Che cos’è Ethernet (IEEE 802.3)?

Ethernet si riferisce a una tec­no­lo­gia per reti dati cablate che in­ter­con­net­te software e/o hardware. Di solito avviene tramite cavi LAN, motivo per cui Ethernet viene spesso citata come tec­no­lo­gia LAN. Ethernet consente quindi lo scambio di dati tra terminali che possono essere computer, stampanti, server ecc. Combinati in una rete locale, questi di­spo­si­ti­vi sta­bi­li­sco­no con­nes­sio­ni tramite il pro­to­col­lo Ethernet e possono scam­biar­si pacchetti di dati l’uno con l’altro. Il pro­to­col­lo attuale e più am­pia­men­te uti­liz­za­to per questo è IEEE 802.3.

L’Ethernet è stata svi­lup­pa­ta nei primi anni 70, tuttavia questo sistema di rete è stato ini­zial­men­te uti­liz­za­to in­ter­na­men­te presso Xerox. Solo agli inizi degli anni 80 Ethernet divenne un prodotto stan­dar­diz­za­to. Tuttavia, Ethernet non si diffuse prima della metà del decennio, quando un certo numero di aziende hanno iniziato a lavorare con Ethernet e prodotti correlati. Così, la tec­no­lo­gia ha con­tri­bui­to in modo si­gni­fi­ca­ti­vo al personal computer ri­vo­lu­zio­nan­do il mondo del lavoro. Lo standard IEEE 802.3, oggi am­pia­men­te uti­liz­za­to, viene uti­liz­za­to ad esempio in uffici, abi­ta­zio­ni private, container e vettori.

Sebbene la prima versione della tec­no­lo­gia fosse veloce solo 3 megabit al secondo, oggi i pro­to­col­li Ethernet con­sen­to­no velocità fino a 1.000 megabit al secondo. I primi Ethernet erano limitati a un edificio, mentre oggi Ethernet può coprire fino a 10 chi­lo­me­tri tramite fibra. Ethernet ha assunto un ruolo dominante nello sviluppo della LAN e ha superato numerosi con­cor­ren­ti. Inoltre la co­sid­det­ta Ethernet in tempo reale è oggi lo standard nel settore per le ap­pli­ca­zio­ni della co­mu­ni­ca­zio­ne.

Ini­zial­men­te ogni messaggio inviato all’interno di una rete andava es­sen­zial­men­te a tutti i di­spo­si­ti­vi, i quali dovevano quindi filtrare i dati ricevuti e decidere se fossero per loro rilevanti. Questo bus (acronimo di Binary Unit System) condiviso abilitava i messaggi broadcast, ma re­gi­stra­va anche tutto il traffico per ciascun membro, il che rap­pre­sen­ta­va chia­ra­men­te una falla di sicurezza della prima Ethernet. Sebbene i dati potessero essere crit­to­gra­fa­ti, il traffico stesso non poteva essere con­trol­la­to in­di­vi­dual­men­te. Persino gli hub non possono pro­teg­ge­re da questa vul­ne­ra­bi­li­tà. Nelle reti moderne sono di aiuto Bridges e Switches, che si possono uti­liz­za­re per seg­men­ta­re una Ethernet.

Tuttavia queste tecniche non risolvono tutti i problemi: l’abuso, ad esempio at­tra­ver­so il flooding MAC o lo spoofing MAC con­ti­nua­no a rap­pre­sen­ta­re una minaccia per la sicurezza dei pacchetti di dati co­mu­ni­ca­ti. Il fun­zio­na­men­to sicuro in una rete Ethernet richiede pertanto l’uso serio di tutti i sistemi connessi e un’analisi regolare dei dati (ad esempio l’analisi LAN) al fine di rilevare casi teorici di abuso e mal­fun­zio­na­men­ti.

Finché la quantità di dati non so­vrac­ca­ri­ca l’Ethernet, funziona tutto bene. Tuttavia l’utilizzo della capacità di oltre il 50 percento può portare a un con­ge­stio­na­men­to dei dati. Con l’evo­lu­zio­ne della tec­no­lo­gia dei personal computer e il volume sempre crescente di dati, anche le reti Ethernet hanno dovuto evolversi per rimanere al passo con i progressi tec­no­lo­gi­ci. Gli switch, ad esempio, ga­ran­ti­sco­no una di­stri­bu­zio­ne più ef­fi­cien­te dei pacchetti di dati e riducono il rischio di col­li­sio­ne. Le moderne tec­no­lo­gie via cavo come il twisted pair e la fibra hanno velocità di tra­smis­sio­ne più elevate che sod­di­sfa­no le moderne esigenze della rete.

Un’altra in­no­va­zio­ne è l’“Ethernet Flow Control”, mec­ca­ni­smo con il quale la tra­smis­sio­ne dei dati può essere tem­po­ra­nea­men­te in­ter­rot­ta com­ple­ta­men­te al fine di fa­ci­li­ta­re il flusso di dati altrove. In modalità full-duplex ciò è par­ti­co­lar­men­te utile quando una rete sta servendo un numero re­la­ti­va­men­te grande di terminali. Quindi il controllo del flusso taglia tem­po­ra­nea­men­te alcuni membri della rete per ot­ti­miz­za­re l’af­fi­da­bi­li­tà com­ples­si­va della rete stessa. Tuttavia ciò può com­por­ta­re dei ral­len­ta­men­ti, che a loro volta si possono contenere tramite altri mec­ca­ni­smi come il Tran­smis­sion Control Protocol.

In passato Ethernet uti­liz­za­va prin­ci­pal­men­te cavi coassiali con­ven­zio­na­li. Tuttavia i cavi in rame twisted pair e i cavi in fibra ottica sono ormai lo standard nel settore, con­sen­ten­do velocità di tra­sfe­ri­men­to più elevate e un maggiore raggio d’azione. Un ulteriore vantaggio è che i cavi di rame possono anche ali­men­ta­re i di­spo­si­ti­vi collegati con la corrente. Questo processo, noto anche come “Power over Ethernet” (PoE), rende le reti più ef­fi­cien­ti dal punto di vista ener­ge­ti­co ed è definito in IEEE 802.3af.

Ethernet si è evouta da ALOHAnet, una rete radio dell’Uni­ver­si­tà delle Hawaii. Il vi­sio­na­rio del centro di ricerca Xerox Palo Alto, Robert Metcalfe, ha lavorato a una versione an­ti­ci­pa­ta del pro­to­col­lo Ethernet cablato già agli inizi degli anni 70. Il progetto avrebbe dovuto in­nan­zi­tut­to fa­ci­li­ta­re il lavoro interno ed essere testato at­ti­va­men­te. La fase di test culminò nel 1976 in un lavoro scien­ti­fi­co che Metcalfe pubblicò insieme a David Boggs. Questo lavoro de­scri­ve­va le reti locali di personal computer connessi.

Nel 1979 Metcalfe fondò la propria azienda, 3com, per guidare lo sviluppo di computer e LAN e stabilire Ethernet come standard. La svolta arrivò nel 1980 con l’adozione di Ethernet 1.0, che fu poi ul­te­rior­men­te svi­lup­pa­ta dall’Istituto di In­ge­gne­ria Elettrica ed Elet­tro­ni­ca (IEEE). Questo processo ha portato all’in­ven­zio­ne di altre tecniche, tra cui il pro­to­col­lo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) più tardi noto come IEEE 802.3. Allo stesso modo sono stati creati i pro­to­col­li in­no­va­ti­vi Token Bus (802.4) e Token Ring (802.5).

Tra il 1983 e il 1986 le in­no­va­zio­ni Chea­per­net, Ethernet-on-Broadband e StarLAN sono arrivate prima che lo standard Ethernet ricevesse maggiore at­ten­zio­ne da molti pro­dut­to­ri. Di con­se­guen­za alcune piccole aziende hanno iniziato a uti­liz­za­re reti Ethernet al lavoro, tuttavia ancora tramite linee te­le­fo­ni­che a 4 fili. Occorre attendere fino agli inizi degli anni 90 perché le con­nes­sio­ni Ethernet vengano svi­lup­pa­te su cavi twisted pair e a fibra ottica, cul­mi­nan­do nel 1995 con l’in­tro­du­zio­ne dello standard 100 Mbps per Ethernet in con­for­mi­tà con IEEE 802.3u. Allo stesso tempo è stato adottato uno standard per LAN wireless (802.11). Il 1995 è quindi con­si­de­ra­to l’anno di nascita della moderna Internet.