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Che cos'è Ethernet IEEE 802.3

Che cos'è Ethernet IEEE 802.3

Ethernet, IEEE 802.3, è uno degli standard più utilizzati per le reti di computer e le comunicazioni dati generali. È ampiamente utilizzato in tutte le forme di rete di dati, dalla connessione agli hub Wi-Fi domestici alle reti di dati aziendali e alle reti di telecomunicazioni.

Lo standard Ethernet è stato utilizzato per molti anni e viene costantemente aggiornato per soddisfare i requisiti della tecnologia in crescita. Le velocità di comunicazione dei dati sono aumentate costantemente e Ethernet, IEEE 802.3 ha aumentato le sue velocità di conseguenza.

Sebbene a molti, Ethernet sia familiare perché le connessioni Ethernet sono ampiamente utilizzate in casa per connessioni cablate tra computer e hub a banda larga, ma forniscono anche la connettività essenziale per i sistemi di rete dati utilizzati nelle grandi imprese.

Ethernet è probabilmente più conosciuto a causa dei cavi patch Ethernet corti con i loro connettori RJ45 che vengono utilizzati per collegare la maggior parte dei computer desktop ai router di rete dati. Questi rendono le connessioni Ethernet molto facili da realizzare, aumentando così la facilità d'uso e la popolarità della tecnologia Ethernet.

Di conseguenza Ethernet costituisce la tecnologia di base per la connettività per la maggior parte delle reti locali oggigiorno. Versioni di esso sono state ideate anche per le imprese più grandi. Carrier Ethernet è un esempio di come la tecnologia è stata adattata per essere utilizzata da operatori di rete o vettori.

Storia Ethernet

Lo standard Ethernet è stato sviluppato per la prima volta dalla Xerox Corporation come sistema sperimentale basato su cavo coassiale negli anni '70. L'utilizzo di un protocollo CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) per consentire a più utenti era destinato all'uso con LAN che avrebbero potuto subire un uso sporadico con un uso intenso occasionale.

Il successo del progetto Ethernet originale portò a uno sviluppo congiunto di uno standard a 10 Mbps nel 1980. Questa volta furono coinvolte tre società: Digital Equipment Corporation, Intel e Xerox.

La specifica Ethernet versione 1 derivante da questo sviluppo ha costituito la base per il primo standard IEEE 802.3 approvato nel 1983 e infine pubblicato come standard ufficiale nel 1985.

Da quando sono stati scritti e approvati i primi standard Ethernet, sono stati introdotti molti aggiornamenti per mantenere lo standard Ethernet in linea con le ultime tecnologie che stanno diventando disponibili.

Elementi di rete Ethernet

La LAN Ethernet IEEE 802.3 può essere considerata composta da due elementi principali:

  • Media di interconnessione: Il mezzo attraverso il quale i segnali si propagano è di grande importanza all'interno del sistema di rete Ethernet. Governa la maggior parte delle proprietà che determinano la velocità con cui i dati possono essere trasmessi. Ci sono una serie di opzioni che possono essere utilizzate:
    • Cavo coassiale: Questo è stato uno dei primi tipi di media di interconnessione da utilizzare per Ethernet. Tipicamente l'impedenza caratteristica era di circa 110 ohm e quindi i cavi normalmente utilizzati per applicazioni in radiofrequenza non erano applicabili. Questo tipo di cablaggio non è ampiamente utilizzato per Ethernet in questi giorni in quanto è costoso e difficile da installare.
    • Cavi a doppino intrecciato È possibile utilizzare tipi di doppino intrecciato: doppino intrecciato non schermato (UTP) o doppino intrecciato schermato (STP). Generalmente i tipi schermati sono migliori in quanto limitano maggiormente la raccolta parassita e quindi gli errori di dati sono ridotti. Una varietà di diversi tipi di cavi sono disponibili poiché lo standard è sempre in movimento.
    • Cavo in fibra ottica: Il cavo in fibra ottica viene utilizzato sempre più in quanto fornisce un'immunità molto elevata alla ricezione e alle radiazioni, oltre a consentire la comunicazione di velocità di trasmissione dati molto elevate.
  • Nodi di rete I nodi di rete sono i punti da e verso i quali avviene la comunicazione. Sebbene negli anni passati siano stati utilizzati termini come DTE, apparecchiatura terminale dati e DCE, apparecchiatura per la comunicazione dati, questi sono raramente visti oggigiorno quando si guarda alle comunicazioni Ethernet. Invece i tipi di apparecchiature visti sulla rete dati Ethernet sono quelli più comunemente visti:
    • Computer: Oggi, la maggior parte dei computer è dotata della capacità per la connettività Ethernet. La maggior parte dei computer desktop dovrebbero funzionare su una rete locale, e questa è quasi universalmente basata su Ethernet. Oggi la capacità Ethernet sarà integrata nella scheda madre del computer, anziché utilizzare una scheda plug-in opzionale. La connessione fisica viene normalmente fornita utilizzando un connettore Ethernet stile RJ45.

      Per i computer portatili c'è una tendenza crescente a essere molto più sottili. Ciò significa che alcuni non hanno le porte Ethernet dedicate con un connettore RJ45 in quanto non c'è lo spazio per loro. Tuttavia possono normalmente connettersi a una rete locale utilizzando Ethernet tramite un adattatore. Ciò fornirà loro una connettività cablata affidabile se non vengono utilizzate connessioni wireless.

    • Router, switch e hub: Gli altri elementi principali sulle reti locali che utilizzano Ethernet come mezzo di interfaccia sono router, switch e hub. Questi dispositivi consentono di instradare i dati attorno alle reti di dati in modo che possano essere inviati e raggiungere le rispettive destinazioni. Sebbene simili in alcuni aspetti, router, switch e hub sono tipi distinti di dispositivi, anche se i termini tendono ad essere usati in modo improprio in modo intercambiabile.
    • Dispositivi vari: Su qualsiasi rete locale ci sarà la necessità di una varietà di dispositivi oltre a computer, router, switch, ecc. Saranno necessari elementi come stampanti, ecc. Questi possono essere collegati alla rete in modo simile a qualsiasi computer.
    È possibile collegare una varietà di dispositivi diversi alle reti locali utilizzando la tecnologia Ethernet. Molti tipi diversi di dispositivi destinati all'uso su reti locali avranno funzionalità Ethernet.

Oltre ai dispositivi basati su hardware e alle interconnessioni fisiche richieste per qualsiasi rete locale che utilizza Ethernet, sono necessari anche i driver software. Qualsiasi dispositivo con una connessione Ethernet fisica avrà il software necessario. Oltre a questo, i sistemi operativi più diffusi come Windows, Apple iOS e Linus, hanno funzionalità Ethernet incorporate nel software di base.

Ciò significa che non è necessario caricare driver aggiuntivi in ​​tutte le circostanze tranne che nelle circostanze più eccezionali per consentire ai dispositivi di connettersi a una rete locale Ethernet.

Topologie di rete Ethernet

Esistono diverse topologie di rete che possono essere utilizzate per le comunicazioni Ethernet. La forma effettiva utilizzata dipenderà dai requisiti.

  • Punto a punto: Questa è la configurazione più semplice poiché vengono utilizzate solo due unità di rete. In questa semplice struttura il cavo è noto come collegamento di rete. Collegamenti di questa natura vengono utilizzati per trasportare i dati da un luogo a un altro e dove è conveniente utilizzare Ethernet come meccanismo di trasporto.
  • Bus coassiale: Questo tipo di rete Ethernet è usato raramente in questi giorni. I sistemi utilizzavano un cavo coassiale in cui le unità di rete erano collocate lungo la lunghezza del cavo. Le lunghezze del segmento erano limitate a un massimo di 500 metri ed era possibile posizionare fino a 1024 DTE lungo la sua lunghezza. Sebbene questa forma di topologia di rete non sia installata in questi giorni, pochissimi sistemi legacy potrebbero essere ancora in uso. In considerazione del modo in cui opera, con più nodi sulla stessa gamba, viene utilizzato lo schema anticollisione CSMA / CD.
  • Rete a stella: Questo tipo di rete Ethernet è stata la topologia dominante dall'inizio degli anni '90. Consiste in un'unità di rete centrale, che può essere ciò che viene definito un ripetitore o hub multiporta o uno switch di rete.
    Tutte le connessioni ad altri nodi si irradiano da questo e sono collegamenti punto a punto. È questo tipo di topologia di rete che viene utilizzata ed estesa. Le connessioni tendono a estendersi da un hub centrale utilizzando una serie di router o switch per deviare i dati al nodo finale richiesto.

Rilevamento delle collisioni dei dati dei messaggi

Nelle forme originali di Ethernet, veniva utilizzata una forma di rilevamento delle collisioni di dati nota come CSMA / CD. In questo i nodi hanno rilevato se i dati venivano inviati e, in tal caso, si sarebbero ritirati e avrebbero inviato nuovamente i dati in un secondo momento.

Al giorno d'oggi, utilizzando la topologia a stella estesa, il requisito di rilevamento delle collisioni di dati CSMA / CD non è necessario. Le collisioni sono possibili solo se stazione e interruttore tentano di comunicare tra loro contemporaneamente e le collisioni sono limitate al singolo collegamento.

Inoltre, lo standard 10BASE-T introdotto molti anni fa ha adottato tecniche full duplex e, visti i miglioramenti apportati, questa tecnica è diventata lo standard per i futuri sviluppi dello standard Ethernet.

In full duplex, switch e stazione possono inviare e ricevere simultaneamente, e quindi le moderne reti di dati Ethernet sono prive di collisioni.


Come funziona Ethernet?

Quando si comunica su una rete di dati, il sistema Ethernet divide i dati in un insieme di quelli che vengono chiamati frame. Questi frame hanno un formato specifico e ognuno contiene gli indirizzi di origine e di destinazione.

Il frame contiene anche informazioni per il controllo degli errori in modo che tutti i dati danneggiati possano essere rilevati. Se vengono rilevati errori, in genere i livelli superiori dello stack di protocollo per il sistema scartano i dati e richiedono una ritrasmissione.

Ethernet adotta il modello OSI per il suo stack di protocolli e in linea con questo, Ethernet stessa fornisce servizi fino al livello 3, il livello di collegamento dati.

Ethernet ha adottato il formato dell'indirizzo MAC a 48 bit che è stato utilizzato anche da altri standard IEEE 802 e, a suo modo, esiste una comunanza tra molti standard che rendono molto più facile per i vari sistemi di rete di dati operare insieme.

Metro e Carrier Ethernet

Esistono versioni di Ethernet utilizzate per prestazioni di livello superiore associate a reti metropolitane di grandi dimensioni o reti geografiche più ampie. Metro Ethernet e carrier Ethernet sono due termini che vengono spesso utilizzati.

Questi due termini sono spesso usati in modo quasi intercambiabile, ma presentano alcune differenze.

  • Metro Ethernet: Metro Ethernet si riferisce generalmente a un'installazione Ethernet distribuita in un'area metropolitana, ovvero su un'area relativamente ampia, più ampia di quella di una rete locale. Spesso le aziende utilizzano Metropolitan Ethernet per connettere più sedi dell'azienda a una rete tramite una linea privata Ethernet. Ciò offre alcuni vantaggi significativi rispetto all'utilizzo delle reti pubbliche in termini di velocità, sicurezza e costi. Carrier Ethernet è ora il termine generale utilizzato per descrivere il tipo di Ethernet utilizzato per linee basate su Ethernet di questa natura.
  • Portante Ethernet: Carrier Ethernet o Carrier grade Ethernet viene tipicamente utilizzato per fornire comunicazioni da punto a punto tra due punti o siti o per fornire collegamenti per reti locali, ecc. Carrier Etthernet si è sviluppato per includere una serie di altri servizi e consente dati a lunga distanza condivisione tra imprese e altre organizzazioni. Ciò riduce notevolmente i costi, pur mantenendo le prestazioni.

Metro Ethernet e Carrier Ethernet sono ora varianti consolidate utilizzate da molti operatori e fornitori di servizi per consentire alle aziende di avere interconnessioni ad alte prestazioni su risorse Ethernet ad alte prestazioni dedicate o condivise.

Sebbene la rete dati Ethernet sia stata originariamente introdotta negli anni '70, ha subito un continuo processo di aggiornamento. Ciò ha consentito di mantenere il concetto di base, consentendo al contempo di fornire i livelli di prestazioni necessari all'aumentare dei requisiti di tecnologia e connettività.

La tecnologia Ethernet viene utilizzata per il networking di dati per qualsiasi cosa, dalla rete di computer domestici fino alle reti di dati aziendali in cui il carrier Ethernet viene utilizzato per trasportare alti livelli di dati.

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