16.8.1 Ethernet

Ethernet II è lo standard di fatto utilizzato ad oggi per Internet (che viene privilegiato rispetto allo standard IEEE 802.3, sebbene tutte le schede Ethernet gestiscano entrambi gli standard, leggermente diversi).⁸ Si tratta della tecnologia più diffusa per il collegamento delle reti locali basata su una topologia logica a bus. Questa ha una modalità di accesso al canale a contesa, nota come CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) cioè accesso multiplo con rilevazione di portante / individuazione delle collisioni. Qualunque interfaccia può impegnare il canale per iniziare una comunicazione se nessun altro sistema sta già comunicando (Multiple Access) (a tale scopo non c’è alcun impedimento fisico, ma soltanto un controllo di tipo logico sul segnale portante: Carrier Sense). Dopo aver impegnato il mezzo di comunicazione si deve essere sicuri che nessun’altra interfaccia abbia deciso di impegnarlo in contemporanea (o quasi). Il protocollo si basa sull’ascolto di eventuali collisioni (Collision Detection): se viene rilevata una collisione (due tentativi di comunicazione quasi contemporanei), la comunicazione viene interrotta per un tempo variabile (in maniera casuale) e quindi il tentativo di impegnare il canale viene effettuato nuovamente: il sistema che riprova per primo, trovando il canale libero, ha il diritto di impegnarlo trasmettendo le informazioni desiderate. Questo approccio implica l’indeterminazione del tempo di trasmissione: non è possibile determinare a priori il tempo necessario per lo scambio dei dati tra due interfacce. Inoltre, le collisioni pongono un limite al numero massimo delle interfacce interconnesse con questo protocollo.

La connessione Ethernet tramite cavi assume una particolare denominazione dipendentemente dal tipo di cavo utilizzato, alcune delle quali sono riportate nella tab. 16.1.

Tabella 16.1: Denominazione di alcuni tipi di collegamenti Ethernet.

Figura 16.9: Rappresentazione di un frame Ethernet.

• Preamble (8 byte) è una sequenza di bit che serve a sincronizzare il ricevitore. È costituito da 64 bit (8 byte), di cui i primi 56 hanno valori alternati di 1 e 0 (ogni byte è composto da 10101010₂) e l’ultimo byte, detto anche SFD (Start Frame Delimiter) è composto da 10101011₂ ed indica l’inizio vero e proprio del contenuto del frame.
• Dst addr (6 byte) è il MAC address dell’interfaccia destinataria del frame.
• Src addr (6 byte) è il MAC address dell’interfaccia mittente del frame.
• Type/Length (2 byte) indica la dimensione del campo Data o il tipo di frame. Questo serve in quanto il driver della scheda di rete dovrà passare il pacchetto al gestore del protocollo opportuno (demultiplexing). I tipi più utilizzati dallo stack TCP/IP sono 0800H (IP) e 0806H (ARP).

  Il significato del campo dipende dal suo valore:

  • < 05DCH (< 1500) indica la dimensione del campo Data;
  • >05DC H (>1500) indica il tipo del pacchetto;
• Data (n byte) è il payload del frame che può contenere da 46 fino a 1500 byte.
• FCS (4 byte) (Frame Check Sequence) valore utilizzato per il rilevamento di eventuali errori di trasmissione. Infatti tale valore viene generato con operazioni aritmetico-logiche sulle informazioni presenti nel frame. Se il ricevitore riceve un valore nel FCS che è diverso da quello che risulterebbe dai dati ricevuti significa che il frame ricevuto ha subito qualche modifica durante il trasporto sul canale di trasmissione.

Si noti che la minima lunghezza di un frame Ethernet è 64 byte. Un frame più corto di 64 byte è detto runt e non è considerato valido.

Il MAC address FF:FF:FF:FF:FF:FF rappresenta l’indirizzo di broadcast di Ethernet, ovvero nel caso che venga posto come indirizzo di destinazione, tutte le interfacce Ethernet che ricevono il frame si riterranno destinatarie dello stesso.

Il throughput delle reti Ethernet, ovvero la quantità di bit trasmessi al secondo, può essere 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s o 10 Gbit/s.