Wi-Fi: dalle onde radio ai video sui social

Vi siete mai chiesti come fa un video dei gattini su YouTube o da una foto di un influencer sui social a passare da un PC all’altro senza nessun cavo, tramite la tecnologia Wi-Fi? Si tratta di un percorso molto lungo, fatto di tanti diversi step. Internet infatti è basato sul ben noto modello ISO/OSI, questo semplice set di regole ha permesso di creare la più grande e scalabile infrastruttura mai creata.

Il modello ISO/OSI

Il modello ISO/OSI permette a due dispositivi di comunicare. Lo standard è stato pensato in modo fortemente modulare ed è organizzato in 7 livelli (Fisico, Data Link, Rete, Trasmissione, Sessione, Presentazione, Applicazione). Ogni volta che vogliamo utilizzare la rete i nostri dati devono scalare tutta la pila, dal livello Applicazione a quello Fisico e qui finalmente possono essere inviati fisicamente ad un altro dispositivo.

Questa modularità ha permesso di scalare ed estendere praticamente all’infinito le potenzialità, creando un rete che connette miliardi di dispositivi. Una delle strutture artificiali più complesse in assoluto, assieme ai microchip. Ho sempre trovato la rete qualcosa di estremamente affascinante proprio per questo. Per ottenere tutto questo è bastato definire delle semplice e precise regole di comunicazione tra livelli adiacenti. E questo la dice lunga anche se quanto la comunicazione sia importante. Ci sono molti modi di conoscere delle curiosità sulla rete di Internet, ad esempio Router Ctrl. In questo articolo ci concentreremo sui primi 3 livelli.

Il livello di rete: il mistero dell’indirizzo IP

L’indirizzo IP è famosissimo. Ma che cos’è e come si inserisce nel protocollo di rete? L’indirizzo IP è un codice univoco che identifica un dispositivo nella rete. Ma non è un semplice codice casuale. Infatti è costruito in modo da indicare la posizione del dispositivo nella rete, così da guidare i pacchetti all’interno dell’infrastruttura. L’indirizzo IP viene letto dai router e in base alle informazioni contenute in esse, re-indirizzano i pacchetti da un nodo di rete all’altro in modo da raggiungere la destinazione. Il nome IP deriva da “Internet Protocol” e contiene una serie di regole proprio per gestire l’instradamento dei pacchetti nella rete. In realtà l’indirizzo IP è sol una parte (importante) del protocollo. Esso infatti permette di scambiare tante informazioni per evitare che il pacchetto si perda e per ricostruire il video del gattino originale che è stato spaccato in tanti pacchetti nel frattempo.

Il livello Data Link: questo sconosciuto

Il livello Data Link è quello un po’ più oscuro. Fa da collante tra il livello fisico e quello di rete. In sostanza permette di identificare un qualsiasi hardware all’interno di una rete locale, ovvero di una rete di dispositivi fisicamente connessio da un caso o tramite Wi-Fi. I protocolli del livello Data Link consentono di capire se un dispositivo è disponibile tramite un collegamento fisico. Si occupa anche del controllo degli errori di trasmissione.

Come vi aspettate che vengano trasmessi i pacchetti? Chissà quale complicata regola di sincronizzazione sta dietro alla gestione di milioni di pacchetti ogni secondo. Nessuna. Si prova. Se il pacchetto arriva, ok. Se non arriva, si riprova. Tutto qui! Questa banalità è il controllo di errore più efficacie ed è tutt’ora utilizzato.

Il livello Fisico: ecco il Wi-Fi

Ma come vengono inviati i dati fisicamente? Allora. Essenzialmente il pacchetto viene trasmetto bit per bit tramite una modulazione di segnale. Essenzialmente viene creata un’onda – può essere elettromagnetica nel caso del Wi-Fi o elettrica nel caso di un cavo – detta portante alla quale viene applicata una seconda onda, detta modulante. La seconda modifica le caratteristiche della prima e quindi e possibile imprimere delle informazioni in essa. La più banale è la modulazione in ampiezza dove un bit 1 è rappresentato un picco dell’onda, mentre lo 0 è un minimo dell’onda. Oggi esistono tecniche di modulazione che permettono di inviare anche più bit insieme.

Il livello fisico si occupa di gestire questi aspetti. Ci sono dei dispositivi detti modulatori che trasmettono i dati e demodulatori che leggono i dati dalle onde. Il MODEM si chiama così perché non è altro che un MOdulatore-DEModulatore. Si tratta quindi di un dispositivo in grado di parlare la lingua del protocollo del livello fisico. Di fatto sono dei chip specializzati nel fare questo. Non sono in genere programmabili perché servono altissime prestazioni e quindi elettronica specializzata. Quando un nuovo standard Wi-Fi viene rilasciato, molto spesso si tratta di una nuovo tipo di modulazione per poter inviare più dati. E quindi dobbiamo cambiare fisicamente i nostri dispositivi.

Il Wi-Fi

Il Wi-Fi usa come mezzo per la trasmissione le onde elettromagnetiche. Si tratta di variazioni nel campo elettromagnetico. Si ottengono facendo passare una corrente variabile all’interno di un conduttore. In pratica l’antenna non è altro che un filo di rame attraversato da una corrente ad una certa frequenza. La oscillazione si propagano nello spazio e possono essere rilevate per induzione elettromagnetica in un qualsiasi conduttore. Generano infatti delle piccolissime correnti delle stessa frequenza della generatrice. Il Wi-Fi permette quindi di trasmettere la frequenza da una antenna all’altra, senza bisogno di connettere fisicamente le antenne.

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