Rete integrata massimo 1000 velocità, informazioni e pratica per l’uso casalingo

Non avevamo fretta di aggiornare la nostra rete casalinga dalla velocità 100 Mb/s alla Gigabit, una decisione un po' strana se considerate quanto tempo spendiamo nell'attesa del trasferimento dei file. Tutto questo perché quando spendiamo soldi per aggiornare i PC, pensiamo ai componenti che offrono un immediato aumento delle prestazioni nelle applicazioni e nei giochi con cui ci dilettiamo. Spendere soldi per componenti quali schede video, CPU e persino periferiche è quasi come acquistare dei giocattoli, per noi. Per alcune ragioni, i componenti di rete non ci danno lo stesso eccitamento. Davvero è più difficile spendere soldi guadagnati con fatica quando è un investimento sull'infrastruttura, anziché un regalo di compleanno anticipato. Inevitabilmente, tuttavia, la nostra domanda di bandwidth più elevato è diventata pressante.

Tutti i sistemi del nostro ufficio avevano già controller di rete gigabit, integrati nelle schede madre. Per questo motivo, abbiamo deciso di aggiornarci. Prima di mettere insieme i pezzi acquistati, abbiamo eseguito la copia di un grande file sulla vecchia rete 100 megabit, impiegandoci un minuto e mezzo. Passando alla rete gigabit, abbiamo impiegato 40 secondi nella copia dello stesso file. Si tratta di un buon incremento delle prestazioni, ma non è la differenza di 10 volte che aspettavamo tra la 100 Mb/s e la 1 Gb/s. Scopriamo che cosa succede partendo dalle basi.

Cosa compone una rete Gigabit?

Una rete gigabit richiede che ogni parte della rete sia compatibile con lo standard, altrimenti funzionerà alla velocità del componente più lento. Per esempio, se state facendo funzionare una rete con schede di rete gigabit e cavi compatibili, ma il vostro hub/switch è capace solamente di trasferimenti a velocità 100 megabit, la vostra rete funzionerà a velocità 100 megabit. Ogni computer deve essere dotato di una scheda Gigabit - Clicca per ingrandire. Probabilmente vorrete che ogni computer della rete abbia una scheda di rete gigabit o una soluzione integrata adatta. Questo è probabilmente è uno dei requisiti più facili cui far fronte, perché molti produttori di schede madre nei due anni passati hanno offerto soluzioni gigabit, e oggi sarebbe difficile trovare una scheda madre priva di questa caratteristica.

Il secondo pre-requisito è che anche il cavo di rete deve essere compatibile con la velocità gigabit. C'è una concezione comune errata, ovvero che le reti gigabit richiedano cavi Category 5e, ma attualmente, persino i vecchi cavi Category 5 supportano velocità gigabit. Detto questo, i cavi Cat 5e hanno migliori caratteristiche sull'interferenza elettromagnetica e sono perciò la miglior scelta per una rete gigabit, specialmente quando vengono usati cavi molto lunghi. I cavi Cat 5e, inoltre, sono probabilmente i meno costosi che troverete oggi, perché i Cat 5 sono obsoleti. Ci sono anche i cavi Cat 6, più costosi, che offrono più garanzie e certificazioni: li metteremo a confronto con i Cat 5, più avanti.

Il terzo e probabilmente il più costoso dei componenti di una rete gigabit, è un hub compatibile con tale velocità. Uno switch o un router sarebbero preferibili, poiché un hub è un dispositivo "stupido" che condivide tutto il bandwidth del traffico di rete con ognuna delle sue porte, il che può causare molte collisioni dei dati e, perciò, velocità di rete più basse. Uno switch gigabit dovrebbe essere il requisito minimo per chi è interessato alle prestazioni di rete, perché dirige i pacchetti sulla rete verso la porta corretta, a una velocità superiore rispetto a un hub. Anche un router è preferibile rispetto a hub, perché è capace di switching, oltre a connettere la vostra LAN a Internet. Per un'installazione domestica, in effetti, un router è la scelta migliore.

Quanto è veloce una gigabit?

Cos'è un gigabit? Sono 1000 megabit, non 1000 megabyte. Ci sono otto bit in un singolo byte, quindi facciamo un calcolo matematico: 1000.000.000 bit diviso 8 bit = 125.000.000 byte. Ci sono circa un milione di byte in un megabyte, perciò una rete gigabit dovrebbe essere capace di fornire una velocità di trasferimento massima teorica di circa 125 MB/s. 125 MB/s, in effetti, non suono così pomposo come "gigabit", ma resta un valore molto alto: a questa velocità è teoricamente possibile trasferire un gigabyte di dati in otto secondi, o 10 GB in un minuto e 20 secondi, un valore eccezionale, seppur teorico. È un salto enorme, comparabile a quello che separa le prime chiavi USB da quelle attuali.

Con i valori teorici in testa, abbiamo spostato un file sulla rete gigabit e controllato la velocità per vedere se fosse vicina ai 125 MB/s. Non abbiamo usato una rete di sistemi incredibili, ma una vera rete casalinga con alcune vecchie, ma decenti, tecnologie. Tra velocità teorica e reale, abbiamo rilevato una differenza notevole. Copiare un file da 4,3 GB tra due PC della rete, per cinque volte, ci ha portato ad un valore medio di 35.8 MB/s, circa il 30% della velocità teorica della rete gigabit.

Qual è il problema? È stato relativamente semplice mettere insieme i componenti per creare una rete gigabit, ma ottenere la massima velocità teorica è più difficile. I fattori che possono causare rallentamenti della rete sono numerosi, ma anche ben conosciuti, e probabilmente derivano principalmente da quanto velocemente l'hard disk può ottenere dati dal controller di rete. Il primo limite che abbiamo considerato è l'interfaccia del controller di rete gigabit con il sistema. Se state usando un controller che risiede su un vecchissimo bus PCI, l'ammontare del throughput teorico dei dati disponibile è 133 MB/s. Anche se sembra abbastanza rispetto ai 125 MB/s massimi della rete Gigabit, ricordate che il bandwidth del bus PCI è condiviso attraverso l'intero sistema. Su nuovi sistemi PCI Express, questo non dovrebbe essere un problema, perché ogni linea PCIe ha almeno 250 MB/s esclusivi a sua disposizione.

Un altro aspetto della rete che è spesso indiziato è la cablatura. Si dice spesso che sono garantite velocità ridotte se i cavi di rete sono disposti vicino a cavi di alimentazione che possono causare interferenze. I cavi più lunghi possono essere problematici, perché il cavi di rate Cat 5e sono certificati solo per 100 metri di lunghezza. C'è chi sostiene a spada tratta l'uso dei nuovi cavi Cat 6 anziché di classe Cat 5e. Alcune di queste affermazioni sono difficili da verificare, ma possiamo comunque fare una prova. Windows 98, il sistema con cui moltissimi utenti hanno scoperto la rete. Non dimenticate, inoltre, il sistema operativo: i sistemi più datati, come Windows 98, potrebbero guadagnare qualcosa da una rete gigabit, ma con alcuni limiti. Windows 2000 e versioni più recenti di Windows, invece, non recano problemi. Useremo Windows Vista 32 bit per i nostri test.

Poi, passeremo a considerare gli hard disk. Persino la vecchia interfaccia IDE dovrebbe essere capace di supportare una velocità teorica del trasferimento dati di 133 MB/s e le nuove specifiche SATA dovrebbe essere capaci di fornire almeno 1.5 Gb/s di bandwidth. Tuttavia mentre i cavi e i controller potrebbero essere in grado di amministrare i dati, gli hard disk forse no. Potrebbe lavorare più velocemente all'inizio del disco, ma rallenterà completamente durante il trasferimento. I dati localizzati alla fine del disco verranno letti persino più lentamente, forse a circa 45 MB/s. A questo punto, sembra che stiamo per capire da dove deriva il collo di bottiglia ravvisato.

Che cosa possiamo fare?

Eseguiamo alcuni test e vediamo se possiamo raggiungere prestazioni vicine al limite teorico della nostra rete. Prima di fare qualsiasi cosa, abbiamo provato i nostri hard disk senza usare la rete per vedere quale tipo di bandwidth possiamo aspettarci da loro in uno scenario ideale. Per le nostre prove abbiamo used due computer. Il server ha due dischi, il primary Seagate Barracuda ST3320620AS da 320 GB, e due Hitachi Deskstar da 1 TB in mirroring. Il client ha due dischi Western Digital Caviar da 500 GB. Abbiamo anzitutto testato la velocità dei dischi C: dei due computer e visto quale tipo di prestazione in lettura possiamo aspettarci da loro.

Le nostre speranze di raggiungere una velocità di trasferimento file gigabit è svanita quasi subito. Entrambi i nostri singoli dischi hanno una velocità di lettura massima di 75 MB/s nelle migliori situazioni. Poiché questo è un test reale e i dischi sono pieni per circa il 60%, possiamo aspettarci velocità in lettura vicino ai 65 MB/s. Tuttavia guardando le prestazioni RAID 1 abbiamo ottenuto prestazioni in lettura molto più elevate rispetto al singolo disco, con un picco di 108 MB/s e prestazioni reali che dovrebbero essere vicine agli 88 MB/s, con dischi pieni al 55%. Quindi, dovremmo essere in grado di raggiungere circa 88 MB/s sulla nostra rete gigabit, giusto? Non è così vicino al limite di 125 MB/s, ma è molto più veloce rispetto alle reti 100 megabit, che hanno un limite di 12,5 MB/s, quindi 88 MB/s dovrebbe essere molto utili in termini pratici.

Non così veloce. Solo perché i nostri dischi possono leggere così velocemente non significa che possono scrivere così velocemente nelle situazioni reali. Proviamo alcuni test in scrittura prima di usare la rete per vedere cosa succedere. Inizieremo con il nostro server e copiando un file immagine da 4,4 GB dal sistema RAID al disco di sistema di 320 GB e indietro. Poi proveremo a copiare un file dal disco D: dal PC client al disco C:. Copiando dal sistema RAID al disco C: i risultati sono 41 MB/s di velocità media. E poi copiando dal disco C: al sistema RAID, la velocità di trasferimento cala a circa 25 MB/s. Che cosa sta succedendo? Bene, questo è ciò che succede nel mondo reale: il disco C: è poco più vecchio di un anno, ma è pieno circa al 60%, probabilmente un po' frammentato e non è un demonio di velocità quando scrive. Ci sono altri fattori, inoltre, come la velocità del sistema e la memoria in generale. Il sistema RAID 1 è costituito da hardware relativamente nuovo, ma siccome è un sistema ridondante, deve scrivere su due dischi simultaneamente e per questo le prestazioni in scrittura scendono. Il RAID 1 può offrire prestazioni in lettura elevate, ma la prestazione in scrittura è sacrificata.

Alternativamente, potremmo implementare un RAID 0 per ottenere prestazioni in lettura e scrittura migliori, ma se uno dei dischi "muore", tutti dati vengono compromessi. Realisticamente, un RAID 1 è un miglior azzardo per chi ha a cuore i propri dati abbastanza da realizzare un sistema NAS. Tuttavia, non è tutto perduto, perché vediamo una piccola luce in fondo al tunnel. Il nuovo Western Digital Caviar 500 GB è capace di scrivere questo file a una media di 70,3 MB/s (media di cinque prove) e abbiamo registrato persino una velocità massima di 73,2 MB/s. Con questo in mente, ci aspettiamo che il test sulla LAN gigabit possa dimostrare un massimo di circa 73 MB/s su trasferimenti dal NAS RAID 1 al disco C: del PC client. Testeremo anche il trasferimento dei file dall'unità C: del client all'unità C: del server per vedere se possiamo realisticamente aspettarci circa 40 MB/s in quella direzione. La rete gigabit, che è capace di una velocità di trasferimento teorica di 119 MB/s, invia dati dal disco C: del client al massimo della velocità che può, probabilmente a circa 65 MB/s. Tuttavia, come abbiamo dimostrato precedentemente, il disco C: del server può scrivere solamente a 40 MB/s. Sappiamo dai nostri test che il disco C: del computer client può scriver questo file a circa 70 MB/s sotto condizioni ideali, mentre la rete gigabit fornisce prestazioni molto vicino al limite di questa velocità.

Sfortunatamente, nessuno di questi tentativi è arrivato vicino al throughput massimo teorico della gigabit di 125 MB/s. C'è un modo per cui possiamo testare la velocità massima della rete? Sì, ma non in una situazione reale. Ciò che dobbiamo fare è eseguire un trasferimento diretto memoria-memoria sulla rete in modo da bypassare qualsiasi limitazione del bandwidth imposta dall'hard disk. Per farlo, useremo "un disco da 1 GB di ram" su entrambi i PC, e poi trasferire un file da 1 GB tra questi dischi di RAM sulla rete. Bello! Stiamo vedendo una velocità massima di 111.4 MB/s sulla nostra rete gigabit, che è molto vicino al limite teorico della gigabit di 125 MB/s. Questo è un grande risultato e non c'è da lamentarsi, perché il bandwidth reale non raggiungerà mai la velocità massima ideale a causa dell'overhead della rete. A questo punto abbiamo dimostrato che gli hard disk sono il comun denominatore più basso quando interviene nel trasferimento di un file sulla rete gigabit, limitando la velocità di trasferimento dati sulla rete a quella dell'hard disk più lento.

Trovata una risposta a questa grande domanda, volevamo fare alcuni test ulteriori per soddisfare una curiosità: il cablaggio della rete è un fattore che potrebbe impedirci di raggiungere il limite teorico della velocità della rete? Con i nostri test che forniscono prestazioni molto vicine all'ideale, non pensiamo di vedere differenze apprezzabili cambiando alcuni cavi. Tuttavia volevamo provare lo stesso, per curiosità, principalmente per vedere se ciò ci avrebbe permesso di avvicinarci al limite teorico di prestazione. In questo test, abbiamo usato due cav Cat 5ei da 7,6 metri (25 ft.), ognuno da un computer a uno switch gigabit. Abbiamo lasciato cavi nella posizione standard, passando vicino ai cavi di alimentazione. Questa volta abbiamo usato gli stessi cavi Cat 5e come nel primo test, ma li abbiamo allontanati il più possibile dai cavi di alimentazione. In questo test finale, abbiamo rimpiazzato il cavo Cat 5e da 8,5 metri con uno Cat 6. In una piccola configurazione LAN come la nostra, i nostri test hanno mostrato che non dovete preoccuparvi molto se usare un cavo di rete vicino a un cavo di alimentazione. Anche se non è l'ideale, probabilmente non ha un effetto apprezzabile sulla velocità della rete. Tenete presente, comunque, che questo test simula una piccola rete domestica, e che il principio, distanziare cavi ...

Rete Ultra Larga (RUL) e prospettive future

Negli ultimi decenni, Internet è diventato una parte essenziale della vita quotidiana, con un’importanza crescente in settori come l’istruzione, la sanità, le imprese e l’intrattenimento. La Rete Ultra Larga, o RUL, è una rivoluzionaria infrastruttura di comunicazione ad alta velocità che offre connessioni Internet a banda larga eccezionalmente veloci e affidabili. La sua potenza supera di gran lunga le tradizionali connessioni a Internet, consentendo agli utenti di scaricare file enormi, eseguire lo streaming di contenuti ad alta definizione e partecipare a videoconferenze senza il fastidio dei ritardi o delle interruzioni. La storia della Rete Ultra Larga è una testimonianza dell’evoluzione continua delle tecnologie di comunicazione. Dagli albori di Internet, quando le connessioni dial-up erano all’ordine del giorno, siamo passati a connessioni DSL, reti a fibra ottica e, più recentemente, alla connettività 5G. Uno dei pilastri della RUL è la fibra ottica, che consente trasmissioni alla velocità della luce e una larghezza di banda eccezionale. Con l’aumento della velocità e della connettività, la sicurezza diventa una priorità essenziale. I costi associati alla RUL possono variare a seconda del fornitore e della regione. La Rete Ultra Larga sta rivoluzionando il modo in cui sperimentiamo Internet, offrendo velocità e affidabilità senza precedenti. Con lo sviluppo costante delle tecnologie di connessione, ci aspettiamo che la RUL continuerà a migliorare la nostra esperienza online e avrà un impatto significativo su settori chiave come l’istruzione, la sanità e le imprese.

Terabit: progetto italiano di rete avanzata

Il progetto Terabit, finanziato nell’ambito del Pnrr, è coordinato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e sarà completato nel 2025. L'obiettivo è ambizioso: far viaggiare la rete internet a una velocità sino a un milione di volte superiore a quella delle reti di oggi. Si chiama Terabit ed è la super rete di connessione, finanziata dal Pnrr per la realizzazione di quella che è stata definita la super rete. Il progetto, coordinato dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), sarà completato nel 2025 per mettere in connessione i centri di ricerca italiani e rispondere alle sfide del futuro digitale. «Nei prossimi anni arriverà un’ondata di dati senza precedenti - ha detto il presidente dell’Infn, Antonio Zoccoli durante l'evento di presentazione di Terabit- . A produrli inizialmente sono e saranno soprattutto i centri di ricerca scientifica, poi lo saranno altri settori come la medicina o l’agricoltura, infine dal mondo industriale». Proprio qui nascerà, la grande sfida. Ossia quella di poterli «trasmettere in maniera veloce, immagazzinarli e analizzarli per estrarne valore. Per fare tutto questo servono le menti ma anche le infrastrutture». A portare avanti il progetto, che vale 41 milioni di euro, oltre all'Istituto nazionale di fisica nucleare ci sono anche l'Istituto nazionale di di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (Ogs), il consorzio Garr, e il Cineca. La rete Terabit, come ha sottolineato nel corso della presentazione (avvenuta a Cagliari) il responsabile scientifico Mauro Campanella «unisce e potenzia tre potenti reti di comunicazione già esistenti che ora si estende su tutto il territorio aiutando anche a colmare il ‘digital divide’ dove era ancora presente eliminando così le differenze nella capacità di accesso al calcolo ad alte prestazioni». La presentazione non è stata casuale: proprio in Sardegna potrebbero nascere nuove attività di ricerca, come l’Einstein telescope, un rilevatore di onde gravitazionali di seconda generazione, con rapida distribuzione dei dati come elemento fondamentale. «Terabit è un investimento per il presente ma anche per il futuro - ha aggiunto il direttore scientifico -Una rete che rappresenta lo stato dell'arte a livello mondiale, capace di garantire connessioni veloci per almeno i prossimi 15 o 20 anni e che potrà essere facilmente potenziata ulteriormente».

Standard e protocolli della Gigabit Ethernet

Quando si parla di dispositivi di rete come switch, router o hub, spesso si leggono specifiche tecniche come “8 porte 10/100/1000 Mbps”. Questi valori descrivono alcune delle caratteristiche principali del dispositivo, influenzando il modo in cui gestisce la connettività di rete. 1. Il numero di porte indica la quantità di ingressi Ethernet fisici presenti sul dispositivo. 2. Questa dicitura si riferisce alla velocità massima supportata da ciascuna porta Ethernet. 100 Mbps: Chiamato anche Fast Ethernet, è stato lo standard più comune per anni. 1000 Mbps (1 Gbps): Questo è noto come Gigabit Ethernet ed è lo standard attuale per la maggior parte delle reti moderne. 3. Le porte con questa caratteristica sono auto-negozianti, cioè possono adattare automaticamente la velocità in base al dispositivo collegato e alla qualità del cavo Ethernet. 4. Cavi Ethernet: Per sfruttare la velocità Gigabit, utilizza cavi di categoria 5e o superiore (es. Switch gestiti o non gestiti: Se desideri configurazioni avanzate (es. Un treno ad alta velocità sempre più tecnologico, sostenibile e orientato all’internazionalizzazione. Il progetto prevede un investimento di oltre 1,3 miliardi di euro per la realizzazione di 36 nuovi convogli, con un’opzione per ulteriori dieci treni e un ritmo di consegna di circa dieci convogli l’anno fino al 2029.

La rete Gigabit Ethernet è compatibile con Ethernet e Fast Ethernet. Gigabit Ethernet ha lo stesso formato e la stessa ampiezza dei pacchetti di Ethernet e Fast Ethernet. In questo modo è possibile sia continuare a usare Ethernet e Fast Ethernet oppure passare a Gigabit Ethernet senza costi eccessivi. Gigabit Ethernet usa il protocollo CSMA/CD come Ethernet e Fast Ethernet e quindi ha la medesima dimensione minima del pacchetto: di conseguenza la durata minima della trasmissione si deve ridurre di 10 volte, portando di fatto l’estensione massima della rete a soli 20 m! Per poter mantenere una lunghezza di 200 m viene quindi necessariamente allungata la dimensione minima del pacchetto, per aumentare la lunghezza del pacchetto più corto viene modificata la struttura del frame Ethernet aggiungendo un ulteriore campo, chiamato appunto extension, di dimensione massima 448 byte (3584 bit). Le Gigabit Ethernet utilizzano mezzi sia in rame che in fibra e sono impiegate sia per connessioni ad alta velocità tra infrastrutture di rete sia per l’installazione di dorsali (backbone).

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