Ethernet

Ethernet

Ethernet è la tecnologia tradizionale per collegare i dispositivi in una rete locale cablata (LAN) o in una rete ad ampio raggio (WAN), permettendo loro di comunicare tra loro tramite un protocollo — un insieme di regole o un linguaggio di rete comune. Ethernet descrive come i dispositivi di rete possono formattare e trasmettere dati in modo che altri dispositivi sullo stesso segmento di rete locale o campus area possano riconoscere, ricevere ed elaborare le informazioni. Un cavo Ethernet è il cablaggio fisico e incapsulato su cui viaggiano i dati.

I dispositivi connessi che accedono a una rete geograficamente localizzata con un cavo – cioè con una connessione cablata piuttosto che wireless – probabilmente usano Ethernet. Dalle aziende ai giocatori, diversi utenti finali dipendono dai vantaggi della connettività Ethernet, che includono affidabilità e sicurezza.

Rispetto alla tecnologia LAN wireless (WLAN), Ethernet è in genere meno vulnerabile alle interruzioni. Può anche offrire un maggior grado di sicurezza e controllo della rete rispetto alla tecnologia wireless, dato che i dispositivi devono connettersi usando cavi fisici. Questo rende difficile per gli estranei accedere ai dati di rete o dirottare la larghezza di banda per dispositivi non autorizzati.

Perché si usa Ethernet?

Ethernet è usata per collegare i dispositivi in una rete ed è ancora una forma popolare di connessione di rete. Per le reti locali usate da organizzazioni specifiche — come uffici aziendali, campus scolastici e ospedali — Ethernet è usata per la sua alta velocità, sicurezza e affidabilità.

Ethernet inizialmente divenne popolare grazie al suo prezzo economico rispetto alla tecnologia concorrente del tempo, come Token Ring di IBM. Con l’avanzare della tecnologia di rete, la capacità di Ethernet di evolversi e fornire livelli più elevati di prestazioni, pur mantenendo la compatibilità all’indietro, ha garantito la sua popolarità sostenuta. I 10 megabit al secondo originali di Ethernet sono decuplicati a 100 Mbps a metà degli anni ’90, e l’Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) continua a fornire maggiori prestazioni con successivi aggiornamenti. Le versioni attuali di Ethernet possono supportare operazioni fino a 400 gigabit al secondo (Gbps).

Avantaggi e svantaggi

Ethernet ha molti vantaggi per gli utenti, ed è per questo che è diventato così popolare. Comunque, ci sono anche alcuni svantaggi.

Svantaggi

• costo relativamente basso;
• compatibilità all’indietro;
• generalmente resistente al rumore;
• buona qualità di trasferimento dati;
• velocità;
• affidabilità; e
• sicurezza dei dati — possono essere usati i comuni firewall.

Svantaggi

• È inteso per reti più piccole, a breve distanza.
• La mobilità è limitata.
• L’uso di cavi più lunghi può creare diafonia.
• Non funziona bene con applicazioni in tempo reale o interattive.
• L’aumento del traffico fa scendere la velocità di Ethernet.
• I ricevitori non riconoscono la ricezione dei pacchetti di dati.
• Nella risoluzione dei problemi, è difficile rintracciare quale cavo o nodo specifico sta causando il problema.

Ethernet vs. Wi-Fi

La Wi-Fi è il tipo più popolare di connessione di rete. A differenza dei tipi di connessione cablata, come Ethernet, non richiede un cavo fisico per essere collegato; i dati vengono trasmessi attraverso segnali wireless.

Differenze tra connessioni Ethernet e Wi-Fi

Connessione Ethernet

• trasmette i dati su un cavo;
• mobilità limitata — è necessario un cavo fisico;
• più velocità, affidabilità e sicurezza del Wi-Fi;
• velocità costante;
• non è richiesta la crittografia dei dati;
• latenza più bassa; e
• processo di installazione più complesso.

La connessione Wi-Fi

• trasmette i dati attraverso segnali wireless piuttosto che su un cavo;
• migliore mobilità, poiché non sono necessari cavi;
• non è veloce, affidabile o sicura come Ethernet;
• più conveniente – gli utenti possono connettersi a Internet da qualsiasi luogo;
• velocità incostante – il Wi-Fi è soggetto a interferenze di segnale;
• richiede la crittografia dei dati;
• latenza più alta di Ethernet; e
• processo di installazione più semplice.

Come funziona Ethernet

L’EIEEE specifica nella famiglia di standard chiamata IEEE 802.3 che il protocollo Ethernet tocca sia il Layer 1 (livello fisico) che il Layer 2 (livello di collegamento dati) sul modello di protocollo di rete Open Systems Interconnection (OSI).

Ethernet definisce due unità di trasmissione: pacchetto e frame. Il frame include non solo il carico utile dei dati trasmessi, ma anche quanto segue:

• gli indirizzi fisici MAC (Media Access Control) del mittente e del destinatario;
• il tagging VLAN (Virtual LAN) e le informazioni QoS (Quality of Service); e
• le informazioni di correzione degli errori per individuare i problemi di trasmissione.

Ogni frame è avvolto in un pacchetto che contiene diversi byte di informazioni per stabilire la connessione e segnare dove inizia il frame.

Gli ingegneri della Xerox hanno sviluppato per la prima volta Ethernet negli anni ’70; inizialmente Ethernet correva su cavi coassiali. Oggi, una tipica LAN Ethernet utilizza speciali tipi di cavi a doppino intrecciato o in fibra ottica. I primi Ethernet collegavano più dispositivi in segmenti di rete attraverso gli hub – dispositivi di livello 1 responsabili del trasporto dei dati di rete – usando una topologia a margherita o a stella.

Tuttavia, se due dispositivi che condividono un hub cercano di trasmettere dati allo stesso tempo, i pacchetti possono collidere e creare problemi di connettività. Per alleviare questi ingorghi digitali, IEEE ha sviluppato il protocollo Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), che permette ai dispositivi di controllare se una data linea è in uso prima di iniziare nuove trasmissioni.

In seguito, gli hub Ethernet hanno lasciato il posto agli switch di rete. Poiché un hub non può discriminare tra i punti di un segmento di rete, non può inviare dati direttamente dal punto A al punto B. Invece, ogni volta che un dispositivo di rete invia una trasmissione attraverso una porta di ingresso, l’hub copia i dati e li distribuisce a tutte le porte di uscita disponibili.

Al contrario, uno switch invia in modo intelligente a una data porta solo il traffico destinato ai suoi dispositivi piuttosto che copie di tutte le trasmissioni sul segmento di rete, migliorando così la sicurezza e l’efficienza.

Come per altri tipi di rete, i computer coinvolti devono includere una scheda di interfaccia di rete (NIC) per connettersi a Ethernet.

Tipi di cavi Ethernet

Il gruppo di lavoro IEEE 802.3 ha approvato il primo standard Ethernet nel 1983. Da allora, la tecnologia ha continuato ad evolversi e ad abbracciare nuovi media, maggiori velocità di trasmissione e cambiamenti nel contenuto dei frame:

• 802.3ac è stato introdotto per ospitare VLAN e tagging di priorità.
• 802.3af definisce Power over Ethernet (PoE), che è cruciale per la maggior parte delle implementazioni Wi-Fi e Internet Protocol (IP) di telefonia.
• 802.11a, b, g, n, ac e ax definiscono l’equivalente di Ethernet per WLANs.
• 802.3u ha inaugurato 100BASE-T — anche conosciuto come Fast Ethernet — con velocità di trasmissione dati fino a 100 Mbps. Il termine BASE-T indica l’uso del cablaggio a doppino intrecciato.

Gigabit Ethernet vanta velocità di 1.000 Mbps — 1 gigabit o 1 miliardo di bit al secondo (bps) — 10 GbE, fino a 10 Gbps, e così via. Gli ingegneri di rete usano in gran parte 100BASE-T per collegare i computer degli utenti finali, le stampanti e altri dispositivi; per gestire i server e lo stoccaggio; e per raggiungere velocità più elevate per i segmenti della dorsale di rete. Nel tempo, la velocità tipica di ogni connessione tende ad aumentare.

I cavi Ethernet collegano i dispositivi di rete ai router o ai modem appropriati, con cavi diversi che lavorano con standard e velocità differenti. Per esempio, il cavo di categoria 5 (Cat5) supporta Ethernet tradizionale e 100BASE-T, il cavo di categoria 5e (Cat5e) può gestire GbE e la categoria 6 (Cat6) funziona con 10 GbE.

Esistono anche cavi Ethernet crossover, che collegano due dispositivi dello stesso tipo, permettendo a due computer di essere collegati senza uno switch o un router tra di loro.

Il cavo di categoria 5e (Cat5e) può essere utilizzato per collegare due computer senza uno switch o un router.