Ethernet è il tipo più diffuso di rete locale che esista al mondo. Con rete locale s'intende un sistema di collegamento tra diversi computer, tutti collocati all'interno del medesimo edificio, entro edifici contigui oppure nell'arco di pochi chilometri nel caso in cui non esistano confini di riferimento precisi. Tale sistema consente lo scambio diretto di dati in formato elettronico tra più di due computer, senza ricorrere al passaggio di dischetti. Il numero di stazioni deve essere per lo meno tre perché se i computer fossero soltanto due non si potrebbe più parlare di rete, ma bensì di collegamento diretto, da punto a punto, come quello che si crea quando si usano particolari tipi di cavo seriale o parallelo per trasferire dati da un portatile a un desktop. La natura generale di qualsiasi lan (Local Area Network - rete locale) e quella di Ethernet in particolare è di consentire il libero colloquio con qualsiasi macchina collegata e di trasmettere la stessa informazione contemporaneamente a tutte le macchine in ascolto (broadcasting). Ethernet non è necessariamente la migliore delle tecnologie possibili, ma si è dimostrata la più economica e la più facile da utilizzare il che ne ha decretato un enorme successo a tutti i livelli d'impiego e in qualsiasi area geografica del mondo. La sua storia ha inizio nei primi anni Settanta presso il Palo Alto Research Center (parc), il laboratorio di ricerca di Xerox, per opera di Robert Metcalfe e David Bloggs. Il lavoro iniziò intorno al 1972, ma la sua prima definizione pubblica risale a un articolo pubblicato nel 1976 con la firma dei due inventori. Il nome, ideato e registrato da Xerox, suggerisce l'idea dell'etere, cioè di quella sostanza incorporea che in passato si supponeva pervadesse tutta l'aria e consentisse il propagarsi della luce. Così intesa, verrebbe la tentazione di pensare a una rete che usa onde radio elettromagnetiche per la distribuzione delle informazioni, quando invece è sempre necessario un cavo in rame oppure in fibra ottica per convogliare i segnali. Xerox, come è accaduto successivamente per altre invenzioni sviluppate nei suoi laboratori californiani, non ebbe l'intraprendenza di trasformarla immediatamente in un prodotto commerciale e dobbiamo aspettare il dicembre del 1980 per averne la prima versione utilizzabile, dovuta all'iniziativa congiunta di Xerox, Digital Equipment e Intel. Nel 1982 lo standard iniziale fu sostituito dalla versione 2.0, detta anche Ethernet II oppure dix (Digital, Intel, Xerox) che costituisce ancora oggi uno standard di riferimento per numerosi impianti. Il passaggio finale fu affidarne la standardizzazione a un ente al di sopra delle parti. Considerando le potenzialità di diffusione mondiale, Ethernet non poteva restare affidata nelle mani di tre società private. Tutti gli altri produttori non avrebbero investito in una tecnologia che sfuggisse al loro controllo. Il ruolo di arbitro fu affidato all'Institute of Electrical and Electronics Engineers (ieee), un ente statunitense con sede a New York che riunisce scienziati, ingegneri e studenti e che nella prima metà degli anni Ottanta creò un comitato, identificato dal numero 802, il cui compito è di codificare tutti i tipi primari di rete locale, incluso naturalmente Ethernet. La sua prima formulazione ufficiale risale al 1983 con la pubblicazione del documento ieee 802.3 in cui si definiscono le specifiche elettriche e fisiche per una rete Ethernet a 10 Mbit per secondo su cavo coassiale. Successivamente il documento è stato perfezionato a più riprese, cominciando dal 1985 con la definizione del metodo di accesso e proseguendo, poi, con l'aggiunta di versioni capaci di funzionare anche su cavi di tipo differente e a velocità diverse (1 Megabit per secondo, 100 Megabit per secondo e, l'anno prossimo, 1 Gigabit per secondo).

Il sistema di trasmissione

Ethernet usa un solo cavo per collegare decine di stazioni di lavoro, ciascuna delle quali riceve contemporaneamente tutto quel che passa sulla rete, mentre solo una stazione alla volta ha la facoltà di trasmettere. Ogni stazione è indipendente e non esiste una singola entità che funzioni da arbitro. Per inciso, esiste anche una particolare versione di Ethernet che consente la trasmissione contemporanea da diverse stazioni multiple, usando canali separati che occupano contemporaneamente lo stesso cavo coassiale, seguendo un approccio analogo a quello usato per la televisione via cavo. In tal caso si parla di Ethernet broadband (a banda larga) e ogni scheda di rete deve montare speciali modem ad alta frequenza per trasmettere e ricevere sul cavo. Viene usata molto di rado e solo in ambienti particolari, in ragione dell'elevato costo delle schede. Tornando all'Ethernet convenzionale, vediamo che le informazioni sono trasmesse nella forma d'impulsi che si propagano a partire dalla stazione emittente verso i due estremi della rete (a destra e a sinistra) fino a raggiungere il punto in cui il cavo termina ai due estremi. In questo percorso incontrano altri nodi che sono collegati lungo il cavo e che ascoltano tutto quello che passa cercando di scoprire se è indirizzato a loro. Ogni messaggio in transito sulla rete (detto anche trama o frame, all'inglese, perché composto da una sequenza di bit tra loro combinati) reca al proprio interno l'indirizzo di origine e quello di destinazione, perciò ogni macchina lo copia in una piccola porzione di memoria (buffer) di cui dispone nella scheda d'interfaccia, legge l'indirizzo di destinazione e, se non coincide con il proprio, lo scarta.

Con questo meccanismo, assicurandosi che una sola macchina alla volta abbia la possibilità di trasmettere mentre tutte le altre sono in ascolto, si costruisce in modo semplice una rete a cui è facile aggiungere nodi, visto che ogni nuovo nodo riceve automaticamente tutto quel che transita sul cavo e diventa immediatamente parte del gruppo di lavoro, acquistando anche la facoltà di trasmettere ogni volta che la linea è libera.

Questo sistema vale per qualsiasi genere di rete Ethernet, indipendentemente dalla sua velocità di funzionamento o dal tipo di cavo utilizzato. Ogni scheda di rete disponibile in commercio dispone di un proprio indirizzo permanente, unico al mondo, espresso in numeri esadecimali e lungo 48 bit. I primi 24 bit di questo indirizzo indicano il costruttore e vengono conservati in un registro mondiale così da evitare duplicazioni. Gli altri 24 bit vengono assegnati dal costruttore medesimo, scheda per scheda, così da creare una combinazione univoca per ciascun pezzo. Grazie a questo metodo, è possibile risalire in ogni momento a chi ha fabbricato la scheda e non esiste la benché minima possibilità che sulla stessa rete esistano due nodi con il medesimo indirizzo fisico.

La connessione di varie macchine sullo stesso cavo prende il nome di topologia elettrica a "bus". Con topologia elettrica si indica la disposizione delle connessioni elettriche che uniscono i diversi nodi di una lan o, più in generale, il percorso logico che le informazioni seguono per arrivare a destinazione. Il termine bus identifica, come nel caso dell'omnibus da cui la parola deriva, il fatto che tutti ricevono contemporaneamente lo stesso segnale e sono collegati al medesimo percorso trasmissivo. Nelle prime reti Ethernet la topologia elettrica corrispondeva anche alla topologia fisica, cioè al modo in cui fisicamente le varie stazioni venivano collegate tra loro. Successivamente, con l'adozione del doppino, si è mantenuto una topolgia elettrica a bus (elemento invariabile nella natura di Ethernet), ma la topologia fisica, cioè il modo in cui i cavi vengono distribuiti, è diventata una stella: tutte le macchine si collegano a un punto centrale, come vedremo più avanti.

Qualunque sia la topologia fisica e qualunque sia la velocità, la tecnica trasmissivia su rame rimane invariata e consiste nel trasmettere un segnale che assomiglia a un'onda quadra e che oscilla tra valori di tensione negativi e positivi e ogni transizione (da negativo a positivo o viceversa) indica la presenza di una cifra binaria, rispettivamente 1 e 0. Questo sistema prende il nome di codifica di Manchester e ha il vantaggio di rendere molto più sicuro il riconoscimento degli 1 e degli 0 visto che non si misura l'ampiezza dell'impulso (alto per 1 e basso per 0 come avviene all'interno del PC) ma si usa l'inversione di polarità, facilmente riconoscibile anche in caso di presenza di disturbi. Inoltre, oltre a convogliare le informazioni digitali, questo genere di codifica fornisce la sincronizzazione per tutte le interfacce collegate alla rete.

Back to previous page

 

	Dott Ing. ALDO NECCI  Dipartimento di Informatica ed Automazione  Universita' degli Studi "Roma Tre"  Via della Vasca Navale, 79  ROMA
	e-mail: necci@inf.uniroma3.it