Trasmissione fisica di dati: reti Ethernet

In una rete locale di tipo broadcast, dove il canale trasmissivo è condiviso, un problema che deve essere affrontato e risolto è quello delle collisioni. Due stazioni occupano il canale di trasmissione iniziando a trasmettere contemporaneamente: i messaggi si sovrappongono, non sono distinguibili, ed è inutile continuare la trasmissione. In casi come questi è necessario un sistema di arbitraggio che permetta di eliminare le collisioni. Nel tempo sono state proposte diverse soluzioni: nelle reti di tipo Token ring utilizzate, ancora oggi in alcuni casi, da IBM, un piccolo pacchetto (il token) viaggia in continuazione fra una stazione e l'altra (topologia ad anello); la stazione che vuole trasmettere attacca al token il proprio messaggio; il destinatario libera il token e consuma il messaggio. In definitiva la presenza del solo token sulla rete, è indice della possibilità di trasmettere.

Lo standard attualmente più diffuso per le comunicazioni in una rete locale è Ethernet. Questa tecnologia, nata nei primi anni settanta, e aggiornata varie volte, attualmente fa riferimento alla cosiddetta versione 2.0 del 1983 detta anche Ethernet II o standard DIX (Digital, Intel, Xerox). La longevità di questa tecnologia è dovuta a diversi fattori: facilità di implementazione, basso costo, flessibilità. Lo standard ha continuato, e continua, ad evolversi proponendo versioni a 100 Mbps (megabit al secondo) o 1.000 Mbps e diversi sistemi di collegamento fra le varie stazioni. Il nome adottato si riferisce al mezzo trasmissivo cavo (ether) che rimanda all'etere (il mezzo, inesistente e introdotto con una forzatura, che, si pensava nell'antichità, permettesse la trasmissione di segnali elettromagnetici).

Le schede di interfaccia di una rete Ethernet si autoregolano, nel senso che sono in grado di decidere quando trasmettere e rilevare le collisioni. Inizialmente la scheda ascolta, verificando la presenza di un certo segnale elettrico, se il canale è libero e, in questo caso, inizia le trasmissioni. Anche durante la trasmissione la scheda ascolta il canale per rilevare modifiche anomale del segnale che indicano collisioni e, in questi casi, sospende la trasmissione che riprende dopo un intervallo di tempo casuale. Ogni scheda ha un indirizzo fisico (chiamato anche MAC Address, dove MAC sta per Media Access Control), unico al mondo, di 48 bit (24 ad indicare il costruttore e 24 utilizzati dal costruttore per distinguere una scheda dall'altra) che la individua in modo univoco, utilizzato per le comunicazioni.

I dati in una Ethernet viaggiano in unità chiamate frame ognuno contenete indirizzi MAC di destinazione e sorgente, protocollo da utilizzare per decodificare i dati, dati da trasmettere e informazioni di checksum per la verifica dell'integrità del pacchetto stesso.

Una rete Ethernet ha una topologia a bus: un unico cavo unisce tutte le stazioni ciascuna delle quali ascolta tutto ciò che passa nella rete, ma soltanto una per volta ha la possibilità di trasmettere. In realtà i collegamenti elettrici hanno una topologia a bus ma la topologia fisica normalmente è a stella, utilizzando speciali apparecchiature (hub), per aumentare l'affidabilità della rete e facilitare la ricerca di difetti nel cavo.

	Il cavo utilizzato per i collegamenti in una rete Ethernet è formato da 4 doppini intrecciati (cavo twisted pair), 4 coppie di fili come quelli utilizzati nei cavi telefonici, terminante ai due estremi con connettori RJ45 simili a quelli delle spine telefoniche, ma più larghi per poter contenere 8 fili invece dei 2 del cavo telefonico.

Uno spinotto RJ45 va alla scheda montata nel computer che si vuole collegare, l'altro all'hub. È possibile anche collegare fra di loro due soli computer provvisti di scheda Ethernet; in questo caso si usa un cavo incrociato, con i collegamenti diversi rispetto a quelli di un cavo Ethernet normale.

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