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Ethernet e Ethernet/IP: cosa sono e quali sono le differenze tra loro

Ethernet e Ethernet/IP: cosa sono e quali sono le differenze tra loro

Per chi fa parte del mondo dell’informatica (ma non solo), i termini Ethernet e Ethernet/IP sono ben noti, o comunque se ne è sentito parlare spesso, sicuramente. Non molti sanno però quali siano le definizioni esatte che stanno dietro questi nomi, né tantomeno i loro utilizzi e le caratteristiche che vanno a differenziarli.

In questo breve articolo ci proponiamo di chiarire proprio queste differenze, partendo da una definizione dettagliata di entrambe queste tecnologie.

Cos’è Ethernet?

Con Ethernet intendiamo delle tecnologie specifiche che vengono utilizzate per realizzare le reti LAN. Questa tecnologia vede la sua nascita intorno ai primi anni 70 ad opera della Xerox. Attualmente è la principale tecnologia che viene utilizzata per scambiare flussi di dati tra dispositivi, nonostante forse, tecnicamente parlando, essa non sia tra le migliori.

Il suo successo è però dovuto al fatto che combina affidabilità e convenienza in termini economici. Ha cominciato ad essere fortemente utilizzata in pratica negli anni 80, quando la multinazionale Intel ha realizzato lo standard 2.0. Successivamente, dopo aver constatato quali enormi potenzialità avesse questa tecnologia, per poter permettere a tutte le aziende di adattarsi a questo nuovo standard unificato, venne creato un ente indipendente chiamato IEEE, ovvero Institute of Electrical and Electronics Engineers. Oggi, quello che viene definito col nome di MAC address, è in realtà proprio l’indirizzo Ethernet univoco che ciascun componente di rete possiede.

Ciò che sta alla base di una rete Ethernet è un principio molto semplice: non esistono dispositivi master che guidano e inviano comandi a tutti gli slave, ma ogni host può ricevere qualsiasi cosa passi nel cavo di comunicazione ed uno alla volta possono trasmettere le informazioni. I messaggi che vengono inviati sulla linea Ethernet sono chiamati frame, che è traducibile in italiano con “trama”, in quanto sono formati appunto da un trama ossia una sequenza di bit.

Nel messaggio è contenuto anche l’indirizzo di destinazione e ogni host che riceve il messaggio lo analizza in cerca del suo MAC address. Se lo trova vuol dire che quel messaggio è destinato a lui e a questo punto lo analizza e lo gestisce altrimenti lo ignora.

Se si vuole scendere nei particolari, possiamo suddividere così la struttura di un pacchetto di dati o, appunto, frame:

  • La prima parte è detta preambolo, ed è costituita da 7 Byte (10101010) che attivano l’unità che li riceve e sincronizzano i due apparecchi.
  • La seconda parte è costituita da un unico Byte 10101011 che comunica la fine del preambolo e l’inizio dei dati importanti.
  • La terza parte è l’indirizzo di destinazione che il dispositivo ricevente deve riconoscere come proprio ed è costituito da 6 Byte.
  • La quarta parte è invece l’indirizzo del dispositivo trasmittente.
  • La quinta parte indica qual è lo standard Ethernet utilizzato.
  • La sesta parte sono, finalmente, i veri e propri dati da trasmettere, che vanno da 46 a 1500 Byte.
  • L’ottava e ultima parte è il checksum o il controllo.

Attualmente vengono utilizzati, per reti di questo tipi, cavi a 8 fili intrecciati a coppie, che terminano con connettori RJ45. Per collegare invece gli host a diversi dispositivi come switch o router, servono invece sei cavi dritti, a differenza dei cavi incrociati che vengono utilizzati per il collegamento tra due host.

Anche per questo standard Ethernet possono sorgere dei problemi, com’è naturale che sia. Ci possono infatti essere delle collisioni di dati o degli errori, e quando ciò accade e la rete si satura si parla di Ethernet meltdown. Per ovviare a problemi di questo tipo e velocizzare la rete, esistono versioni migliorate come ad esempio la Fast Ethernet, che comunica a velocità di 100Mb/s invece di 10 Mb/s.

Cos’è Ethernet/IP?

Questo protocollo è nato nel marzo del 2000 ed è stato presentato nel 2001. Esso combina la tecnologia Ethernet tradizionale con un protocollo industrial application layer destinato all’automazione industriale. IP sta infatti per Industrial Protocol. Questa tecnologia è figlia della collaborazione tra ControlNet Internnational (CI), la Odva (ovvero Open DeviceNet Vendor Association) e la IEA (cioè l’Industrial Ethernet Association).

Lo scopo di questa tecnologia è sempre stato, fin dall’inizio, arrivare a creare un protocollo network che potesse rispondere alla grande domanda degli utenti dei network Ethernet più utilizzati nelle applicazioni di maggiore diffusione.

Attualmente Ethernet/IP va a implementare il CIP, ovvero il Common Industrial Protocol a livelli più alti. Le operazioni di automazione industriale che possono essere implementate con questo protocollo sono molte, ad esempio il controllo, la sicurezza, il movimento, la sincronizzazione, l’informazione e la configurazione. Tutto ciò risulta molto utile alle attività manifatturiere.

I vantaggi dell’utilizzo di Ethernet/IP nelle attività industriali sono molti. Gli utenti hanno, con questa tecnologia, la possibilità di controllare, configurare e raccogliere i dati dai dispositivi che si trovano su un singolo network o anche di utilizzare un network singolo come supporto per multipli network distribuiti CIP. Ethernet/IP è inoltre compatibile con i protocolli standard per Internet e quelli standard industriali.

Gli utenti hanno inoltre la possibilità di scegliere la velocità che preferiscono tra 10, 100 Mbps e 1 Gbp e anche la diversa architettura del network, scegliendo tra fibra, rame e Wireless. Un altro vantaggio importante di Ethernet/IP è che questo può teoricamente connettere un numero infinito di nodi point to point, dando così agli utenti una libertà illimitata nel progettare il proprio network secondo le proprie necessità.

In genere quindi un Ethernet/IP viene configurato usando dei segmenti di network punto a punto con una configurazione a stella. Al centro ritroviamo una interconnessione operata da dispositivi switch Ethernet Layer 2 e Layer 3, che possono connettere infiniti nodi.

Originariamente, la rete Ethernet poteva operare soltanto in modalità half-duplex, vale a dire che le informazioni potevano essere trasmesse e ricevute in tempi diversi e non contemporaneamente. Attualmente invece essa funziona con modalità full-duplex, andando a trasmettere e ricevere in contemporanea. In questo modo si guadagna tempo prezioso, che nell’ambito del settori industriale e manifatturiero è fondamentale.

Parlando anche qui dei frame e dei pacchetti dati, vediamo che anche in questo caso c’è un indirizzo MAC unico che viene dato dal costruttore del prodotto. Un singolo frame di Ethernet/IP può essere costituito da più di 1500 Byte, il cui controllo avviene in tempo reale mentre i dati stessi vengono immagazzinati. Questo permette di rendere la tecnologia Ethernet/IP sempre più veloce e all’avanguardia, in grado di immagazzinare informazioni in dispositivi di sempre più piccole dimensioni e di più piccolo prezzo.

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