Appunti su Ethernet – parte 1

Le LAN sono utilizzate per connettere tra loro pc, mainframe, stampanti e altre periferiche in aree geograficamente limitate quali uffici e abitazioni. Le principali differenze tra le LAN e le WAN sono la maggior velocità, l’estensione geografica e la proprietà legale della rete. Una LAN è solitamente di proprietà privata mentre le WAN sono di proprietà di un service provider (pubblico, statale o misto in certi paesi) che offre la connettività come servizio sia ai privati che alle diverse organizzazioni.

Oggi la tecnologia cablata più popolare è Ethernet con cablaggio UTP ma altre tecnologie nel passato sono state in competizione con Ethernet quali ad esempio le reti Token Ring e Token Bus.

Il costo della infrastruttura in una WAN è molto alto e l’area geografica coperta molto ampia, per questo motivo l’accesso alle WAN è un servizio offerto agli utenti a pagamento. Il service provider a fronte dei grandi investimenti nella infrastruttura richiede una tariffa mensile con la quale generare il proprio profitto. Le reti locali invece sono invece prodotti finali offerti agli utenti ed il loro uso è gratuito per comunicazioni locali.

L’industria delle LAN nasce negli anni ’70 per la condivisione di risorse costose quali le stampanti e per affrontare i crescenti problemi di cablaggio derivanti dall’aumento progressivo dei vari terminali negli uffici.
Nei primi anni ’80 furono sviluppati 3 standard: Ethernet (IEEE 802.3), Token Bus (802.4) e Token Ring (802.5) che specificavano ognuna un differente livello MAC, un livello fisico ed una topologia per la connessione attraverso cavo coassiale.

Con la crescente popolarità delle LAN nella metà degli anni ’80, l’alto costo del cablaggio coassiale thick spinse l’industria ad utilizzare un cablaggio coassiale più sottile che allora venne denominato “cheapernet”. Con questo cablaggio la distanza massima per ciascuna tratta si riduceva a 185m contro i 500m del cablaggio coassiale thick. Poi, nei primi anni ’90, si affermò la topologia a stella con i cavi UTP di facile cablaggio e copertura massima di 100m. La figura seguente illustra sommariamente le varie fasi topologiche delle rete Ethernet.

Si deve osservare come l’industria abbia accettato il compromesso di avere distanze coperte inferiori pur di ottenere una soluzione più strutturata e di più facile installazione. Il cablaggio UTP, già utilizzato da molti anni per il cablaggio del servizio telefonico nelle abitazioni e negli uffici, era molto più facile da installare.
La topologia di rete a stella aprì poi la strada per un cablaggio gerarchico strutturato simile alla topologia utilizzata nel servizio telefonico. Oggi IEEE 802.3 (Ethernet) con cablaggio UTP è la tecnologia dominante per le LAN cablate e su questa ci soffermeremo nelle puntate successive.

Le prime LAN (cavo coassiale, cavo sottile e poi UTP) erano tutte a 10 Mb/s. La necessità di avere velocità di trasferimento più elevate derivò da due principali esigenze: 1) il bisogno di interconnettere due o più LAN, situate su edifici diversi, a nuovi server sempre più veloci e 2) la nascita di terminali (PC, workstation ecc) sempre più veloci in grado di eseguire anche applicazioni multimediali. Per andare incontro a queste esigenze furono introdotti nuovi standard con velocità più elevate. La prima tecnologia ad operare a 100Mb/s fu FDDI nella metà degli anni ’80 per la interconnessione di più LAN. Nella metà degli anni ’90 fu sviluppata Fast Ethernet a 100Mb/s sempre sotto lo standard 802.3. Alla fine degli anni ’90 fu sviluppata la Gigabit Ethernet, sempre come standard 802.3, ed oggi è già standardizzata Ethernet a 10Gb/s pronta per un utilizzo sia nel mercato LAN che in quello delle WAN. Queste LAN ad alta velocità utilizzano fibra ottica oppure cavo UTP di alta qualità (intrecciati più volte). La figura seguente mostra un esempio di cablaggio gerarchico in una LAN: vari terminali a 10 e a 100 Mb/s sono collegati da 2 livelli di switch a un router che connette la LAN al mondo esterno.

Sintetizzando, l’industria delle LAN ha sviluppato numerosi standard principalmente derivati e compatibili con la famiglia 802. La figura seguente confronta lo stack di protocolli 802 con quelli TCP/IP (Internet) e OSI.

Tutte le LAN in sostanza possono essere quindi suddivise logicamente in 4 generazioni: la prima generazione, 802.3 e 802.5, per la connessione dei terminali verso gli host a 10Mb/s; la seconda generazione, quali FDDI, per la interconnessione di più LAN e il supporto di terminali più veloci; la terza generazione, quali ATM, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e 100-VG-AnyLAN pensate per il mondo multimediale; e la quarta generazione, con velocità da 1 Gb/s a 10 Gb/s che competono con la tecnologia SONET per la interconnessione delle MAN e delle WAN.

Guardando all’evoluzione delle LAN si può osservare che i criteri che hanno decretato il successo di una tecnologia sono sempre stati la facilità di installazione, l’aumento di velocità ed il rapido successo della stessa in modo tale da avere una produzione di massa a bassi costi.

La tabella finale riassume i vari standard della famiglia 802, molti dei quali sono oggi abbandonati.

Panoramica sugli standard IEEE 802
802.1 HILI
802.2 LLC
802.3 Ethernet CSMA/CD 10 Mb/s
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.6 MAN
802.7 Broadband Technical Advisory Group
802.8 Fiber Optics Technical Advisory Group
802.9 Integrated Service LAN Interface
802.10 Standard for Interoperable LAN Security
802.11 Wireless LAN
802.12 Demand Priority
802.14 Cable TV Based Broadband Communication Networks
802.15 WPAN
802.16 LMDS in seguito WiMax
802.17 Resilient Packet Ring (RPR) Working Group
802.18 Radio Regulatory Technical Advisory Group
802.19 Coexistence Technical Advisory Group
802.20 Mobile Wireless Access Working Group
802.21 Media Independent Handover Working Group
802.22 Wireless Regional Area Network

About the Author

Carlo Bazzo
Carlo Bazzo è fondatore di Epysoft, una start up tecnologica con sede a Treviso e CTO di Hdemo Network Business Solutions. Puoi contattare Carlo Bazzo su Linkedin.