Il problema del mezzo condiviso
Nelle prime reti locali tutti i dispositivi condividevano lo stesso cavo. Ogni segnale trasmesso raggiungeva tutte le stazioni: era necessario un meccanismo per regolare chi trasmette, quando e come.
Il livello fisico del modello OSI descrive come i bit viaggiano sul mezzo. Ma non risponde alla domanda: chi ha diritto di usare il mezzo in un dato istante? Questa responsabilità cade sul livello 2 — Data Link, e in particolare sulla sua parte bassa.
Nel 1980 l’IEEE avvia il Project 802 con l’obiettivo di standardizzare le reti locali (LAN). Nasce così una famiglia di standard tuttora in uso — da Ethernet a Wi-Fi — costruiti su un’architettura comune a due sottostrati.
La divisione del livello Data Link: LLC e MAC
IEEE 802 taglia orizzontalmente il livello Data Link OSI in due sottostrati distinti, ognuno con un ruolo preciso.
MAC (Media Access Control): sottostrato inferiore. Gestisce l’accesso fisico al mezzo condiviso, forma i frame di livello 2 e utilizza gli indirizzi MAC per identificare i dispositivi.
LLC — perché serve?
Senza LLC ogni protocollo di rete dovrebbe sapere con quale tecnologia LAN sta lavorando. Con LLC, il livello superiore vede sempre la stessa interfaccia: i Service Access Points (SAP) identificano il protocollo di destinazione (es. 0x06 = IP, 0xF0 = NetBIOS). Oggi con Ethernet e TCP/IP dominanti, LLC è spesso bypassato dal campo EtherType direttamente nel frame MAC — ma rimane concettualmente fondamentale.
MAC — chi parla e quando?
Il sottostrato MAC risolve il problema dell’accesso multiplo con algoritmi come CSMA/CD (Ethernet cablata) e CSMA/CA (Wi-Fi). Costruisce il frame con l’intestazione contenente gli indirizzi fisici sorgente e destinazione — i MAC address.
Indirizzo MAC: struttura e anatomia
Ogni scheda di rete ha un indirizzo fisico a 48 bit (6 byte), scritto in esadecimale separato da : o -.
Assegnati da IEEE al produttore.
Es.
3C:22:FB = AppleNumero seriale univoco assegnato dal produttore alla singola scheda.
I bit speciali: I/G e U/L
Il primo byte dell’OUI contiene due bit con significato speciale:
| Bit | Nome | Valore 0 | Valore 1 |
|---|---|---|---|
bit 0 (LSB del primo byte) | I/G — Individual/Group | Unicast (singolo destinatario) | Multicast / Broadcast |
bit 1 | U/L — Universal/Local | Indirizzo assegnato da IEEE (globale) | Indirizzo assegnato localmente (MAC spoofing, VMs) |
FF:FF:FF:FF:FF:FF è l’indirizzo di broadcast: tutti i bit a 1. Ogni dispositivo nella stessa rete LAN deve elaborare il frame. Il bit I/G = 1 conferma che è un indirizzo di gruppo.
MAC address: fisso o modificabile?
Originariamente il MAC era burned in nella ROM della scheda — da qui il termine BIA (Burned-In Address). Oggi i sistemi operativi permettono di sovrascriverlo via software (MAC spoofing), utile per privacy o per test di rete. Quando si modifica il MAC, il bit U/L viene impostato a 1 per segnalare che non è l’indirizzo assegnato dall’IEEE.
Su Linux: ip link show eth0 mostra il MAC. Con ip link set eth0 address 02:00:00:00:00:01 lo si modifica (bit U/L=1, il secondo carattere 2 in binario = 0010, bit 1 = 1). Wireshark lo identificherà come “Locally Administered”.
La famiglia IEEE 802: panoramica degli standard
Il progetto IEEE 802 non ha prodotto un solo standard ma una famiglia, dove ogni numero identifica una tecnologia specifica. Tutti condividono lo stesso sottostrato LLC (802.2) e la stessa struttura concettuale MAC.
| Standard | Nome | Tecnologia | Uso tipico |
|---|---|---|---|
802.2 | LLC | Logical Link Control | Interfaccia comune verso livello 3 |
802.3 | Ethernet | CSMA/CD su cavo | LAN cablate — la più diffusa |
802.11 | Wi-Fi | CSMA/CA su radio | LAN wireless |
802.15 | Bluetooth / ZigBee | PAN a corto raggio | Dispositivi personali, IoT |
802.1Q | VLAN Tagging | Estensione frame Ethernet | Segmentazione logica delle LAN |
802.1X | Port-Based Auth | Autenticazione porta | Sicurezza di accesso (EAP/RADIUS) |
Pensa al progetto IEEE 802 come alle norme stradali del Codice della Strada: definiscono regole generali (come comportarsi al semaforo = LLC) e specifiche per tipo di veicolo (auto, moto, camion = 802.3, 802.11, 802.15). La logica di base è la stessa, il mezzo cambia.
Come funziona l’accesso al mezzo — logica generale
Il problema dell’accesso multiplo si chiama Multiple Access Problem: N stazioni vogliono usare lo stesso canale. Esistono tre famiglie di soluzioni:
Divide il canale in slot temporali, frequenze o codici. TDMA, FDMA, CDMA. Efficiente se il traffico è costante, spreca risorse se alcune stazioni sono silenziose.
Nessuna divisione preventiva. Trasmetti quando vuoi, gestisci le collisioni. CSMA/CD (Ethernet), CSMA/CA (Wi-Fi). Efficiente con traffico a burst.
Coordinazione centralizzata o distribuita. Token Ring, Polling. Equo e deterministico, ma con overhead di coordinazione.
Ethernet (802.3) usa il Random Access con CSMA/CD. Wi-Fi (802.11) usa CSMA/CA. Le lezioni L07 e L09 approfondiscono ciascuno dei due.
- IEEE 802 (1980) divide il livello Data Link in LLC (interfaccia verso il livello 3, astratta e uniforme) e MAC (accesso al mezzo fisico, indirizzi hardware).
- Un MAC address è lungo 48 bit: i primi 24 bit identificano il produttore (OUI), gli ultimi 24 la singola scheda. Il bit I/G distingue unicast (0) da multicast/broadcast (1).
FF:FF:FF:FF:FF:FFè il broadcast MAC: raggiunge ogni dispositivo nella LAN.- La famiglia 802 include: 802.3 (Ethernet), 802.11 (Wi-Fi), 802.15 (Bluetooth), 802.1Q (VLAN), 802.1X (autenticazione).
- Le strategie di accesso al mezzo sono tre: channel partitioning, random access (CSMA), taking turns (Token Ring).