01. Network Access

Il livello di accesso alla rete (Network Access) corrisponde ai livelli 1 e 2 della pila OSI. In realtà TCP/IP non entra in merito di come deve essere implementato il livello fisico ma richiede semplicemente che ci sia un livello in grado di spedire i pacchetti provenienti dal livello Internet (i datagram IP). Questo livello è responsabile del trasferimento dei pacchetti tra dispositivi fisicamente connessi tra loro, punto-punto o in rete locale, ad esempio tra un router locale all'organizzazione e il router del provider oppure tra i computer connessi ad uno stesso switch.

I servizi svolti dai protocolli del network access comprendono:

• Nella fase di trasmissione:

  • incapsulare i datagram provenienti dallo strato superiore in pacchetti chiamati frame;

  • regolare il flusso della trasmissione fra sorgente e destinatario (controllo di flusso).

• Nella fase di ricezione: controllare e gestire gli errori di trasmissione (controllo dell'errore).

• Gestire l'accesso condiviso al canale fisico in modo da ridurre la possibilità di collisione tra pacchetti e le interferenze in fase ricezione.

Questi servizi fanno apparire al livello Internet la linea sottostante come un canale affidabile ed esente da errori o con un tasso di errore molto basso.

I principali protocolli di accesso alla rete sono:

• Ethernet è una famiglia di tecnologie necessarie alla realizzazione e al funzionamento di reti locali (LAN nello specifico) le cui specifiche tecniche sono state stabilite con lo standard IEEE 802.3.

Ideata a metà anni '70, è la tecnologia più utilizzata sia in ambito domestico che negli uffici per la creazione di reti cablate, eventualmente integrate con accessi wireless (protocollo Wi-Fi).

Nel tempo sono state sviluppate versioni sempre più performanti di questo protocollo che tradizionalmente richiede un cablaggio in rame, con cavi UTP (Unshielded Twisted Pair) o STP (Shielded Twisted Pair) terminati con connettori RJ45.

Un cavo Ethernet in rame può raggiungere la lunghezza massima di circa 100 metri: per connettere nodi ad una distanza maggiore devono essere utilizzati dispositivi che ripetono o reindirizzano il segnale, come ad esempio gli switch.

Le versioni attualmente più diffuse su rame sono Fast Ethernet (operante a 100 Mbit/s) e Gigabit Ethernet (con una velocità di 1000 Mbit/s).

Ulteriori evoluzioni prevedono l'uso della fibra ottica che consente di coprire una distanza di decine di chilometri e si presta anche per l'implementazione delle WAN. Gli standard di riferimento sono 10 Gigabit Ethernet e 100 Gigabit Ethernet.

• • Wi-Fi è un insieme di tecnologie che consentono di implementare reti locali senza fili (WLAN) che fanno riferimento agli standard IEEE 802.11. Si ritiene che il nome Wi-Fi sia la contrazione di Wireless Fidelity e talvolta è siglato a torto WiFi.

Le reti Wi-Fi sono utilizzate per connettere contemporaneamente più dispositivi quali personal computer, smartphone, smart TV, telecamere ecc. tramite onde radio.

I dispositivi si connettono alla WLAN tramite un punto di accesso wireless, detto Access point. Le reti Wi-Fi utilizzando primariamente segnali radio nelle bande di frequenza a 2.4GHz e 5GHz.

Le onde radio a 2.4GHz sono più penetranti e quindi attraversano più agevolmente le pareti mentre la frequenza a 5GHz offre velocità di trasferimento maggiori.

Gli Access point normalmente sono connessi ad una LAN Ethernet con un cavo oppure sono integrati nei router domestici che danno accesso ad Internet.

Le reti Wi-Fi presenti in un'area, normalmente sono rilevabili tramite i dispositivi di un qualsiasi utente (ad esempio uno smartphone) e sono protette con un meccanismo di cifratura. Il nome della rete è detto SSID.

Da un punto di vista tecnico ogni apparato in grado di operare su una rete Wi-Fi fa riferimento a precisi standard ma da un punto di vista commerciale l'evoluzione tecnologica viene fatta corrispondere ad un generazione di Wi-Fi. Esempi:

• Wi-Fi 5 (quinta generazione), disponibile dal 2014, consente velocità fino a 3 Gb/s;

• Wi-Fi 6 (sesta generazione), disponibile dal 2019, consente velocità fino a 9,6 Gb/s.

Wi-Fi è anche un marchio di Wi-Fi Alliance, la quale consente l'uso del termine Wi-Fi Certified soli ai prodotti che garantiscono l'interoperabilità.

• • WiMAX è una tecnologia analoga alla Wi-Fi ma con maggiori capacità di banda e copertura dell'ordine delle decine di chilometri (contro le decine di metri della Wi-Fi). Su questa tecnologia si basano le offerte di alcuni operatori che offrono accesso ad Internet senza cablaggio, in alternativa all'ADSL, come ad esempio Linkem.

  • UMTS è il successore di terza generazione del GSM. E' spesso lanciato sul mercato con la sigla 3G.

  • 4G e 5G (acronimi di 4th Generation e 5th Generation) si indicano le tecnologie e gli standard di quarta e quinta generazione che permettono la fruizioni di applicazioni multimediali avanzate e collegamenti dati con elevata banda passante.

Nel 2010 ITU (ente mondiale di standardizzazione delle telecomunicazioni) ha autorizzato l'utilizzo della denominazione 4G anche per la tecnologie LTE (che in realtà è una evoluzione del 3G ma che non ha le caratteristiche del 4G). Quindi si può prendere questa data come punto di inizio per la distribuzione del 4G.

Il 5G ha iniziato la sua distribuzione globale nel 2019.

• • PPP (Point-to-Point Protocol) è un protocollo di accesso alla rete che agisce tra due nodi fisicamente connessi.

Questo protocollo svolge un ruolo importante nelle connessioni ad Internet fatte su ADSL. Quest'ultimo è un protocollo di livello fisico sul quale agiscono una serie di altri protocolli fino ad arrivare a PPP, responsabile di incapsulare e trasportare i pacchetti del protocollo IP.

PPPoE (PPP over Ethernet) e PPPoA (PPP over ATM) sono due diverse implementazioni di PPP che si adattano alla rete sottostante.

Durante la configurazione di un modem ADSL (spesso incorporato in un router) è usuale che venga richiesto di specificare quale implementazione di PPP occorre utilizzare e di specificare alcuni parametri connessi con questi protocolli. Queste informazioni devono essere fornite dal provider.

A questo livello appartengono tutti gli apparati che concorrono a implementare la connessioni tra i nodi di una rete. Gli elementi cardine di questo livello sono quindi:

• Schede di rete

• Modem

• Switch e Hub Ethernet

• Bridge

• Access Point Wi-Fi.

Le schede di rete sono incluse nei computer, nelle stampanti di rete, nei router ecc. e quindi anche questi oggetti sono coinvolti nelle connessioni fisiche.

I protocolli di questo livello, fatto salvo il protocollo PPP che gestisce connessioni punto punto, dispongono di un indirizzo fisico con cui indirizzare i frame ai nodi della stessa rete.

Nell'ambito delle LAN implementate con i protocolli Ethernet e Wi-Fi, questo indirizzo è detto MAC. Tale indirizzo è assegnato ad ogni scheda di rete, è definito in fabbrica ed è unico a livello mondiale. Un indirizzo MAC è costituito da 6 byte (48 bit) ed ha una forma del tipo 44:1C:A8:48:9C:88 (ogni coppia è un numero esadecimale; al posto dei due punti si utilizzano anche altri separatori come il trattino).

L'indirizzo di broadcast è FF:FF:FF:FF:FF:FF.

Nota:

Con il termine nodo, nell'ambito delle telecomunicazioni, si intende qualsiasi dispositivo hardware in grado di comunicare con altri dispositivi della rete. Esempi di nodi sono i computer, le stampante (di rete), i modem, i router ecc..

Sito: 7ecnologie

Sezione: 13. Reti

Capitolo: 03. La suite TCP/IP

Paragrafo: 01. Network Access

Indice dei capitoli: 00. Risorse - 01. Le telecomunicazioni - 02. Il modello OSI - 03. La suite TCP/IP - 04. Il cablaggio strutturato - 05. LAB - 07. Tutorial - 98. Esercizi

Indice dei paragrafi: 01. Network Access - 02. Livello Internet - 03. Livello Transport - 04. Livello Application

Indice degli approfondimenti: 01. Ethernet - 02. Switch e VLAN - 03. Bridge - 04. Radiocomunicazione Wi-Fi - 05. Trasmissione e collisioni nella Wi-Fi - 06. Modalità strutturali della rete Wi-Fi - 07. Configurazione di un AP - 08. Reti ad accesso pubblico - 09. Modem