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.