Il ruolo del livello fisico
Il livello fisico è il primo e più basso dei sette livelli del modello ISO/OSI. Il suo compito è uno solo: trasmettere una sequenza di bit da un punto A a un punto B attraverso un mezzo fisico. Non interpreta il significato dei bit, non sa se si tratta di un’email o di un video — elabora solo segnali elettrici, ottici o radio che rappresentano 0 e 1.
Questo livello definisce tutto ciò che è fisicamente tangibile nella rete:
Gli apparati tipici del livello fisico sono: schede di rete (NIC), hub (oggi obsoleti), ripetitori, modem e amplificatori. Senza un livello fisico funzionante, nessuno degli strati superiori può operare.
I cavi elettrici in rame — proprietà fisiche
I cavi in rame sono il mezzo trasmissivo più diffuso nelle reti locali. Durante la trasmissione, a ogni bit viene associato un valore di tensione che viaggia lungo il conduttore. Le caratteristiche fisiche del cavo influenzano direttamente la qualità del segnale.
Il cavo Twisted-Pair
Il twisted-pair è il tipo di cavo in rame più utilizzato nelle reti informatiche. È composto da 4 coppie di fili conduttori avvolti da una guaina isolante e attorcigliati a coppie (binatura). La binatura riduce la diafonia perché i campi magnetici generati dai due fili della coppia si annullano reciprocamente.
Tipologie di schermatura
Nessuna schermatura aggiuntiva. Solo la binatura protegge dalle interferenze. Massima flessibilità e minor costo — è il tipo più diffuso nelle reti domestiche e aziendali.
Schermatura a lamina (foglio metallico) attorno a tutte le coppie. Protezione aggiuntiva dalle interferenze elettromagnetiche esterne (EMI), mantenendo buona flessibilità.
Schermatura sia interna (su ogni singola coppia) che esterna. Massima protezione dalle interferenze, indispensabile in ambienti industriali con forti campi elettromagnetici.
Combinazione di lamina (per ogni coppia) e calza metallica esterna. Impiegata dove le normative richiedono la massima immunità ai disturbi.
Categorie di cavi twisted-pair
Lo standard TIA/EIA-568 — T568A e T568B
Nel 1991 gli enti statunitensi TIA (Telecommunications Industry Association) ed EIA (Electronic Industries Alliance) hanno definito lo standard TIA/EIA-568, che specifica come devono essere intestati i connettori RJ45 nelle reti Ethernet. Lo standard definisce due schemi di cablaggio, che differiscono nell’ordinamento di due delle quattro coppie di fili:
I due schemi non vanno mai mescolati nella stessa rete. Scegli uno dei due (T568B è il più diffuso in Europa) e applica sempre lo stesso schema su entrambe le estremità — a meno che non stia realizzando un cavo crossover.
Cavi Straight-Through e Crossover
A seconda dei dispositivi da collegare, si usano configurazioni di cavo diverse:
MDI, MDIX e Auto MDI/MDIX
Per semplificare la gestione dei cavi, i dispositivi moderni implementano la funzione Auto MDI/MDIX:
- MDI (Medium Dependent Interface): configurazione standard delle porte sui PC e router. PIN 1,2 in trasmissione (TX); PIN 3,6 in ricezione (RX).
- MDIX (MDI Crossover): configurazione “invertita” tipica degli switch e hub. PIN 1,2 in ricezione; PIN 3,6 in trasmissione.
- Auto MDI/MDIX: funzione che rileva automaticamente la configurazione dell’altro estremo e si adatta. Con questa funzione qualsiasi cavo funziona — il dispositivo si configura da solo. Disponibile su quasi tutti gli switch e router moderni.
Il connettore RJ45
Il connettore standard per il twisted-pair nelle reti Ethernet è l’RJ45 (tecnicamente chiamato 8P8C: 8 Posizioni, 8 Contatti). È sempre maschio sul cavo; le controparti femmina si trovano nelle prese a muro (TO) e sui patch panel.
Non confondere l’RJ45 con l’RJ11 usato per la telefonia: l’RJ11 è più piccolo, ha solo 4-6 contatti e non è compatibile con le porte Ethernet. Visivamente simili ma fisicamente incompatibili.
Il cavo coassiale
Il cavo coassiale è composto da strati concentrici: un conduttore centrale in rame, un isolante dielettrico, una schermatura metallica (calza o lamina) e una guaina esterna in plastica. Questa struttura offre un’eccellente protezione dalle interferenze elettromagnetiche.
- 10Base2 (Thin Ethernet): RG-58, 185 m
- 10Base5 (Thick Ethernet): RG-8, 500 m
- Televisione via cavo (RG-6, 75 Ω)
- Videosorveglianza CCTV
- Connessioni antenna
- Il livello fisico trasmette bit attraverso il mezzo fisico senza interpretarne il significato. Definisce caratteristiche elettriche, ottiche e radio dei segnali.
- Le proprietà critiche del rame sono: resistenza (perdita di potenza), attenuazione (limite di distanza), diafonia NEXT/FEXT (interferenza tra coppie).
- I cavi twisted-pair si classificano in UTP, FTP, STP per schermatura e in Cat5e–Cat8 per prestazioni. Il Cat5e è il minimo raccomandato; il Cat6a supporta 10 Gbps fino a 100 m.
- Lo standard TIA/EIA-568 definisce T568A e T568B. Il cavo dritto usa lo stesso schema su entrambe le estremità (DTE↔DCE); il cavo crossover inverte TX/RX (DTE↔DTE).
- Auto MDI/MDIX sui dispositivi moderni rileva automaticamente il tipo di cavo. Il cavo coassiale è quasi scomparso dalle LAN ma è ancora usato per TV e CCTV.