# Livello di Accesso alla Rete Il **livello di accesso alla rete**, noto anche come **livello fisico**, è il primo strato dello stack TCP/IP. La sua funzione principale è garantire che i dati vengano trasmessi correttamente attraverso i mezzi fisici, traducendo le informazioni logiche in segnali che possono viaggiare su cavi, fibre ottiche o onde radio. È il livello più vicino all'hardware e si occupa di stabilire una connessione fisica tra i dispositivi di una rete. ## Trasmissione attraverso i mezzi fisici La trasmissione dei dati richiede un mezzo fisico o virtuale attraverso cui i bit possono viaggiare. Questo livello si occupa di gestire questi mezzi, che possono includere: - **Cavi in rame**, utilizzati nelle reti Ethernet. - **Fibre ottiche**, ideali per trasmissioni veloci su grandi distanze. - **Onde radio**, fondamentali per reti Wi-Fi o cellulari. - **Microonde o fasci laser**, impiegati in applicazioni specializzate. La scelta del mezzo dipende da fattori come la distanza, la velocità richiesta e i costi. Ad esempio, mentre Ethernet è perfetto per reti locali, le fibre ottiche sono preferite per le dorsali di Internet grazie alla loro capacità di trasmettere dati a velocità elevate con basse perdite. ## Topologia di rete Un altro aspetto fondamentale del livello fisico è la definizione della **topologia della rete**, ossia la disposizione fisica dei dispositivi e delle connessioni. Esistono diverse topologie, ciascuna con vantaggi e svantaggi: - **Topologia a Stella:** Ogni dispositivo è collegato a un nodo centrale, come uno switch. - È facile da gestire e scalare, ma un guasto al nodo centrale interrompe l’intera rete. - **Topologia a Bus:** Tutti i dispositivi condividono un unico cavo principale. - È economica, ma vulnerabile: un guasto al cavo può compromettere l’intera rete. - **Topologia ad Anello:** I dispositivi sono collegati in un cerchio. - Offre una buona distribuzione del carico, ma un singolo guasto può bloccare tutto. - **Topologia a Maglia:** Ogni dispositivo è collegato a tutti gli altri. - Garantisce alta tolleranza ai guasti, ma è complessa e costosa da implementare. Molte reti moderne utilizzano una **topologia ibrida**, combinando i vantaggi delle varie configurazioni. Ad esempio, una rete aziendale potrebbe avere una topologia a stella all’interno di ogni ufficio e una topologia a maglia per collegare gli uffici tra loro.  ## Indirizzamento fisico e gestione dei frame Il livello di accesso alla rete non si limita a trasportare bit; deve anche organizzare i dati in **frame**, che sono unità di trasmissione strutturate. Un frame include: - **Indirizzi fisici (MAC):** Ogni dispositivo ha un indirizzo MAC univoco, assegnato alla sua scheda di rete. Questo indirizzo viene utilizzato per identificare il mittente e il destinatario all’interno di una rete locale. - **Sincronizzazione:** Informazioni per garantire che mittente e destinatario siano allineati durante la trasmissione. - **Controllo degli errori:** Algoritmi come il **CRC (Cyclic Redundancy Check)** verificano che i dati ricevuti siano integri. Ad esempio, quando un dispositivo invia un frame, include il proprio indirizzo MAC e quello del destinatario. I dispositivi della rete analizzano il frame e lo accettano solo se il loro indirizzo corrisponde a quello specificato come destinatario. ## Gestione dell’accesso al mezzo Nelle reti condivise, come Ethernet o Wi-Fi, più dispositivi possono cercare di trasmettere dati contemporaneamente. Questo può causare collisioni, che devono essere gestite per garantire una comunicazione affidabile. - **Ethernet (CSMA/CD):** In una rete cablata, i dispositivi "ascoltano" il mezzo prima di trasmettere. Se rilevano una collisione, attendono un intervallo casuale prima di riprovare. - **Wi-Fi (CSMA/CA):** In reti wireless, le collisioni non sempre possono essere rilevate direttamente. Invece, i dispositivi "annunciano" la loro intenzione di trasmettere, cercando di evitare conflitti. Questi meccanismi garantiscono che il mezzo sia utilizzato in modo efficiente, anche in reti con molti dispositivi attivi. ## Velocità di trasmissione Un’altra caratteristica importante del livello di accesso alla rete è la velocità con cui i dati vengono trasmessi. Questa velocità dipende dalla tecnologia e dal mezzo fisico: - **Ethernet:** Da 10 Mbps a oltre 100 Gbps nelle reti più avanzate. - **Wi-Fi:** Varia a seconda dello standard, come Wi-Fi 4, 5 o 6. - **Reti cellulari:** Velocità che dipendono dalla generazione (3G, 4G, 5G). Queste differenze influenzano le prestazioni complessive della rete, determinando la quantità di dati che possono essere trasferiti in un dato intervallo di tempo. ## Indirizzamento MAC e il protocollo ARP Gli indirizzi MAC sono fondamentali per identificare i dispositivi in una rete locale, ma non sono sufficienti per la comunicazione tra reti diverse. Qui entra in gioco il **protocollo ARP (Address Resolution Protocol)**, che associa un indirizzo IP (logico) a un indirizzo MAC (fisico). Ad esempio: - Un dispositivo vuole inviare dati a un indirizzo IP (`192.168.1.10`), ma non conosce l’indirizzo MAC corrispondente. - Invia una richiesta ARP sulla rete, chiedendo "Chi ha l’IP `192.168.1.10`?" - Il dispositivo con quell’IP risponde fornendo il proprio indirizzo MAC, permettendo così la comunicazione. ## E Starlink?  Starlink, il sistema di comunicazione satellitare di SpaceX, dimostra chiaramente i vantaggi di un’architettura di rete strutturata a stack, come quella TCP/IP. Starlink si colloca principalmente al livello di **accesso alla rete**, occupandosi della trasmissione fisica dei dati attraverso satelliti in orbita terrestre bassa (LEO). Utilizza onde radio per comunicare tra il terminale utente, i satelliti e le stazioni terrestri, sostituendo i tradizionali mezzi fisici come i cavi Ethernet o le onde radio Wi-Fi. L'architettura a stack rende possibile questa integrazione senza richiedere modifiche agli strati superiori dello stack TCP/IP. Ad esempio: - **Livelli superiori invariati:** Che il mezzo fisico sia un cavo in fibra, una connessione 4G o una rete satellitare come Starlink, il livello applicazione (es. un browser o un’app di messaggistica) e il livello trasporto (es. TCP o UDP) continuano a funzionare nello stesso modo. Gli utenti non percepiscono differenze, perché i dettagli del livello fisico sono astratti dai livelli superiori. - **Flessibilità del livello fisico:** L'implementazione di nuovi supporti fisici, come i satelliti di Starlink, è possibile grazie al principio di indipendenza tra i livelli. Il livello di accesso alla rete si occupa di tradurre i bit in segnali compatibili con il mezzo scelto, lasciando invariata l’elaborazione logica dei dati nei livelli superiori. Se l’architettura non fosse progettata a stack, l’introduzione di nuovi sistemi fisici di collegamento come Starlink richiederebbe modifiche profonde all’intera infrastruttura di rete. Ogni applicazione o protocollo dovrebbe essere adattato per funzionare con il nuovo mezzo trasmissivo, aumentando enormemente la complessità. ### Un esempio pratico Immaginiamo di passare da una connessione cablata Ethernet a una rete satellitare Starlink. Grazie all’architettura a stack: 1. **Livello applicazione (HTTP):** Il browser continua a inviare richieste web nello stesso modo. 2. **Livello trasporto (TCP):** I pacchetti vengono trasmessi e ordinati senza preoccuparsi del mezzo fisico. 3. **Livello di accesso alla rete:** È qui che avviene l’adattamento: Starlink utilizza satelliti per trasmettere i dati al posto di cavi o onde radio Wi-Fi. Starlink evidenzia come l’architettura a stack TCP/IP sia fondamentale per la scalabilità e l’adattabilità delle reti moderne. È proprio questa struttura che permette l’introduzione di nuove tecnologie senza interrompere il funzionamento di Internet per miliardi di dispositivi e applicazioni.