tipicamente si conclude in meno di 10 ms su una rete ben configurata.
🌊
Fase 6 — Infrastruttura Fisica
Dai Cavi Sottomarini
al tuo Router
Il viaggio fisico di un bit dall'altra parte del mondo fino alla presa di casa tua.
1
🌊 Cavi Sottomarini
Fibra sul fondo degli oceani · 400+ cavi attivi per 1,3 milioni di km · capacità totale: oltre 600 Tbps · il cavo MAREA (Microsoft+Meta) trasporta 160 Tbps sull'Atlantico
2
🏭 Landing Station & IXP
Il cavo approda a terra in edifici bunkerizzati con generatori diesel. IXP = Internet Exchange Point: operatori scambiano traffico a costi minimi. Il MIX di Milano gestisce oltre 500 Gbps di picco. DE-CIX Francoforte è il più grande al mondo: 10+ Tbps.
3
🏢 POP Nazionale
Point of Presence degli ISP nazionali (TIM, Fastweb…). Router core da 100 Gbps. Backbone nazionale.
4
🏘️ POP di Zona / Quartiere
Armadi tecnici distribuiti nei quartieri. Da qui partono i link verso le abitazioni — FTTH o VDSL.
5
📦 Muffola / ROE
Splitter ottico passivo a bordo strada o al piano terra. Divide la fibra per ogni appartamento dell'edificio.
6
🔌 PTE + ONT + Router
PTE = presa ottica a muro. ONT converte segnale ottico → Ethernet. Il router gestisce la tua LAN di casa.
1
PC → Switch: frame Ethernet (src/dst MAC) · Switch consulta MAC table
2
Switch → Router: dst IP non in LAN → va al gateway 192.168.1.1
3
Router applica NAT (IP privato → IP pubblico) + consulta routing table
4
Internet: salti multipli via routing dinamico BGP → server di destinazione
| Dispositivo | Layer OSI | Indirizzo usato | Unità dati | Funzione |
|---|
| 🔌 Cavo / Hub | L1 — Physical | Segnale fisico | Bit | Trasmissione bit grezzi |
| 🔀 Switch | L2 — Data Link | MAC | Frame | Forwarding nella LAN |
| 🌐 Router | L3 — Network | IP | Pacchetto | Routing tra reti |
| 🔥 Firewall | L3–L7 | IP + porta | Segmento | Filtraggio traffico |
| ⚖️ Load Balancer | L4–L7 | IP + TCP/UDP | Sessione | Distribuzione del carico |
Incapsulamento: ogni layer aggiunge il suo header → Application data → TCP segment → IP packet → Ethernet frame → bit. Un semplice "GET /" HTTP può diventare un frame da 1500 byte con 54 byte di soli header. La rete è più complessa di quanto sembri.
# Routing table semplificata
Destination Mask Gateway Interface
0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.1 eth0 ← default route
192.168.1.0 255.255.255.0 0.0.0.0 eth1 ← LAN locale
10.0.0.0 255.0.0.0 192.168.1.254 eth1 ← VPN remota
Statico: configurato a mano · semplice · per reti piccole o link fissi
Dinamico: OSPF (reti aziendali) · BGP (tra ISP su Internet) · si auto-aggiorna ai guasti. Nel 2010, una rete cinese ha "dirottato" per 18 minuti il 15% del traffico mondiale via BGP — incluse rotte militari USA. Un errore di configurazione in una tabella di routing.
| Classe | Range 1° ottetto | Subnet default | Host/rete | Uso |
|---|
| A | 1–126 | /8 — 255.0.0.0 | 16.777.214 | Grandi organizzazioni |
| B | 128–191 | /16 — 255.255.0.0 | 65.534 | Medie imprese, ISP |
| C | 192–223 | /24 — 255.255.255.0 | 254 | Case, uffici ← tua rete |
| D | 224–239 | — | — | Multicast |
| E | 240–255 | — | — | Riservato/sperimentale |
127.x.x.x è riservato al loopback. 10/172.16/192.168 sono privati RFC 1918 — non instradabili su Internet.
🏷️
VLAN: segmenta logicamente la rete. La rete HR non vede la rete IT sullo stesso switch. Isolamento senza hardware aggiuntivo.
⭕
STP (Spanning Tree Protocol): previene i loop di rete bloccando le porte ridondanti. Senza STP: broadcast storm infinito.
⚡
LACP / Link Aggregation: unisce più porte fisiche in un link logico. 4 × 1 Gbps = 4 Gbps + ridondanza.
📊
QoS: priorità al traffico VoIP e video rispetto al download. Qualità garantita in reti congestionate.
🔐
Port Security: blocca MAC address non autorizzati. Difesa contro MAC flooding e intrusioni fisiche.
1
Browser controlla la cache locale (già risolto di recente?)
2
Controlla il file hosts di sistema (/etc/hosts su Linux · C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts)
3
Interroga il resolver ricorsivo (es. 8.8.8.8 di Google, configurato via DHCP)
4
Resolver → Root server: "Chi gestisce .com?"
5
Root → TLD .com → Name server autoritativo di Google (ns1.google.com)
6
Risposta: google.com → 142.250.74.46. Cache TTL. Browser si connette.
| Tipo | Indirizzo | Spiegazione |
|---|
| Network address | 192.168.1.0 | Identifica la rete — non assegnabile a host |
| Primo host | 192.168.1.1 | Tipicamente il router/gateway |
| Il nostro host | 192.168.1.50 | Il dispositivo di cui parliamo |
| Ultimo host | 192.168.1.254 | Ultimo indirizzo assegnabile |
| Broadcast | 192.168.1.255 | Inviato a TUTTI gli host della rete |
❓
Problema: gli IP privati (192.168.x.x) non sono instradabili su Internet. Come fa il tuo PC a navigare?
🔄
NAT: il router sostituisce l'IP privato del mittente con il suo IP pubblico. Mantiene una tabella di traduzione (IP:porta interno ↔ IP:porta esterno).
🏠
Esempio: PC (192.168.1.5:54231) apre google.com. Router traduce → 1.2.3.4:54231 (IP pubblico ISP). Google risponde all'IP pubblico, router ri-traduce al PC.
🛡️
Effetto collaterale: i tuoi dispositivi sono "invisibili" da Internet. Curiosità: molti ISP usano il CGNAT (Carrier-Grade NAT) — NAT su NAT. Il tuo "IP pubblico" è in realtà ancora privato, e migliaia di utenti condividono lo stesso IP. Questo ha ritardato la migrazione a IPv6 di anni.
🔥
Firewall: filtra traffico in base a regole (IP, porta, protocollo). Da L3 (stateless) a L7 (deep packet inspection). Primo baluardo difensivo.
🔒
VPN: tunnel cifrato attraverso Internet. Il traffico sembra provenire dal server VPN. Usata per accesso remoto sicuro alle reti aziendali.
🎭
ARP Spoofing: attacco dove un host risponde a richieste ARP spacciandosi per il router. Intercetta tutto il traffico (Man-in-the-Middle).
💣
DDoS: migliaia di host bombardano un server fino al collasso. Nel 2023, Google ha subito il più grande DDoS della storia: 398 milioni di richieste/secondo — in due minuti hanno ricevuto più traffico di tutto il traffico Wikipedia di settembre. Difesa: CDN, rate limiting, scrubbing center.
RETE
2+ dispositivi · condivisione risorse · nodi · protocolli
LAN/WAN
Locale vs geografica · LAN <1km · Internet = rete delle reti
OSI/TCP-IP
7 layer OSI · 5 layer TCP/IP · incapsulamento
NIC/CAVI
MAC = targa · Cat 6A standard · fibra SMF/MMF
SWITCH
Layer 2 · MAC table · unicast/flood/filter
ROUTER
Layer 3 · routing table · NAT · default gateway
IP/SUBNET
32 bit · privati RFC1918 · CIDR /n · Host=2ⁿ−2
DHCP/DNS
DORA · IP automatico · rubrica Internet · record A/MX
Esame di Stato 2025/2026 · Classe 5° Elettronica
Grazie per
l'attenzione
Domande?
PC → NIC → Switch (L2/MAC) → Router (L3/IP) → Internet → Server
A ogni salto: un layer diverso. A ogni layer: un indirizzo diverso.
Internet non è magia — è ingegneria. E ora sapete come funziona.