DIPARTIMENTO DI INFORMATICA ED AUTOMAZIONE


     
     

     COME  FUNZIONA  UNA  RETE  ETHERNET

    DOMINIO DI COLLISIONE
     
       
       
      Ethernet si è evoluta moltissimo negli ultimi dodici anni perciò era inevitabile che alcuni dei suoi termini originali cambiassero significato oppure che scomparissero dall'uso comune. Esistono in effetti numerosi termini che ricorrono nei vari standard, ma che qui non abbiamo neanche citato perché ormai sostituiti da parole più semplici oppure semplicemente non più usati. La parola "segmento" costituisce un caso particolare poiché, col tempo, ha ampliato il proprio significato per abbracciare cose nuove senza abbandonare al contempo le vecchie, perciò cambia sfumatura a seconda del contesto in cui viene impiegata e può indurre in confusione non avendo confini ben delimitati.

      Le prime reti Ethernet funzionavano su cavo coassiale (10Base-5 e 10Base-2) e identificavano nel segmento la tratta di coassiale che costituiva un singolo percorso elettrico non interrotto, un singolo lungo pezzo di cavo, chiuso alle due estremità dai terminatori. Quando si aggiungeva un ripetitore, si allargava la rete creando un secondo segmento, fino a un massimo di cinque segmenti, di cui due riservati unicamente all'interconnessione di ripetitori (segmenti di collegamento) e tre capaci di ospitare nodi (stazioni di lavoro, server, eccetera) al loro interno (segmenti di tronco o, più semplicemente, segmenti popolati).

      I ripetitori erano oggetti costosi e venivano usati solo in reti di grandi dimensioni. Spesso, soprattutto con le reti su coassiale sottile, esisteva un solo segmento e questo veniva di fatto identificato con l'intera rete e con il traffico che vi circolava. Perciò il concetto si estese all'insieme delle stazioni collegate tra loro da un percorso elettrico ininterrotto con tutto il traffico relativo. Con l'avvento delle reti su doppino, il segmento, nella definizione originale, finisce per essere composto solo da due nodi: da una parte la stazione di lavoro, server o stampante e dall'altra la porta del concentratore. In particolare ogni concentratore funziona da ripetitore nei confronti di ciascuna porta perciò, quello che una volta era molto costoso e usato solo in casi particolari adesso diventa talmente comune da trovare un ripetitore per ogni singola stazione collegata (un'evoluzione resa possibile dal progresso della tecnologia elettronica che riduce costi e ingombri). Perciò, benché nelle reti 10Base-T sia sempre necessario usare la definizione originale di segmento al fine di avere uniformità con gli altri standard 10Base-X, cioè tratto il cavo elettricamente ininterrotto che collega i nodi, l'abitudine del recente passato ci porta ad associare al segmento l'idea di numerosi nodi e quindi ad estenderne il significato fino a coprire l'intero dominio di collisione.

      Ogni singola macchina collegata alla rete 10Base-T costituisce un segmento elettrico a sé stante, ma fa parte di un singolo dominio di collisione che unisce a tutte le altre macchine collegate allo stesso hub e tutti gli altri hub e le relative macchine dei rimanenti quattro segmenti in cascata. Il dominio di collisione unifica tutti i segmenti della rete e tutti i ripetitori per il fatto che questi ultimi si limitano ad amplificare il segnale di modo che possa proseguire nel segmento successivo, amplificando allo stesso modo anche le collisioni. Quindi, tutte le macchine collegate allo stesso dominio di collisione condividono non solo il medesimo traffico ma anche le stesse collisioni, indipendentemente da quale sia il concentratore a cui sono collegate. Chiunque colleghi almeno due macchine a un hub 10Base-T ha creato un dominio di collisione composto da due segmenti, e le sue dimensioni aumentano con l'aggiunta di altre connessioni.

      Sfortunatamente la parola "dominio di collisione" è alquanto roboante e non è molto pratica da usare, perciò è finita nel dimenticatoio e lo stesso è accaduto ai segmenti. La gente ha cominciato a parlare in generale di "rete" riferendosi all'insieme delle macchine legate tra loro dai vari hub. Tutto è andato bene fino a che queste reti sono cresciute al punto da portare le collisioni a livelli vertiginosi compromettendone il funzionamento. Allora si è deciso di "segmentarle" vale a dire di suddividerle in diversi domini di collisione usando un altro oggetto, più sofisticato e costoso di un ripetitore, che funge da ponte tra i due domini, lasciando passare solo il traffico incrociato e filtrando tutte le collisioni e tutto il traffico che deve rimanere all'interno di un solo dominio di collisione, alias segmento. Questo genere di apparecchiatura prende il nome di bridge (che significa per l'appunto ponte in inglese) e non solo svolge le funzioni di ripetitore, ma memorizza e filtra tutti i messaggi in transito facendo passare solo quelli che sono effettivamente diretti al segmento dall'altra parte.

      Quando le funzioni di bridge saranno diventate tanto economiche da poterle dare a quasi tutte le macchine e i segmenti saranno di nuovo composti da una sola macchina, allora la parola segmento sarà pronta per una nuova rivalutazione e per sostituire un qualche altro "dominio" di fascia più alta che nel frattempo si sia costituito.
      Il processo è già in atto: il bridge, da principio, era un'apparecchiatura abbastanza costosa. Si trattava di un vero e proprio computer che svolgeva il lavoro di filtro via software. Col tempo, la tecnologia elettronica è progredita al punto che le funzioni software sono state registrate permanentemente in circuiti hardware dedicati a svolgere esplicitamente questa funzione e preciò molto veloci oltre che relativamente economici. Sono nati così gli switch (commutatori) che altro non sono che tanti bridge miniaturizzati e completamente integrati in hardware, ciascuno assegnato a una porta individuale dello switch.
      A questa porta si può collegare un intero segmento Ethernet (dominio di collisione) oppure una singola stazione. In quest'ultimo caso la singola stazione può usare tutta la linea (10 o 100 Mbps) per sé senza il rischio d'incorrere in collisioni, salvo quelle dovute accidentalmente a disturbi incontrati sulla linea.
      In tal modo l'efficienza si spinge fino alla quasi totalità della capacità trasmissiva teorica della rete Ethernet. Gli switch sono ancora relativamente costosi, ma il prezzo scende rapidamente e quando sarà sceso a sufficienza da diventare di uso comune, "segmento" probabilmente cambierà ancora una volta il proprio significato.
       
       
       
       
       

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      Dott Ing. ALDO NECCI 
      Dipartimento di Informatica ed Automazione 
      Universita' degli Studi "Roma Tre" 
      Via della Vasca Navale, 79 
      ROMA
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