Scherzi da prete e stranezze da Big Bang

(Riflessioni per matematici impertinenti)

Cosa ci dice la scienza oggi relativamente all’universo, alla sua nascita, formazione ed evoluzione ? Ci offre una ricostruzione molto accurata, che passa sotto il nome di teoria del Big Bang, secondo la quale l’universo ha avuto origine da una grandissima esplosione, avvenuta circa 13 miliardi di anni fa, dalla quale è nata la materia, l’energia, lo spazio ed anche il tempo.

Insomma secondo questa teoria, quel giorno tutto ebbe inizio.

L’ipotesi che la nascita dell’universo fu determinata da evento iniziale fu proposta per la prima volta nel 1927 dal fisico ed astronomo Georges Lemaitre, sacerdote belga di formazione gesuita, che mise assieme la Relatività di Einstein e l’espansione dell’universo osservata dall’americano Edwin Hubble, chiamandola ipotesi dell’atomo iniziale.

L’ipotesi ovviamente era tutta da verificare, tanto che nel frattempo dalla comunità scientifica arrivarono ipotesi contrapposte, come quella avanzata dall’astronomo inglese Fred Hoyle, che proponeva un modello statico dell’universo.

Ironia della sorte fu proprio Hoyle nel 1949, durante una trasmissione radiofonica della BBC, a coniare il termine Big Bang, tra l'altro con intento dispregiativo.

Pur tuttavia, quando tale teoria venne proposta, fu rifiutata da moltissimi scienziati perché ricordava troppo da vicino la creazione divina.

In proposito, ad esempio, affermava l’astronomo inglese Sir Arthur Eddington, : "Filosoficamente, la nozione di un inizio del presente ordine della Natura mi ripugna e vorrei trovarvi una genuina scappatoia ".

Oggi la teoria del Big Bang ha trovato molte conferme, ma ha bisogno di tante altre informazioni per essere completata, tanto che ci sono numerosi scienziati che ne richiedono una profonda revisione.

Certo, oggi, pensare che la più grande di tutte le teorie scientifiche, quella spiega la formazione e l’evoluzione dell’universo, sia stata ideata da un prete, fa uno strano effetto !!!

Einstein ed Eddington

Poco male, nel frattempo vorri riportare i miei quattro lettori nei binari della scienza ribadendo un concetto importante, cioè che la teoria einsteiniana della Relatività non è un concetto fumoso tutto da verificare.

In primo luogo alla sua verifica ci ha pensato proprio Eddington osservando un’eclisse del 1919, ma poi, badate bene, le formule della relatività sono quelle che permettono il funzionamento dei navigatori satellitari posti dentro le nostre automobili !!!

Nulla quindi di più collaudato.
Ebbene uno dei concetti fondamentali della relatività è che nell'universo il tempo e lo spazio sono un tutt’uno, fusi nello spaziotempo.

Tutto ciò comporta una stranezza difficile da digerire.

Come detto all’inizio, con il Big Bang tutto ha avuto inizio, e quindi prima di quel momento fatidico, non c’era nulla, nemmeno lo spazio vuoto e buio. Niente di niente, niente spazio e niente tempo.

Ma se spazio e tempo viaggiano a braccetto, non ha nemmeno senso chiedere “cosa c’era prima” perché non esistendo il tempo non ci può essere nessun prima.

Questo piccolissimo particolare porta ad una conseguenza, che alcuni troveranno banale, ma che trovo corretto ribadire, come espose nel V secolo Sant’Agostino nelle sue Confessioni.

Se il creatore del mondo esiste, Dio o qualunque nome vogliate dare al grande regista che lo ha architettato, è un essere che vive al di fuori del nostro tempo.

Non può aver creato il mondo durante il tempo, ma deve averlo creato con il tempo.

Energia, materia, spazio, tempo : tutto è stato creato assieme.

E come era stato per l’atomo primordiale di Lemaitre, ancora una volta un ragionamento sulla nascita dell’universo, va a combaciare con i dogmi di alcune religioni, in particolare di quelle che nella loro fede comprendo l’atto della creazione.

Sono certamente in prima linea l’Ebraismo, il Cristianesimo e l’Islam – che hanno in comune parti della Bibbia – e che vedono in Dio l’essere eterno creatore del mondo.

Una cosa comunque è certa : Agostino facendosi guidare dalla logica e dalla ragionevolezza aveva capito che il tempo è tutt’uno con lo spazio dell’universo, 15 secoli prima che Albert Einstein lo dimostrasse matematicamente !!

Perchè il mondo è matematico ?

(Risposte per matematici impertinenti)

La bella domanda se l'è posta il matematico ed astronomo londinese John David Barrow, che ne ha fatto un breve libro dove prova a formulare alcune ipotesi.

La domanda nasce dal fatto che il pianeta in cui viviamo e l'universo intero sono governati dalle precise regole della matematica : dalla gravitazione universale, al funzionamento della luce, dalla chimica alla meteorologia, dalla relatività alla fusione nucleare e così via.

L’universo non è un ammasso informe di materia inerte, come potrebbe essere un cumulo di sassi, ma invece è un entità che si evolve ordinatamente nel tempo e nello spazio secondo precisi schemi.

Schemi, o meglio fenomeni, che sono esprimibili mediante formule matematiche che l'uomo è riuscito a “carpire” alla natura, a partire da Galileo, tanto che oggi, applicandole possiamo prevedere dove sarà la luna domani, come saranno le maree, il tempo, e tanto altro.

Persino l’elettrone può essere localizzato, seppur in modo approssimato, nel suo moto attorno al nucleo atomico, grazie alle equazioni della meccanica quantistica.

Del resto è proprio perché l’universo è matematico che è deterministico, ossia ne possiamo prevedere e calcolare i comportamenti, come osservava Laplace nel suo saggio del 1812.

Ma al determinismo degli oggetti materiali, si contrappone il libero arbitrio di cui gode la nostra mente, come dimostra ad esempio il tennista : lui può arbitrariamente decidere dove tirare la palla, mentre la palla può solo obbedire al colpo del tennista (ed alle leggi della dinamica).

Direi che noi uomini siamo talmente immersi in tutta questa abbondanza di leggi fisiche, che diamo per scontata la loro esistenza.

L’universo è matematico e basta.

Ma approfondendo la questione dell’universo matematico ci possiamo accorgere della grande contraddizione che contiene, e che nessuno finora sembra aver avuto il coraggio di esternare.

Non si trovano particolari riflessioni su questo tema nemmeno nel mondo filosofico.

Eppure la questione non è poi tanto difficile.

David Hilbert

Tutto comincia con il grande matematico tedesco David Hilbert, fautore di numerosi lavori su cui poggia la scienza e la tecnologia moderna, ma che agli inizi del ‘900 inizia uno studio che si prefigge di trovare un linguaggio matematico che potesse provare da solo la propria consistenza o coerenza, un’opera chiamata assiomatizzazione.

Hilbert è talmente convinto di questo lavoro che lo preannuncia pubblicamente in pompa magna con una frase molto famosa : “dobbiamo sapere, quindi sapremo”.

Purtroppo non aveva fatto i conti con Kurt Gödel, un giovane studente dell’università di Vienna che nel 1931 presentò un paio di teoremi che dimostravano proprio il contrario : un sistema formale come la matematica o l’aritmetica, non può dimostrare la sua completezza.

Nonostante le sue buone intenzioni, il tentativo di Hilbert era fallito, e la vicenda si concludeva con una sorta di “non è possibile sapere”.

Kurt Godel

A parte gli aneddoti, che per certi versi fanno anche sorridere, questa vicenda ci porta alla conclusione che non possono esistere delle regole interne alla matematica che la possano definire.

In poche parole la matematica non può dimostrare sé stessa, o meglio non possono esistere i sistemi “autoreferenziali”.

Questo significa, ad esempio, che la matematica e l’aritmetica, benché discipline razionali e formali, devono essere costruite dall’esterno attraverso la coscienza e l’intelligenza dell’uomo.

Tutto questo ragionamento può sembrare pura chiacchiera, storia passata, ma implica un problema ben più grande.

La matematica infatti è la massima astrazione del funzionamento dell’universo, è l’espressione del suo funzionamento.

Se la matematica non è auto-sussistente, dato che l’universo si basa su di essa anche l’universo stesso non è auto-sussistente,.

Se la matematica per iniziare la sua "esistenza" necessita di un’entità cosciente – pensante che ne dia il via, vale la stessa cosa anche per l’universo.

Ma ciò, data l’assenza, almeno per ora, di altre ragionevoli o plausibili soluzioni, porta ad una sola conclusione, ossia che... l’universo abbia un creatore !

Visto che l’universo è matematico e le regole della matematica per “iniziare” hanno bisogno di una scintilla esterna che le metta in moto, affinché esista l’universo è necessaria la presenza di un essere superiore, pensante, intelligente, razionale, che crei lo stesso universo con tutte le regole matematiche che ne permettono il funzionamento.

In poche parole l’esistenza di un universo che si comporta matematicamente è la dimostrazione dell’esistenza di un regista che lo ha creato.

Tutta questa riflessione non si pone come scopo quello di dimostrare l’esistenza di Dio, tantomeno di convalidare questa o quella religione, visto che non sarebbe nemmeno il primo tentativo di dimostrare l'esistenza di Dio con la matematica.

Sotto certi aspetti la dimostrazione matematica dell’esistenza di Dio sarebbe  la migliore, visto che la matematica con il suo rigore e le sue verità è la massima espressione della razionalità.

Del resto un noto matematico impertinente ha tradotto i primi versi del Vangelo secondo Giovanni in questo modo, modo che io ho trovato particolarmente piacevole :

In principio era la ragione

E la ragione era presso Dio

E la ragione era Dio.

Del resto se Dio esiste non può che essere il massimo depositario della ragione, altrimenti come avrebbe fatto a creare l’universo con tutta la matematica che lo fa funzionare ? 

L'etere non esiste !

Sembra impossibile, ma nonostante sia passato oltre un secolo dall'esperimento che dimostra l'inconsistenza dell'idea dell'Etere, se ne continua ancora a parlare.
Sull'esistenza dell'etere si è detto tutto e il contrario di tutto, così è molto facile trovarlo citato in testi ed articoli,  pseudo-scientifici, che lo richiamano con trionfalismo quando devono giustificare concetti vaghi, energie misteriose, effetti paranormali e quant'altro di impossibile o improbabile.

L'etere "luminifero", il presunto mezzo che secondo la fisica settecentesca doveva servire alla propagazione delle onde elettromagnetiche, luce compresa, in realtà non è mai esistito, come non esiste il suo scopritore, tantomeno l'inventore.

A questo punto, qualche citazione da Wikipedia non farebbe male :

L'Etere era la personificazione divinizzata dell'atmosfera intesa come cielo più puro. Si trattava dell'aria superiore che solo gli dei respiravano, in contrapposizione all'aria respirata dai mortali.

ma anche

L'etere, sinonimo di quintessenza , era un elemento che secondo Aristotele si andava a sommare agli altri quattro già noti: il fuoco, l'acqua, la terra, l'aria. Secondo gli alchimisti, l'etere sarebbe il composto principale della pietra filosofale.

Insomma si tratta di un concetto filosofico nato per giustificare le cose inspiegabili, una sorta di uscita di sicurezza alla quale indirizzare i concetti non meglio precisati !
Il primo a citare l'Etere, scientificamente parlando, sembra essere Newton nel 1700, che usè questo termine per giustificare un punto sul quale la luce doveva "appoggiarsi" per viaggiare.
Del resto in quel periodo la scienza era agli albori, ed era da poco uscita dal medioevo in cui Aristotele l'aveva fatta cadere, con i suoi concetti filosofici tra i quali "la natura rifugge il vuoto" (horror vacui).
Mettere un mezzo su cui appoggiare la luce, fu una sorta di necessità, anche se era priva di alcuna giustificazione tecnico-scientifica.

Oggi sappiamo bene che non esistono nè la Pietra Filosofale, nè il "Vento dell'Etere", concetti che lasciamo a maghi e ciarlatani ..... e a coloro che ci vogliono credere.

E per quanto riguarda l'Etere, sappiamo anche molto bene che non può esistere.
Lo hanno dimostrato i fisici americani Michelson e Morley nel 1887 con un noto esperimento, e lo ha confermato Albert Einstein con la teoria della Relatività ristretta del 1905, grazie alla quale funziona il sistema dei satelliti GPS che ha portato nelle nostre auto i navigatori satellitari.
Certamente nessuno di questi uomini di scienza si è esposto personalmente per dichiarare che l'Etere non esiste, ma essendo un concetto più filosofico che scientifico, non ne hanno certamente sentito la necessità.

Peccato il termine sia rimasto per troppi secoli nella credenza popolare a tal punto da rendersi quasi indelebile, tant'è che oggi si utilizza il termine nel linguaggio comune per indicare in maniera generalista la trasmissione di dati senza cavo, emissioni radio televisive comprese.
Perfino le reti tra PC sono identificate da un termine, coniato dall'americano Bob Metcalfe, che unisce la parola Etere con la parola rete (in inglese Net), dalle quali deriva il termine ETHERNET.

E allora...a proposito di reti...buona navigazione !

La Casa Cablata - Glossario

Questo glossario spiega i termini più importanti della rete più diffusa e semplice da installare, la Ethernet, ed è orientato a dare le basi per comprendere come è realizzato il cablaggio domestico o dei piccoli uffici.
Si occupa di questioni prettamente Hardware; le parti software sono escluse.
Per ulteriori approfondimenti, si rimanda a Wikipedia o altri strumenti del Web.

Definizioni a carattere generale

LAN
Local Area Network - la rete di apparecchiature realizzata all’interno di un ufficio o di una abitazione.
Per realizzarla servono dei cavi e dei “concentratori” ai quali fanno capo tutti i dispositivi connessi alla rete; il concentratore più utilizzato è lo switch.

WAN
Wide Area Network – sigla che identifica una rete di grande dimensioni, oggi viene usata come sinonimo di Internet.

Cablaggio Strutturato
il complesso di componenti “passivi” che realizzano fisicamente la rete Lan in un edificio; fondamentalmente si tratta dei cavi e delle prese dati.

WLAN
Wireless LAN - rete locale senza fili – rete realizzata interconnettendo i PC le stampanti ed altri terminali attraverso onde radio; il concentratore della WLAN è l’Access Point.

Architettura

Topologia della rete Ethernet - Esempio di una LAN

Nella figura si può notare una rete locale di media complessità, con :
- La parte strutturale (passiva) costituita dai cavi di collegamento;
- Gli apparati attivi , ossia le apparecchiature che smistano il traffico dati (Switch, Hub, o Router).
- I Client (terminali), ossia le apparecchiature che utilizzano la risorse che rete mette loro a disposizione;
- I Server o altre risorse condivise, ossia dispositivi che mettono a disposizione della rete le loro informazioni o servizi, come ad esempio una stampante o una telecamera.

Da notare che l’architettura della rete Ethernet non cambia con la velocità; semmai con velocità molto elevate i cavi di collegamento in rame vengono sostituiti da Fibre Ottiche.

Tecnologie delle reti cablate

Ethernet
Tecnologia "hardware" di rete standardizzata.

E’ consolidata nel mercato la versione che prevede il collegamento a stella, ossia con tutti i cavi che partono dai PC ed arrivano ad un “concentratore”.
Inizialmente, negli anni '80, la ethernet era basata su cavi coassiali (simili al cavo dell'antenna TV), ma sono state gradualmene superate da quelle odierne.

A titolo sommario ha avuto questa evoluzione :
- 10 Base-T , la prima rete di tipo cablato comparsa nel mercato; garantiva una velocità di 10 Mbit/s;
- Fast Ethernet (100 Base-TX), evoluzione che garantisce velocità nominale di 100 Megabit/secondo (equivalenti a circa 10 MegaByte/s); E’ la tecnologia maggiormente diffusa.
- Gigabit Ethernet (1000 Base-TX ), evoluzione che garantisce velocità nominale di 1000 Megabit/secondo (equivalenti a circa 100 MB/s); le schede di rete integrate nelle main board dei PC, erano solitamente di questo tipo.
- 10 Gigabit Ethernet ( 10G Base-T) , ulteriore evoluzione che assicura una velocità nominale di 10 Gbit/secondo, tecnologia pensata per server e datacenter, anche se molti PC sono ormai equipaggiati di serie con questa scheda di rete.
- 100 Gigabit Ethernet (100 GbE) è stata formalizzata nel 2010 e prevede principalmente collegamenti in fibra ottica.

Lunghezza
Le reti Ethernet tradizionali consentono eseguire collegamenti con cavi in rame di lunghezza massima pari a 100 metri, intesa come distanza dallo switch al singolo PC (e non come somma di tutti i cavi che compongono la rete).
Tipicamente chi realizza gli impianti di rete negli edifici, tiene come misura massima il valore di 90 metri, per dare all’utente un certo margine di sicurezza.


Componenti e Compatibilità
Per funzionare una rete c’è bisogno che i componenti passivi – principalmente connettori e cavi in rame – siano di una qualità idonea alla velocità richiesta. Ad esempio :

La rete Fast Ethernet (100Mb/s), per funzionare necessita di un cablaggio costituito da componenti rispondenti allo standard denominato Categoria 5 o superiore.

La rete Gigabit Ethernet, invece, necessita di cavi e connettori rispondenti alla Categoria 5e (o superiore).

Le rete 10 Gigabit Ethernet per funzionare necessita di cavi e connettori certificati alla Categoria 6 (fino a 50m) o 6A (per arrivare a 100m).

 Fibre Ottiche
 Le Fibre Ottiche sono oggi usate in modo molto diffuso, sono di semplice e rapida installazione, con conseguenti costi contenuti. Sono usate molto più di quanto si possa credere, ad esempio per collegare i piani di un grande fabbricato come un albergo o un ospedale. Le fibre ottiche si possono usare con tutte le reti (a prescindere dalla velocità), ma ovviamente sono consigliabili all’aumentare delle velocità e della mole di dati da trasferire; in ogni caso qui ci occuperemo di cavi in rame, più che sufficienti nell’ambito domestico e dei piccoli uffici.

Apparati Attivi

Cosa sono gli apparati attivi ? Sono gli apparati che gestiscono la rete, ricevendo e trasmettendo i dati dai PC e dagli altri dispositivi, come se fossero una azienda di spedizioni e trasporti. Principalmente sono Switch, Hub e Router , e sono importanti perché a loro è demandato il compito di far funzionare la rete nel modo più efficiente possibile.

Scheda di rete
NIC - Network Interface Card
Cos'è una scheda di rete ? A cosa serve ?
Si tratta di una scheda elettronica che permette il collegamento del PC con una rete.
E’ dotata da un lato del pettine per l'inserimento all'interno del PC, e da un altro lato, del connettore compatibile con la tecnologia della rete utilizzata: le interfacce Ethernet 10/100/1000 hanno il connettore RJ 45 (qui a lato una scheda Intel Pro1000).

Oggi quasi tutti i PC vengono forniti con scheda di rete, sia portatili che Desktop, ed anche alcuni Netbook; inizialmente nei desktop era una scheda inserita nelli slot di espansione, ma poi è stata gradualmente integrata nella scheda madre, come le porte USB, tanto che non sono necessarie schede di rete aggiuntive (a meno che non si voglia collegare il PC a due segmenti di rete diversi, ad esempio usandolo come firewall, ma questa è una applicazione molto specifica per utenti avanzati).


SWITCH
Cos'è uno Switch ? A cosa serve lo Switch ? Si tratta dei un dispositivo che funge da “concentratore” della rete, al quale vengono collegati i cavi provenienti da tutti i terminali (PC, stampanti, ecc), e che quindi ne costituisce l’elemento fondamentale.
Ogni cavo che arriva allo switch, viene collegato ad una presa dotata di connettore RJ45, detta “porta”.
Lo switch è un apparato che “impara” a riconoscere i dispositivi connessi, quindi instrada i pacchetti che riceve solamente al giusto destinatario, facendo un’opera di smistamento dei dati, evitando sovrapposizioni che rallenterebbero inutilmente la rete.

Da cosa dipende il costo dello Switch ? Dipende fondamentalmente da due fattori : il numero di porte e la velocità.
Lo switch medio è quello ad 8 porte con velocità 10/100, ottimale per i piccoli uffici e l’uso domestico.
La tendenza del mercato è comunque di andare verso i dispositivi Gigabit Ethernet, ossia con porte 10/100/1000.
Altre evoluzioni sono le tecnologie "Green", che riducono i consumi elettrici delle porte non utilizzate.

Autosensing
Cosa si intende con il termine "Autosensing" ? Autosensingi identifica una tecnologia hardware dei dispositivi attivi, che adatta la velocità dell’interfaccia alla velocità più elevata che offre la rete, o del corrispondente dispositivo collegato.
Questo automatismo si attiva all’accensione del PC, non durante il funzionamento, testando la velocità della rete e decidendo quale velocità adottare.
Se la procedura si conclude, tipicamente si ha l’accensione di un LED (vicino al connettore) che si accende con una colorazione che dipende dalla velocità adottata.
Ad esempio giallo = 10Mbit, verde = 100 Mbit
Se abbiamo uno switch Gigabit, ad esempio, dotato di porte 10/100/1000, ciascuna di queste all’accensione si configurerà automaticamente alla velocità del terminale ad essa collegato.

Attenzione che la velocità potrebbe essere ridotta al gradino inferiore anche a causa di cavi non idonei o posati in modo non corretto (ad esempio piegati eccessivamente).


ROUTER
A cosa serve un Router e come funziona ? E’ un dispositivo, letteralmente instradatore, atto ad interfacciare due reti di tipo diverso, tipicamente una LAN con una WAN.
I moderni Router per l’accesso ad Internet sono dotati anche di un modem interno, cosicché dal lato WAN è possibile collegare direttamente la linea telefonica.

Il router in realtà è un piccolo PC, tipicamente con sistema operativo Linux (invisibile all'utente), con decine di parametri configurabili a seconda delle necessità dell’utente, e dei livelli di sicurezza che si vogliono raggiungere.
Per funzionare necessita di un indirizzo IP per la rete interna, che dovete decidere voi manualmente o automaticamente sfruttando il software DHCP interno al router, e di un indirizzo IP per la rete esterna, che normalmente viene dall’Internet Service Provider.

Gli ultimi modelli integrano : Modem ADSL, Switch 10/100, Accesso Point Wi-Fi, ed altro ancora !


HUB
A cosa serve, un Hub Ethernet ?
Letteralmente “mozzo”, è un dispositivo al quale sono collegati tutti i cavi ethernet e che costituisce il centro della rete. E’ un apparato “stupido”, in quanto instrada i dati che gli arrivano da un PC a tutti gli altri, anche a quelli che non ne sono interessati !
Anche gli Hub sono dotati di porte RJ45, una per ogni dispositivo che deve essere collegato, ma al loro interno lavorano ripetendo i segnali in modo “elettrico”, senza alcun tipo di elaborazione.

Per questo motivo è un dispositivo che sta scomparendo, a vantaggio dei più efficenti switch.

Questioni di Velocità

Attenzione Uno
Le reti Ethernet non funzionano a velocità intermedie : o viene garantita la velocità nominale, oppure il collegamento passa al gradino inferiore (da 1000 a 100 o 10 Mb/s), con le ovvie conseguenze.

Attenzione Due
Una rete richiede che ogni parte della rete sia compatibile con il proprio standard (o la versione superiore/successiva), altrimenti funzionerà alla velocità del componente più lento.

Per esempio, se la vostra rete è dotata di PC con schede di rete gigabit e cavi Cat. 5e, ma avete uno Hub di tipo 10/100, la vostra rete funzionerà a velocità 100 Mb/s.

Don’t Panic !
E’ comunque accettabile realizzare una rete mista, sempre che lo Switch (o l’Hub) abbia la prestazione dei componenti più veloci.
Questo significa che i dati viaggeranno alla massima velocità almeno quando transiteranno tra due apparati veloci, mentre andranno lentamente quando si sposteranno tra apparecchiatura con velocità non omogeneo, o comunque lente.

Puntare al massimo….o no ???
Vale le pena realizzare, in casa o in un piccolo ufficio una rete 10GbE ?
Le prove che sono comparse nei siti e nelle riviste specializzate hanno dimostrato che è inutile in quanto gli Hard Disk o controller dei PC tradizionali non sono in grado di sostenere queste velocità.
Anche la rete Gigabit Ethernet, che potenzialmente può trasferire oltre 100 MByte al secondo, ha tutte le caratteristiche per mettere in ginocchio i PC anche più evoluti.
Basta infatti che il nostro PC sia quel poco rallentato dal disco frammentato o dall’antivirus, che il trasferimento dati si riduca a meno di 40 MB/s.
In pratica, la mole di dati da trasferire in questi ambiti non è così vasta da richiedere tecnologie maggiori della Gigabit Ethernet.
Sarebbe come montare le ruote da Formula 1 ad una auto come la 500 : belle da vedere ma impossibili da sfruttare nelle loro performance.
La componentistica Gigabit Ethernet è quindi largamente sufficiente per le attività di un ufficio medio o per la rete di casa.

Colli di bottiglia

Sicuramente le applicazioni multimediali sono quelle che possono mettere alla prova una rete in modo più pesante; basta pensare allo spostamento di un file di 700MB da un CD verso un Hard Disk remoto.
Per contro si tratta di operazioni più probabili in ambito casalingo che in ambito lavorativo, per cui una scelta oculate e lungimirante è d’obbligo.
I componenti che possono compromettere la velocità della rete sono, prima di tutto lo switch ed in secondo luogo i cavi.
Il vostro PC vi sembra lento con la scheda Ethernet integrata 10/100 ? Valutate se non sia il caso di disabilitarla ed installare una nuova scheda di rete con tecnologia Gigabit Ethernet.

Componenti Passivi

Per predisporre una rete in un edificio, ufficio o abitazione, sono necessari fondamentalmente cavi e prese, componenti “elettrici” denominati anche cablaggio passivo.
Vediamo le terminologie più significative.

Categorie
La qualità dei componenti al fine di garantire la trasmissione dei segnali elettrici ad alta frequenza delle reti, è denominata “Categoria”, come dagli standard industriali ANSI/TIA/EIA.
Maggiore è il numero della categoria, maggiore è la velocità che il componente riesce a garantire.

Le categorie attualmente più in uso sono :

- Categoria 5 : standard per i componenti, atto a garantire la realizzazione di reti con una velocità di 100Mbit/s (Fast Ethernet); è stato soppiantato da standard più efficienti ed evoluti, e questi componenti non vengono ormai più commercializzati.

- Categoria 5e : standard per i componenti di rete che garantisce una velocità di 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet); è quello maggiormente diffuso .
Offre un rapporto prezzo/prestazioni ottimale per l’impianto domestico e per i piccoli e medi uffici. Lunghezza massima dei collegamenti : 100 metri, intesa come distanza dallo switch al singolo PC (e non come somma di tutti i cavi che compongono la rete).

- Categoria 6 e 6A: standard per i componenti di rete che garantisce una velocità di 10 Gbit/s ; questi componenti, proprio per la maggiore qualità e minore attenuazione del segnale, costano circa il doppio della Categoria 5e.
Lunghezza massima dei collegamenti : 50 m Cat. 6, 100 metri Cat. 6A.

UTP , Unshielded Twisted Pair, cavo in rame non schermato; è il classico cavo utilizzato per realizzare la rete Ethernet, composto da 8 fili ritorti in modo da formare 4 coppie; i colori sono standardizzati dalle norme americane EIA/TIA; è quello che interessa il nostro tipo di impianti;

FTP/STP, cavi Ethernet schermati, con schermatura complessiva il tipo FTP, e con schermatura anche su ogni singola coppia, nel cavo STP. Generalmente destinati agli ambienti industriali e non interessano le reti domestiche o dei piccoli uffici-. La realizzazione di una rete cablata “schermata” richiede necessariamente un impianto di messa a terra molto efficiente; Senza questa certezza è  assolutamente da evitare in quanto è probabile che il cablaggio strutturato diventi una sorta circuito equipotenziale, con imprevedibili ed incontrollabili correnti in circolo attraverso le schermature dei cavi, con tutti i pericoli che ne conseguono.


Per un approfondimento sulla questione dei cavi schermati, rimando al portale Electroyou
http://www.electroyou.it/m_dalpra/wiki/cavi-utp-o-schermati#Condominio_Cablato.3F

RJ 45 : standard dei connettori maschio/femmina delle reti Ethernet (sono dotati di 8 contatti); è connettore nato negli USA per la telefonia, poi utilizzato per i collegamenti telefonici ISDN.
RJ 11 : standard per i connettori usati nella telefonia (dotati di solo 4 contatti)
Pinza a Crimpare o “a compressione” : attrezzo usato per fissare la spina maschio RJ45 ai conduttori; si usa per realizzare spezzoni di cavo su misura; solitamente la stessa pinza può realizzare anche i connettori RJ11.

Patch cord : cavo di breve lunghezza (circa 2 metri) usato per connettere il PC alla presa a parete, oppure per collegarlo direttamente allo Switch; è realizzato con i connettori maschio RJ45; i fili sono riportati in eguale ordine ai due estremi (cablaggio standard);



Cavo Crossover o Cavo Incrociato, cavo ethernet per uso speciale, similare il Patch cord, ma con i conduttori “incrociati”, cioè collegati in modo invertito, utilizzato tipicamente per connettere due apparati attivi. Può essere usato anche per collegare due PC direttamente (senza alcuna rete). Questi cavi stanno andando scomparendo grazie alle recenti tecnologie degli Switch, che adattano automaticamente il funzionamento delle porte a seconda che il tipo di periferica collegata, e per la quale basta utilizzare i cavi standard.

A PROPOSITO DI CAVI....  il cavo Categoria 5e nella stragrande maggioranza dei casi, è utilizzato con schede "Fast Ethernet", cioè che viaggiano a 100 Mbis/s. Fin qui nulla di strano, ma c'è un elemento utile che quasi nessuno vi dice : queste schede utilizzano solo 2 coppie del cavo Cat5e, quindi avete altre 2 coppie libere per fare quello che volete.
Basta acquistare un economico "sdoppiatore" ed ecco che si può collegare un secondo PC allo stesso cavo, oppure un telefono, un fax, una stampante, ecc.

Tecnologie delle reti senza fili

Wi-Fi
tecnologia standardizzata a livello normativo per realizzare una WLAN; è la più diffusa a livello commerciale.
 
Access Point
Dispositivo che instrada i dati che transitano nella rete cablata verso i dispositivi senza fili (Wireless) e viceversa.
Oggi nel mercato sono molto diffusi i Router che integrano al loro interno un Access Point per la rete Wi-Fi.

L'angolo delle Curiosità

L’invenzione di Ethernet

La rete Ethernet è stata inventata dal tecnico della Xerox, Bob Metcalfe nel 1973, che successivamente ha fondato la nota società 3Com, produttrice dei più svariati dispositivi di rete.

Nel frattempo, visto il successo delle sperimentazioni, fu formato un gruppo di imprese di interesse, costituito da Xerox, Intel e Digital, che formalizzarono lo standard Ethernet il 30 Settembre 1980.
Benché fosse meno efficiente della Token-Ring di IBM (un anello in fibra ottica) ha preso il sopravvento per la praticità di installazione, l’economicità, la facilità d’uso, la sostanziale assenza di problemi ed il buon funzionamento con il protocollo TCP/IP.
Le successive evoluzioni, a sempre maggiore velocità, hanno sancito quindi il successo definitivo e la scomparsa di tutte le altre tecnologie (FDDI, ATM, ARCNET, ecc).
Anche la Ethernet comunque ha perso qualche pezzo per strada : prevedeva infatti anche due versioni per realizzare tratte anche molto lunghe con cavi coassiali, tipo antenna, che Metcalfe nel ’73 aveva chiamato simbolicamente “the Ether”.
Alla fine ha prevalso la tecnologia con il cavo più semplice ed economico, il cavetto con 4 coppie, che consente tratte fino a 100m.

Una curiosità per finire :  la rete Ethernet che usiamo oggi, dal punto di vista strutturale, rimane quella del disegno della Tesi di Metcalfe del 1973 : i cavi corrispondono a quello rosso indicato come “Interface cable”, mentre la spina dorsale che doveva essere un coassiale in giallo indicata come “the ether”, è oggi ridotta a pochi centimetri; è praticamente il BUS che si trova all’interno dei dispositivi attivi (Hub e Switch).