Il mezzo wireless: un canale condiviso e aperto
Una rete cablata è un canale privato: il cavo fisicamente delimita chi può trasmettere. Una rete wireless è fondamentalmente diversa: il segnale radio si propaga in tutte le direzioni, chiunque nel raggio d’azione può ricevere — e potenzialmente trasmettere — sullo stesso canale.
Questo introduce due sfide che in Ethernet non esistono: non puoi rilevare una collisione mentre trasmetti (il tuo segnale sopraffà quello ricevuto), e non sai se una stazione fuori dalla tua portata sta trasmettendo — il cosiddetto problema del nodo nascosto.
Standard IEEE 802.11: l’evoluzione del Wi-Fi
Il progetto IEEE 802.11 è iniziato nel 1997. Ogni revisione ha portato bande di frequenza più alte, tecniche di modulazione più efficienti e velocità crescenti.
| Standard | Nome Wi-Fi | Banda (GHz) | Velocità max teorica | Anno |
|---|---|---|---|---|
802.11b | — | 2.4 | 11 Mbps | 1999 |
802.11g | — | 2.4 | 54 Mbps | 2003 |
802.11n | Wi-Fi 4 | 2.4 / 5 | 600 Mbps | 2009 |
802.11ac | Wi-Fi 5 | 5 | 3.5 Gbps | 2013 |
802.11ax | Wi-Fi 6 / 6E | 2.4 / 5 / 6 | 9.6 Gbps | 2019 |
Le velocità in tabella sono teoriche e riferite a condizioni ideali. Nella pratica ci sono overhead di protocollo, interferenze, distanza, ostacoli e numero di client associati. Un Wi-Fi 6 in un appartamento con 10 dispositivi fornisce tipicamente 200–400 Mbps effettivi per client.
Banda 2.4 GHz vs 5 GHz vs 6 GHz
- Maggiore portata (penetra meglio i muri)
- Solo 3 canali non sovrapposti (1, 6, 11)
- Molto congestionata (microonde, Bluetooth)
- Velocità inferiore
- Portata inferiore (più attenuazione)
- Molti canali non sovrapposti (fino a 24)
- Meno interferenze
- Velocità elevata — ideale per streaming/gaming
- Nuova banda, quasi priva di interferenze
- 1.2 GHz di spettro disponibile
- Solo dispositivi Wi-Fi 6E
- Velocità massima attuale
CSMA/CA: Collision Avoidance
Nelle reti wireless non si può rilevare una collisione durante la trasmissione: il segnale trasmesso dalla propria scheda è così potente da mascherare completamente quello ricevuto. CSMA/CD (Collision Detection) è impossibile. La soluzione è cambiare strategia: invece di rilevare le collisioni, si cerca di evitarle — CSMA/CA.
- Vuoi trasmettere → ASCOLTA il canale.
- Canale occupato → ASPETTA fino a quando diventa libero.
- Canale libero → attendi un tempo DIFS (Distributed IFS ≈ 50 μs per 802.11g).
- Scegli un backoff casuale nell’intervallo [0, CW] slot temporali da 9–20 μs.
- Decrementa il backoff solo quando il canale è libero. Se si occupa → pausa il timer.
- Backoff arrivato a 0 → TRASMETTI il frame.
- Il ricevitore attende un tempo SIFS (Short IFS ≈ 16 μs) e invia ACK.
- Se non arriva ACK entro il timeout → presumi collisione, aumenta CW, ricomincia dal punto 1.
DIFS, SIFS e l’ordine di priorità
I tempi di attesa non sono casuali: sono gerarchici. SIFS è il tempo più breve — permette all’ACK di avere la massima priorità sul canale. DIFS è più lungo — impone una pausa prima di ogni nuova trasmissione di dati, garantendo che gli ACK possano sempre completarsi prima che qualcuno ritrasmetta.
Il problema del nodo nascosto e RTS/CTS
Considera tre stazioni: A, B e C. A e C sono entrambe nel raggio dell’AP (B), ma fuori dalla portata l’una dell’altra. A ascolta il canale e non sente C trasmettere — decide di trasmettere. Risultato: collisione sull’AP che nessuno riesce a rilevare.
RTS/CTS aggiunge overhead. Conviene abilitarlo solo per frame grandi (soglia tipica: >2346 byte) o in ambienti molto affollati. Su reti domestiche con pochi dispositivi è spesso disabilitato.
Topologie 802.11: BSS, ESS e IBSS
Lo standard 802.11 definisce tre modalità operative principali per organizzare le stazioni wireless.
Un singolo Access Point (AP) + le stazioni associate. Area coperta = cella. L’AP gestisce l’accesso al mezzo e fa da bridge tra la rete cablata e quella wireless.
Più BSS collegate dallo stesso Distribution System (DS — solitamente rete cablata). Stesso SSID → roaming trasparente: quando ti sposti l’associazione passa automaticamente all’AP più vicino.
Stazioni che comunicano direttamente tra loro senza AP. Nessuna infrastruttura fissa. Usato per condivisione file rapida o reti di emergenza.
Il frame 802.11: quattro indirizzi MAC
Il frame wireless è più complesso di quello Ethernet. Mentre Ethernet usa 2 indirizzi MAC, 802.11 ne usa fino a 4, perché il frame deve tracciare il percorso sorgente → AP → destinazione attraverso il Distribution System.
Control
2B
2B
6B
6B
6B
6B
0–2312B
4B
| Scenario | Addr 1 | Addr 2 | Addr 3 | Addr 4 |
|---|---|---|---|---|
| Client → AP (ToDS=1, FromDS=0) | BSSID (AP) | MAC sorgente | MAC destinazione | — |
| AP → Client (ToDS=0, FromDS=1) | MAC destinazione | BSSID (AP) | MAC sorgente | — |
| WDS Bridge (ToDS=1, FromDS=1) | BSSID dest | BSSID sorg | MAC dst finale | MAC sorg orig |
- Wi-Fi evolve da 802.11b (11 Mbps, 1999) a 802.11ax Wi-Fi 6 (9.6 Gbps, 2.4/5/6 GHz, 2019). La velocità pratica è sempre inferiore a quella teorica.
- Nelle reti wireless non si può rilevare una collisione durante la trasmissione → si usa CSMA/CA: ascolta → attendi DIFS + backoff casuale → trasmetti → ricevi ACK.
- RTS/CTS mitiga il problema del nodo nascosto: la stazione prenota il canale con RTS, l’AP conferma con CTS broadcast.
- BSS = un AP + le sue stazioni (cella). ESS = più BSS collegate → stesso SSID, roaming trasparente. IBSS = ad-hoc, senza AP.
- Il frame 802.11 usa fino a 4 indirizzi MAC per tracciare il percorso attraverso l’infrastruttura. Il campo Frame Control contiene i bit ToDS/FromDS che ne definiscono il significato.