• Reti wireless: un mezzo trasmissivo senza fili è usato, ad esempio le onde radio o gli infrarossi.
• Reti miste: porzioni della rete sono realizzate con ambedue i metodi precedenti.
in astratto, ma risulta di difficile implementazione nei casi reali. Il modello ISO/OSI definisce 7 diversi livelli, dal livello fisico a quello di applicazione: Physical (fisico), Data Link (collegamento dati), Network (rete), Transport (trasporto), Session (ses-sione), Presentation (presentazione), Application (applicazione).
Il comitato tecnico incaricato della definizione degli standard della famiglia IEEE 802 (ISO 8802) ha quindi definito un modello che risulta essere definito sempre a strati, ma con una suddivisione leggermente differente: esso infatti introduce gli strati MAC ed LLC come suddivisioni dello strato Data Link. Lo strato fisico è definito dai vari sotto standard dell’IEEE 802.3, lo strato MAC è definito dallo standard IEEE 802.3, mentre quello LLC è definito dall’IEEE 802.2 (Figura 4.2).
Figura 4.2: Trama secondo lo standard IEEE 802.3.
4.3.2 Mezzi fisici
Attualmente sono stati standardizzati diversi mezzi fisici per l’Ethernet:
• cavo coassiale spesso (RG213, IEEE 802.3);
• cavo coassiale sottile (RG58, IEEE 802.3a);
• fibra ottica (IEEE 802.3d, IEEE 802.3j, IEEE 802.3z, IEEE 802.3aq);
• cavo UTP (di differenti categorie1, IEEE 802.3i, IEEE 802.3ab, 802.3an);
• cavo FTP/SFTP (di differenti categorie, utilizzati analogamente ai cavi UTP).
4.3.3 Accesso al mezzo
Il protocollo Ethernet prevede un accesso fisico al mezzo di tipo Carrier Sensing Multiple Access / Collision Detection (CSMA/CD), che prevede per la trasmissione il seguente processo:
1. verifica che nessuna comunicazione sia già in corso;
2. inizio della trasmissione della trama;
3. verifica se è avvenuto l’inizio contemporaneo di una trama da parte di un’altro dispositivo (collisione):
• se è avvenuta una collisione, interrompe la comunicazione e ritenta la trasmissione dopo un intervallo di tempo casuale;
• se non è avvenuta collisione, il processo è concluso.
È da notare che l’insieme di dispositivi che si trova a dover eseguire questa procedura, per determinare se la trasmissione è andata a buon fine, si dicono all’interno dello stesso “dominio di collisione”. Se viene utilizzato come mezzo trasmissivo un mezzo di tipo half-duplex, quale ad esempio un cavo coassiale, siamo in presenza di una rete con topologia a bus e tutte le interfacce collegate condividono il medesimo mezzo, sia per la trasmissione, sia per la ricezione. È quindi necessario limitare e rilevare le collisioni. Ciò limita ovviamente la velocità massima di comunicazione effettiva dei singoli dispositivi, in quanto oltre a dover condividere la medesima banda massima, deve essere considerata nel computo anche la banda persa a causa delle collisioni.
1Sono standardizzate diverse categorie di cavi UTP. Per la comunicazione Ethernet sono utiliz-zati i cavi di categoria 5e (TIA/EIA-568-B), 6 (TIA/EIA-568-B.2), 6a (ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10).
Tutte queste categorie sono state definite anche nello standard internazionale ISO 11801 ed europeo EN 50173.
In casi reali è quindi in generale buona norma considerare la banda come dimezzata rispetto a quella teorica.
Appositi dispositivi sono in grado di ricevere informazioni da una porta (inter-faccia di comunicazione) e riportarle su tutte le altre, al fine di rigenerare il segnale o di ampliare il bus. Questi dispositivi prendono il nome di “repeater”, se hanno solo due porte, di “multiport repeater”, se hanno più di due porte, o “hub”, se gestiscono cablaggi a coppie simmetriche UTP. Tali dispositivi non fanno altro che ricevere e ritrasmettere su tutte le loro porte ciò che ricevono. Per questo motivo, di fatto, pon-gono tutti i dispositivi all’interno del medesimo dominio di collisione. Gli hub non hanno alcuna cognizione degli indirizzi MAC, operano quasi unicamente al livello fisico2. L’uso di questo tipo di dispositivi è quasi del tutto scomparso con l’intro-duzione del cavo UTP a sostituire i cavi coassiali e con l’introl’intro-duzione degli switch Ethernet.
Con l’introduzione degli “switch” Ethernet, la situazione è radicalmente mutata:
tali dispositivi, sebbene utilizzati con la medesima funzione degli hub, hanno la capa-cità di memorizzare i pacchetti Ethernet ricevuti da più porte contemporaneamente e di ritrasmetterli successivamente sulle porte alle quali sono connessi i dispositivi cui sono destinati. Per fare ciò gli switch operano al livello MAC, sono quindi in grado di eseguire richieste ARP (Address Resolution Protocol, protocollo utilizzato per richie-dere a livello MAC quali dispositivi hanno un determinato indirizzo IP, cfr. sez. 4.5.1) ed indirizzare i pacchetti solo verso la porta alla quale è direttamente o indirettamen-te collegato il dispositivo che deve ricevere quel pacchetto. Gli switch Ethernet sono quindi in grado non solo di separare i domini di collisione e supportare comunica-zioni di tipo full-duplex su tutte le connessioni, ma anche di sgravare le connessioni non interessate da uno specifico traffico dei pacchetti non interessanti. L’introduzione di questi dispositivi, certamente più complessi di un hub, ma ormai caratterizzati dai costi estremamente ridotti ed affidabilità ed efficienza molto elevate, ha permesso di rendere le reti LAN molto più performanti. Ciò ha ridotto grandemente gli
svantag-2In realtà gli hub sono in grado di rilevare attivamente le collisioni e di generare su tutte le porte un messaggio di “jamming” appositamente studiato per garantire che la collisione sia rilevata con certezza da tutti i dispositivi connessi
gi di un accesso al mezzo di tipo CSMA/CD, incrementando la velocità massima di trasmissione, anche in caso di reti ad alto traffico, molto vicino alla massima velocità teorica di comunicazione.
4.3.4 Trama Ethernet
La trama Ethernet è rappresentata in Figura 4.3. L’indirizzamento dei dispositivi a
Figura 4.3: Trama Ethernet II.
questo livello avviene utilizzando un codice a 48 bit denominato MAC (Media Ac-cess Control) address, cui ci si riferisce comunemente solo come MAC. Esso è sud-diviso in 6 ottetti (byte), di cui i primi tre sono definiti OUI: Organizationally Unique Identifier e sono assegnati dall’IEEE, mentre i restanti 3 sono definiti dal produttore, in modo univoco per ogni interfaccia di rete. Tale indirizzo così formato è univoco per ogni interfaccia di rete. L’IEEE è stata incaricata dall’ISO come autorità per l’as-segnazione degli indirizzi MAC, sia in forma individuale (se necessario), sia in forma di 3 ottetti che identificano un produttore, il quale poi impone in modo progressivo ed univoco i restanti 3 ottetti in ogni scheda o dispositivo prodotto [36].
4.3.5 Wireless
Il protocollo Ethernet opera anche su mezzi non cablati, grazie allo standard Wi-Fi3 (IEEE 802.11a/b/g/n) ed allo standard appena introdotto WiMAX (IEEE 802.16).
Grazie a questi standard, in particolare a quello Wi-Fi, è possibile realizzare delle reti WLAN (Wireless LAN), che hanno proprietà di connessione simili alle reti LAN
3Wi-Fi: Wireless Fidelity, termine che si riferisce ai dispositivi conformi alle norme IEEE 802.11 che abbiano superato le prove di certificazione della Wi-Fi Alliance (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)
cablate, quindi impiegando i medesimi protocolli di comunicazione di livello supe-riore al livello fisico. Ovviamente l’utilizzo della comunicazione radio al posto dei cavi rende necessario l’utilizzo di una serie di protocolli e procedure di livello MAC opportuni, ma questi risultano trasparenti alle applicazioni già a partire dal livello superiore al livello MAC.