Cosè lEthernet?

Computer e router sono necessari per qualsiasi rete di computer. Generano e propagano rispettivamente il traffico di rete. Tuttavia, nulla di tutto ciò è possibile senza una qualche forma di mezzo di comunicazione. Il Wi-Fi è lo standard dominante nello spazio wireless, almeno per le reti domestiche e aziendali.

La rete wireless può essere molto conveniente per l'uso con dispositivi che devono essere in grado di muoversi mentre sono connessi. Tuttavia, questo non è il caso di tutti i dispositivi. I computer desktop vengono spostati raramente e, anche in questo caso, non vengono utilizzati durante lo spostamento. Sebbene possano essere collegati in rete tramite Wi-Fi, esiste un'opzione migliore.

La rete wireless ha a che fare con il degrado del segnale dovuto a ostacoli come i muri. Agisce anche come un singolo dominio di trasmissione, il che significa che tutti i dispositivi ricevono tutto il traffico di rete e scelgono di ignorare quel traffico non indirizzato a loro. Una rete cablata non deve necessariamente affrontare questi problemi. L'unico svantaggio è che i dispositivi collegati devono essere cablati fisicamente nella rete. Questo va bene per i computer desktop e generalmente accettabile per i laptop, ma è un killer per i telefoni cellulari.

Lo standard dominante per le reti cablate si chiama Ethernet. Viene utilizzato nelle reti domestiche, nelle reti aziendali, nei sistemi di supercomputer e nei dispositivi automobilistici. Gli standard Ethernet sono attualmente disponibili per velocità di rete fino a 40 Gb/s.

Nota: le velocità di rete sono in genere elencate in unità di megabit al secondo o gigabit al secondo. Questo è distinto da megabyte e gigabyte. I byte sono composti da 8 bit, quindi una connessione megabit impiega 8 secondi per trasferire un megabyte. Le unità che utilizzano i byte sono sempre indicate con una "B" maiuscola. I bit, l'unità più piccola, usano una "b" minuscola.

Origini

Ethernet è stato sviluppato per la prima volta a metà degli anni '70 allo Xerox PARC. Il progetto originale aveva una larghezza di banda di 2,94 Mb/s. Questo è stato poi aggiornato a 10 Mb/s, la velocità alla quale Ethernet è stata commercializzata per la prima volta nel 1980. IEEE l'ha anche standardizzata come 802.3 nel 1983. Il primo standard 10BASE5 utilizzava un cavo coassiale "spesso", che era relativamente costoso. 10BASE2 è stato standardizzato nel 1985 utilizzando cavi coassiali più sottili ed economici per ridurre i costi di implementazione. Questa riduzione dei costi è stata significativa poiché la maggior parte degli edifici disponeva solo del cablaggio a doppino intrecciato utilizzato per la telefonia e necessitava di far passare i cavi coassiali da zero.

Suggerimento: la notazione XBASE-X è un po' goffa ma ha una certa logica. Il primo numero indica la classe di velocità della rete. Ad esempio, 10BASE5 ha una velocità di rete di classe 10 Mb/s. La seconda X è usata in modo leggermente più approssimativo ma generalmente indica il tipo di cavo. Il cavo 10BASE2 è più stretto del cavo 10BASE5. 100BASET utilizza un cavo a doppino intrecciato anziché coassiale.

Nel 1987 lo standard 1BASE5 ha offerto la prima versione di Ethernet per utilizzare il cablaggio a doppino intrecciato. Sebbene sia stato un fallimento commerciale, questo standard ha posto le basi per sviluppi futuri. Nel 1990 10BASE-T è stato standardizzato. Era alla moda grazie alla sua velocità e al supporto per l'infrastruttura via cavo esistente.

Passa a doppino intrecciato

Sebbene uno dei motivi principali del passaggio dal cavo coassiale al doppino intrecciato fosse che il cablaggio a doppino intrecciato era già ampiamente implementato, non è stata l'unica ragione del suo successo. Gli standard del cavo coassiale erano essenzialmente un cavo condiviso. Sono state rilevate tutte le trasmissioni di tutti gli altri dispositivi da qualsiasi dispositivo, sebbene le schede di rete avrebbero dovuto eliminare il traffico non destinato al loro dispositivo.

Ciò significava che tutti gli host condividevano la larghezza di banda e che un problema poteva interessare l'intera rete. Le collisioni di segnali nella rete significavano che i frame in collisione dovevano essere ritrasmessi.

Il cablaggio a doppino intrecciato ha consentito il passaggio alla topologia a stella, in cui ogni dispositivo aveva il proprio collegamento dedicato al router o a uno switch. Il dominio di collisione è stato accorciato dall'intera rete a ciascun collegamento. Ha inoltre consentito a due dispositivi di comunicare alle massime velocità di rete senza consumare tutta la larghezza di banda per altri dispositivi.

Questa scelta progettuale ha consentito di aumentare ulteriormente le velocità, rendendo possibili reti più estese e lunghezze di cavo maggiori. Il cablaggio a doppino intrecciato è ancora utilizzato per i cavi Ethernet elettrici, sebbene esistano standard anche per le connessioni in fibra ottica.

Altri standard

Ethernet è un ampio conglomerato di standard richiesti per far funzionare tutto. I tipi di cavi sono standardizzati, connettori fisici, metodi di segnalazione, gestione delle collisioni e indirizzamento. Ad esempio, i cavi sono standardizzati in categorie basate sulla larghezza di banda per la lunghezza del cavo. Le specifiche esatte, come schermatura e materiali, sono lasciate al produttore. Ciò significa che mentre gli standard possono elencare una lunghezza massima del cavo di 100 m, un cavo di alta qualità può essere in grado di funzionare su distanze maggiori.

I connettori fisici sono ben standardizzati, con il connettore 8P8C che è il connettore Ethernet quasi universale. Vengono offerte alcune varianti, tra cui una per l'utilizzo in ambienti difficili e una progettata per connessioni in fibra ottica. Il connettore 8P8C ha otto pin, di cui velocità pari o inferiori a 100BASETX ne utilizzano solo 4.

Ciò consente di utilizzare facoltativamente gli altri quattro cavi per fornire alimentazione, in uno standard chiamato Power over Ethernet o PoE. Il principale svantaggio del connettore è la fragile linguetta di bloccaggio che è relativamente facile da rompere e, una volta rotta, può lasciare il cavo allentato in modo inaffidabile.

I metodi di segnalazione standardizzati includono i livelli di tensione standard, il numero di doppini intrecciati in un cavo, la lunghezza d'onda del laser utilizzato, l'uso di fibre monomodali o multimodali e l'uso di semiduplex o full duplex. Ethernet utilizza indirizzi MAC a 48 bit per instradare il traffico di rete. Questo metodo è così ben standardizzato che alcune altre tecnologie lo utilizzano e sono intercompatibili, tra cui Wi-Fi e Wi-Max.

Utilizzo attuale

La maggior parte delle reti domestiche che utilizzano una connessione cablata utilizzerà un cavo Cat5e, in grado di trasmettere fino a 2,5 GBASE-T. Tuttavia, la maggior parte delle reti domestiche funzionerà probabilmente su FastEthernet ( 100BASE-TX ) o Gigabit Ethernet ( 1000BASE-T ), che Cat5e è più che in grado di gestire.

Suggerimento: sono rispettivamente 2,5 Gb/s, 100 Mb/s e 1000 Mb/s.

40GBASE-T è l'attuale standard Ethernet più veloce con velocità di 40 Gb/s. Questo è stato standardizzato solo nel 2016 e offre velocità dei dati realmente utilizzabili solo negli ambienti dei data center aziendali, quindi non è ancora così ampiamente utilizzato. Inoltre, 40GBASE-T richiede un cavo Cat8 per fornire una larghezza di banda sufficiente.

Conclusione

Ethernet è una raccolta di standard per lo più direttamente riconoscibili dal cavo Ethernet. I cavi Ethernet sono disponibili in classi, con Cat5e che è lo standard principale per gli utenti finali in quanto supporta larghezze di banda fino a 2,5 Gb/s. Gli standard non solo definiscono come connettere fisicamente i dispositivi su una rete, ma anche come trasferire i dati. Ethernet è lo standard di rete cablato dominante.