Ethernet è il più diffuso tipo di rete locale esistente al mondo. Come verrà ricordato in apertura del prossimo capitolo, il fatto che Ethernet sia diventato uno standard internazionale, non implica che essa sia la migliore tecnologia in assoluto. Sicuramente, però, si tratta della più economica e della più semplice da implementare.

La storia di Ethernet ha inizio nei primi anni settanta presso il Palo Alto Research Center, il laboratorio di ricerca della Xerox, per merito di Robert Metcalfe e David Bloggs.
Il loro lavoro iniziò nel 1972, ma solo quattro anni più tardi essi arrivarono a pubblicare una prima definizione pubblica di Ethernet. Il nome, ideato e registrato da Xerox, doveva suggerire l’idea dell’etere, di quella sostanza incorporea che in passato si supponeva pervadesse tutta l’aria e consentisse il propagarsi della luce.
La prima versione commerciale della tecnologia risale al 1980 ed è dovuta all’iniziativa congiunta di Xerox, Digital Equipment ed Intel. Due anni dopo (1982), esce Ethernet 2 (detta anche DIX).
Ormai diffusissima in svariati ambienti, le tre grandi aziende sentirono la necessità di affidarne la standardizzazione ad un ente al di sopra delle parti. Il ruolo di arbitro fu quindi affidato all’IEEE di New York, istituto che ne gestisce a tutt’oggi l’evoluzione.

Originariamente Ethernet utilizzava un solo cavo per collegare decine di stazioni di lavoro, ciascuna delle quali riceveva contemporaneamente (o quasi) tutto quello che passava sulla rete. Solo una stazione alla volta, invece, aveva la possibilità di trasmettere.
Si tratta della topologia a bus, abbinata alla tecnica CSMA/CD, che abbiamo già visto nel paragrafo 2.1.1. In realtà, al giorno d’oggi, Ethernet gestisce alla perfezione anche reti LAN basate su di una topologia a stella (paragrafo 2.1.2).
Il CSMA/CD, comunque, rimane la prerogativa preponderante di questo standard.

Le implementazioni delle reti locali, soffrono di limitazioni fisiche e geografiche. Col passare del tempo aumentano i fabbisogni di collegamenti in rete che prevedono la connettività su distanze ben maggiori di quelle tra le singole stanze di un edificio.
Molte reti geografiche estese (WAN) sono semplici combinazioni di reti locali e collegamenti aggiuntivi per le comunicazioni tra le varie LAN.
Per descrivere la portata o le dimensioni della WAN, si usano i seguenti termini:
• Reti di area metropolitana: le MAN (Metropolitan Area Network) sono WAN disposte in piccole aree geografiche. Dimensionalmente possono essere identificate come reti che collegano singole città o regioni;
• Reti universitarie: le CAN (Campus Area Network) sono di solito WAN che collegano fra loro dipartimenti e facoltà universitarie.

Queste due definizioni sono quelle fornite dal libro “TCP/IP: guida completa” della Apogeo.
Tuttavia si può facilmente notare come tali concetti non siano esattamente nostrani.
Le definizioni viste qui sopra, infatti, si riferiscono ad un ambiente “USA-style”, dove si può ragionare per campus universitari e contee. Per cercare di dimensionare a dovere i due concetti qui sopra esposti, prendendoci una sorta di licenza poetica, potremmo arrivare a dire che:
• le MAN sono reti che ricoprono circa l’area di una grossa città e/o di una piccola provincia;
• le WAN sono reti molto più estese, che possono interessare anche una o più regioni di medie dimensioni.
Per l’implementazione pratica, queste reti apparentemente molto complesse, non differiscono molto da una LAN piuttosto estesa.
Le comunicazioni su di una WAN, si servono comunque di una delle seguenti tecnologie di trasmissione:
• analogica;
• digitale;
• a commutazione di pacchetto.

Nonostante la loro scarsa qualità e le velocità piuttosto ridotte, é possibile utilizzare linee telefoniche analogiche per connettere insieme varie reti locali.
La Public-Switched Telephone Network (PSTN) é principalmente destinata al traffico vocale, ma viene correntemente utilizzata anche per il traffico di dati.
Un host che desideri collegarsi ad una PSTN, necessita obbligatoriamente di un modem (modulator/demodulator) che converta i segnali digitali emessi dal computer e li trasformi in grandezze analogiche, adatte a viaggiare sulla linea telefonica.
Il modem, ovviamente, si preoccupa anche di convertire le grandezze analogiche che riceve in ingresso nei corrispettivi valori digitali.
Negli ultimi anni, dai vecchi modem a 9600 bps si è arrivati ai 56 kbps, che riescono a sfruttare appieno l’ampiezza di banda disponibile sul filo telefonico. Tipico esempio di rete WAN analogica, è quella basata sulla 56 commutata.

E’ il metodo più semplice, ma anche quello con prestazioni inferiori, che si utilizza per implementare una rete WAN. Si fornisce ogni stazione di un modem di tipo analogico, di un opportuno software di comunicazione e ci si allaccia alla linea telefonica come si farebbe con un normale apparecchio telefonico.
La linea viene detta commutata, perché lo smistamento in centrale avviene mediante organi di commutazione. Le prestazioni dipendono essenzialmente dal tipo di modem utilizzato: si passa dai 300 bit/sec del vecchio V.21, ai 56000 bit/sec del più recente V.90.
Si tenga presente che queste velocità sono lorde, cioè comprendono overhead per la sincronizzazione e la gestione degli errori, quindi vanno corrette verso il basso di un 15-30% in funzione del protocollo in uso.
Il costo delle versioni più diffuse è relativamente basso: un buon modem esterno V.90, oggi può costare dalle 100000 alle 300000 lire.
Per quanto riguarda il traffico, la tariffa da pagare è strettamente legata al consumo e viene determinata dal fruitore del servizio nazionale (fino ad oggi monopolio di Telecom, ma destinato in questi mesi a cadere a vantaggio dei nuovi gestori come Infostrada, Wind e TeleDue).
La soluzione basata su 56 commutata, infatti, richiede una connessione a richiesta e su questa vengono applicate le tariffe telefoniche vigenti, indipendentemente dal fatto che vi sia o meno una trasmissione di dati.
Ad esempio, se volessi collegare due host appartenenti allo stesso distretto telefonico (quindi con il medesimo prefisso), tutto il tempo della connessione lo pagherei alla stessa tariffa di una normale telefonata urbana.

Un altro metodo diffuso per collegare una WAN, prevede l’utilizzo delle linee DDS (Digital Data Service), che forniscono una connessione sincrona punto a punto.
Esistono circuiti dedicati che forniscono un’ampiezza di banda full-duplex (ricezione e trasmissione contemporanee), instaurando un collegamento permanente da ciascun punto terminale della rete.
Le linee digitali, sebbene più costose, sono preferibili a quelle analogiche per via delle maggiori velocità raggiungibili e dell’assenza di errori nella trasmissione.
Il traffico digitale non necessita inoltre di un modem, in quanto i dati che un host deve spedire possono tranquillamente instradarsi sulla linea digitale.
E’ comunque necessario l’utilizzo di un adattatore, spesso confuso (specie dai neofiti) con un modem.
Le linee WAN digitali sono divise in quattro categorie:

• T1;
• T3;
• ISDN;
• linea dedicata;
• ADSL;

Diffuso quasi esclusivamente negli Stati Uniti, il servizio T1 é quello digitale che offre le più alte velocità di passaggio dei dati.
T1 può trasmettere un segnale in modalità full-duplex ad una velocità di 1544Mbps e può servire a inviare voce, dati e segnali video.
A causa dell’altissimo costo delle linee T1, molti abbonati optano per un servizio T1 frazionato. Invece di utilizzare un’ampiezza di banda completa, gli abbonati usufruiscono di uno o più canali T1, ciascuno dei quali costituisce un incremento di 64kbps.

Il servizio T3 può fornire la trasmissione di voce e dati, a velocità fino a 45Mbps.
Allo stato attuale, si tratta del miglior servizio disponibile in virtù del suo rapporto qualità/prezzo. Analogamente al T1, comunque, anche il T3 viene spesso frazionato.

Si tratta di un metodo di connettività tra LAN che può trasportare segnali di dati, voce ed immagini.
Esistono principalmente due formati di ISDN: il Basic Rate ed il Primary Rate:
• ISDN Basic Rate: fornisce due canali bearer (portatori), conosciuti come canale B, che comunicano a 56kbps; un canale di gestione dei collegamenti da 8 kbps ed un canale per i dati (canale D), che trasporta segnali e dati di gestione dei collegamenti ad una velocità di 16kbps. Una rete che utilizza entrambi i canali B, può fornire un flusso di dati di 128kbps;
• ISDN Primary Rate: Può offrire l’intera ampiezza di banda di un collegamento T1, fornendo 23 canali B ed un canale D. Il canale D in ISDN Primary Rate, comunica a 64kbps ed è tuttora utilizzato solo per segnali e dati di gestione dei collegamenti.
Come le PSTN, anche ISDN è un’interfaccia con chiamata a richiesta.
Invece di rimanere attivo a tutte le ore, chiama a richiesta quando occorre stabilire una connessione.

Viene detta linea dedicata, quel collegamento fornito ad una coppia di utenti, costituito da una connessione virtualmente diretta (senza passare per i circuiti di commutazione di centrale) e di loro esclusiva proprietà. In pratica si potrebbe pensare che l’azienda telefonica fornisca una coppia di fili tra tutti quelli che ha a disposizione, che collegano direttamente i due utenti.
In realtà, l’unica diversità che caratterizza questa linea rispetto ad una 56 commutata, è la totale assenza di commutazione. Nelle varie centrali telefoniche, infatti, non si opera più un processo di multiplexazione e demultiplexazione, ma gli interruttori rimangono sempre settati nella posizione che permette ai due utenti di essere in collegamento tra di loro.
Le linee dedicate si dividono in due categorie, a seconda delle esigenze del cliente e delle disponibilità dell’azienda telefonica: il CDA ed il CDN:
• Il CDA (Canale Diretto Analogico) è un collegamento come quello descritto in precedenza, trattato dalla rete come un normale canale telefonico di natura analogica, che subisce nelle centrali numeriche la conversione ADC ed a cui viene assicurata una banda telefonica standard (300-3300 Hz).
Le uniche differenze tra la soluzione a modem vista prima ed il CDA è la totale disponibilità del mezzo (non ci sono più problemi di traffico) e di conseguenza la migliore affidabilità. E naturalmente il costo, molto più elevato;
• Il CDN (Canale Diretto Numerico), è invece qualcosa di sostanzialmente diverso ed offre la possibilità di accedere direttamente alla centrale numerica (ove naturalmente sia presente) con un flusso la cui capacità normale è di 64 Kbit/sec. Si evita quindi la conversione e la manipolazione analogica del segnale (degrado, disturbi, amplificazione con rumore, ecc…) e si utilizza un canale a velocità maggiore e tasso di rumore inferiore, sempre rimanendo di utilizzo esclusivo della coppia di utenti che l’hanno acquistato.
Il costo elevato di una linea dedicata è tale da far diventare quasi obbligatoria la scelta del canale CDN. La rete a disposizione è in grado di realizzare collegamenti punto-punto ed anche multipunto in half e full-duplex a 4 fili, è di tipo sincrono ed offre a lato linea una velocità di 64 Kbps.
In realtà è possibile ottenere capacità maggiori: se consideriamo che la tecnica usata in centrale nel multiplare i dati è del tipo TDM, si capisce come sia possibile occupare più canali adiacenti della multiplazione ed ottenere una capacità multiplo dei 64 kbit originari.
In pratica si ha a disposizione un flusso massimo di 2,048 Mbit/sec, ovviamente ad un costo molto più alto.
La soluzione a linea dedicata (ovviamente prendiamo in considerazione quella di tipo CDN), attualmente costa circa 300000 lire di quota fissa, più un canone bimestrale di circa 4000000 fisso (indipendente dal traffico e calcolato per una capacità di 1 Mbit/sec), più una quota bimestrale per l’uso del mezzo trasmissivo, di circa 800000 lire per km. Conviene quindi adottare questa soluzione soltanto quando il traffico è abbastanza continuativo, anche di notte, sufficientemente elevato e comunque richiede un alto tasso di affidabilità e di sicurezza.
Tipiche applicazioni delle linee dedicata, sono i collegamenti tra filiali bancarie
.

La sigla DSL sta per “Digital Subscriber Line” ed indica una tecnologia, di recente introduzione, che permette di raggiungere elevatissime velocità di trasferimento dati, utilizzando come mezzo trasmissivo il semplice doppino telefonico.
Il segreto del tutto sta all’interno dei modem xDSL, dotati di processori di ultima generazione, capaci di oltre 250 milioni di operazioni al secondo.
Tali processori sono in grado di controllare continuamente le caratteristiche della linea, correggendo disturbi e variazioni del segnale.
Il segnale emesso da uno dei due modem, viene ricevuto dall’altro in forma fortemente attenuata e distorta, a causa della resistenza del doppino e delle caratteristiche non lineari del cavo al crescere (in questo caso, quasi esponenziale) della frequenza.
Il modem xDSL, attraverso un preciso modello matematico di comportamento del cavo in rame in funzione della frequenza, è in grado di compensare le numerose distorsioni introdotte e può così ricostruire il segnale originario con una elevatissima affidabilità.
Il tasso di errore (ber, bit error rate) di una linea DSL è sull’ordine di un bit ogni miliardo: un valore paragonabile a quello della fibra ottica. I dispositivi che sfruttano questa tecnologia sono principalmente di due tipi:
• ADSL (Asymetric DSL): si tratta della versione asimmetrica della DSL, utile per l’utenza “passiva” che passa più tempo ad effettuare download, piuttosto che degli upload.
L’offerta di Telecom per gli utenti privati, prevede due canali separati: uno a 640 Kbit/sec per la ricezione ed uno a 128 Kbit/sec per l’invio;
• HDSL (High Bit-Rate DSL): raggiunge velocità di trasmissione simmetriche in invio ed in ricezione.
Ad un costo relativamente basso (intendendo come target una azienda: per l’utente privato è una tecnologia ancora troppo costosa) è possibile sfruttare un canale reversibile a 2 Mbit/sec.
In Italia sta lentamente prendendo piede l’ADSL (nonostante già da qualche anno sia disponibile la poco pubblicizzata HDSL), grazie ad alcune offerte degli operatori telefonici, appetibili anche per gli utenti privati.
A causa della relativa arretratezza delle nostre linee telefoniche, però, è necessaria l’installazione di una borchia ISDN prima di poter sfruttare la banda larga offerta dalla tecnologia DSL.