Una scheda di rete è la realizzazione fisica di un’interfaccia di rete. A bordo della scheda vi è la circuiteria necessaria per l’implementazione del livello fisico (il cosiddetto transceiver) e gran parte del livello di collegamento (i livelli 1 e 2 dello stack OSI). Sebbene i protocolli del livello di collegamento non siano necessariamente collegati a quelli del livello fisico, di fatto ogni scheda di rete implementa entrambi i livelli (a meno del driver per la gestione del livello di collegamento). Ecco quindi perché si è soliti parlare di schede di rete Ethernet, piuttosto che di schede di rete Token ring o FDDI, cioè specifiche per la tecnologia con cui sono stati realizzati i livelli più bassi del meccanismo di comunicazione.
Ogni scheda di rete è identificata univocamente da un numero detto indirizzo fisico, memorizzato dal costruttore all’interno del firmware presente sulla scheda stessa (non esistono due schede di rete al mondo con lo stesso valore).
In linea di principio, la comunicazione attraverso la rete generalmente avviene in maniera tale che tutte le interfacce ricevano tutti i pacchetti destinati ad una certa area. Nel caso in cui l’indirizzo fisico di destinazione non coincida con quello dell’interfaccia che lo riceve, il pacchetto viene scartato e non viene passato ai livelli superiori. Solo l’interfaccia il cui indirizzo fisico corrisponda a quello di destinazione del pacchetto lo riconoscerà come inviato a lei e lo passerà ai livelli superiori.
Esiste però anche una modalità di funzionamento dell’interfaccia di rete, detta modo promiscuo (promiscuous mode) in cui il comportamento della scheda è quello di passare ai livelli superiori tutti i pacchetti che transitano sulla rete, anche se non sono indirizzati ad essa.
I mezzi trasmissivi più diffusi che costituiscono il canale attraverso il quale avviene la comunicazione tra le schede di rete sono i cavi coassiali, i doppini intrecciati non schermati UTP (Unshielded Twisted Pair) o schermati STP (Shielded Twisted Pair) e le fibre ottiche. Esistono comunque anche reti che si basano sulla trasmissione di onde radio o su mezzi ancora più esoterici.
La topologia fisica di una rete è la conformazione delle linee di trasmissione, ossia il percorso dei cavi tra un’interfaccia di rete e l’altra (il cablaggio). La topologia logica è invece il percorso che compiono i dati. In generale, non è detto che la topologia fisica e quella logica coincidano. Le topologie più diffuse sono le seguenti
Ad oggi molte delle LAN sono costituite con topologia fisica a stella con al centro un hub o uno switch, ma la topologia logica è a bus poiché generalmente si utilizzano schede Ethernet (v. sez. 16.8.1).
Poiché, a parte il caso di mesh, i canali di comunicazione sono molto minori rispetto al numero di interfacce, è necessario stabilire come viene gestito l’accesso al canale, ossia il CAM (Channel Access Method). I metodi principali sono essenzialmente due: la contesa e il token passing.
Nel modello a contesa, le interfacce cercano di accedere al canale in maniera arbitraria, poi negoziano tra loro chi ha la precedenza. Lo svantaggio principale è che se il canale è molto trafficato la fase di contesa può essere lunghissima.
Nel modello a token passing (che si basa generalmente su reti con tipologia ad anello) sul canale è sempre presente un messaggio detto token (gettone), che può essere in due stati: libero o occupato. Se ad un’interfaccia arriva un token libero, l’interfaccia può occupare il canale inviando, oltre al token (il cui stato viene cambiato in occupato), un messaggio. Nel caso in cui l’interfaccia non debba comunicare niente o non possa farlo (perché trova il token occupato), passa il token e l’eventuale messaggio ricevuto all’interfaccia successiva. Quando il messaggio arriva all’interfaccia di destinazione, questa estrae il messaggio contenente le informazioni ad essa inviate ed inoltra all’interfaccia successiva il token con lo stato cambiato in libero.
Il tipo di commutazione di una rete indica come vengono gestite le trasmissioni tra un’interfaccia e l’altra. I due tipi principali sono i seguenti
