Ethernet: origine ed evoluzione

Evoluzione del livello fisico

L'odierna versione dello standard IEEE 802.3 raccoglie le specifiche per la realizzazione di LAN che utilizzino differenti tipi di supporto fisico, e in particolare il cavo coassiale sottile e spesso, il doppino schermato e non, e le fibre ottiche mono e multimodali. Per tutte esistono delle limitazioni più o meno severe riguardo al modo in cui possono essere cablate. Innanzitutto un segmento che connette due nodi non può superare una lunghezza massima oltre la quale il segnale si degrada o subisce un ritardo tale da impedire una corretta temporizzazione della rete. Per risolvere questo problema si possono usare DCE come ripetitori, ponti, hub e commutatori, a seconda della topologia adottata, ma vi sono comunque dei vincoli dettati dal massimo carico sopportabile dalle porzioni di rete che connettono. Infine vi sono limitazioni sul numero massimo di dispositivi che possono essere simultaneamente connessi in rete e il cui traffico, se troppo sostenuto, comporterebbe prestazioni tali da comprometterne le funzionalità.

      Cavo coassiale
Le versioni su cavo coassiale sono oramai praticamente parte della sola storia di Ethernet ma rappresentano un valido punto di partenza per l'introduzione dei princìpi basilari di condivisione di un mezzo comune. Gli standard codificati dall'IEEE sono noti con il nome di 10BASE-5 (Thick Ethernet) e 10BASE-2 (Thin Ethernet o Cheapernet) ed erano impiegati per realizzare rispettivamente le dorsali e le diramazioni dipartimentali delle reti locali con velocità massima di 10 Mb/s. I suffissi 5 e 2 si riferiscono alla lunghezza massima dei segmenti, rispettivamente di 500 e 200 metri circa (in realtà il valore preciso sarebbe di 185 metri). La comunicazione è di tipo half-duplex, regolata dal protocollo CSMA/CD e la topologia a bus, di tipo daisy-chain, richiede terminatori e presenta problemi di robustezza in quanto un'interruzione in un qualunque suo punto avrebbe causato un tale degrado del segnale da renderla tutta inutilizzabile. I connettori utilizzati per la versione su cavo coassiale spesso sono di tipo BNC (British Naval Connector).

Figura 3 (Connettori per reti Ethernet su cavo coassiale)

      Doppino intrecciato
Il doppino intrecciato schermato e non (rispettivamente STP e UTP, Shielded Twisted Pair e Unshielded Twisted Pair) rappresenta ad oggi il mezzo più economico e diffuso per la realizzazione di reti Ethernet. Nelle sue diverse categorie, consente di raggiungere velocità che arrivano a 10 Gb/s e si presta alla realizzazione di reti in tipologia a stella. L'elemento chiave di questa topologia è rappresentato dagli hub che sostituiscono di fatto il bus condiviso, pur permettendo ancora una connessione di tipo daisy-chain. Le versioni su doppino di Ethernet sono sia half-duplex, come 1BASE-5, 10BASE-T, 100BASE-T e 100BASE-T4, sia full-duplex come 100BASE-TX, 100BASE-T2, 1000BASE-T e 1000BASE-CX. Il connettore dominante di questo tipo di supporto è di tipo RJ45, del quale vengono utilizzati due o quattro terminali (essenzialmente sulla base della velocità, dato che il funzionamento full-duplex avviene comodamente utilizzando due soli terminali uno per trasmettere e uno per ricevere). Le versioni industriali di questo tipo di connettore prevedono gusci rinforzati e in grado di resistere al calore e alle vibrazioni. Ulteriori dettagli sono dati nella Parte IV della monografia.

Figura 4 (Connettori per reti Ethernet su doppino intrecciato)

      Fibra ottica
La fibra ottica rappresenta una scelta caratterizzata da un maggior costo per la rete, ma presenta l'indubbio vantaggio di consentire ai segmenti di coprire distanza ben maggiori (fino a 2 km) e di risultare immune alle interferenze di origine elettrica, che rappresentano una presenza costante negli ambienti di fabbrica. La tecnologia FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link) è stata praticamente sostituita dal 10Base-F e rappresenta la tecnologia Ethernet ottica più 'lenta'. Le altre versioni basate su fibra sono infatti di tipo Fast Ethernet (100BASE-FX), Gigabit Ethernet (1000BASE-LX, 1000BASE-SX) e 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-LX). Le connessioni usano due fibre separate, una per trasmettere ed una per ricevere, mentre i connettori utilizzati possono essere di vario tipo, come mostrato in Figura 5.

Figura 5 (Connettori per reti Ethernet su fibra ottica)

Con Fast Ethernet viene introdotta una nuova interfaccia, denominata MII (Media Independent Interface, interfaccia indipendente dal mezzo) che permette di connettere le porzioni di rete Fast Ethernet su doppino a quelle di tipo ottico in maniera praticamente trasparente.