INTERNET - FILI, CAVI & WI-FI
Mi chiamo Tess Winlock
sono un'ingegnera del software in Google.
Vi pongo una domanda:
come fa una foto, un messaggio di testo o una email
ad essere trasmessa da un dispositivo ad un altro?
Non è magia,
è Internet!
Un sistema fisico e tangibile
costruito proprio per "spostare" questi dati.
Internet è simile al servizio postale,
ma le entità fisiche che vengono trasmesse
sono un po' diverse.
Al posto di scatole e buste,
Internet trasporta dati in formato binario.
I dati sono costituiti da bit.
Un bit può assumere un valore
tra due possibili opposti,
acceso o spento,
sì o no.
Usiamo tipicamente 1 per indicare "acceso",
e 0 con il significato di "spento".
Poiché i bit possono avere solo due stati possibili,
chiamiamo questa rappresentazione "codice binario".
Otto bit messi assieme costituiscono un byte.
Circa 1000 byte è un kilobyte (KB).
Circa 1000 kilobyte (KB) è un megabyte (MB).
Solitamente, per codificare un brano musicale
servono da tre a quattro megabyte.
Non è importante se si tratta di una foto,
un video o una canzone.
Tutto su Internet è rappresentato
e trasmesso sotto forma di bit.
Sono gli atomi dei dati,
ma non si inviano materialmente questi uni e zeri
da un luogo ad un altro,
da una persona ad un'altra.
Quindi, qual è l'entità fisica che viene realmente inviata
lungo i fili o mediante onde radio?
Bene, vediamo un esempio
di come gli esseri umani possano comunicare
mediante l'invio di un singolo bit da un luogo all'altro.
Supponiamo di accendere una lampadina per indicare 1
e di spegnerla per indicare 0
oppure possiamo usare un campanellino
o altri meccanismi simili come il codice Morse.
Questi metodi funzionano,
ma sono molto lenti, soggetti ad errori
e totalmente dipendente dagli esseri umani.
Ciò di cui abbiamo veramente bisogno è una macchina.
Nel corso della storia,
sono stati inventati molti sistemi
in grado di inviare dati binari
attraverso diversi mezzi fisici.
Oggi, inviamo fisicamente i bit
con l'elettricità, la luce e le onde radio.
Per inviare un bit sotto forma di elettricità,
immaginate due lampadine collegate da un filo di rame.
Se un operatore fornisce elettricità,
le lampadine si accendono.
Niente elettricità, nessuna luce.
Se gli operatori su entrambe le estremità
concordano che la luce accesa significhi 1
e luce spenta significhi 0,
abbiamo un sistema per inviare bit
da persona ad un'altra usando l'elettricità.
C'è però un problema:
se si dovessero inviare cinque zeri di seguito?
Come si potrebbe fare a contare il numero di zeri?
La soluzione è data dall'introduzione di un orologio.
Gli operatori potrebbero concordare
che il mittente invierà un bit ogni secondo,
così il destinatario potrà segnarsi ciò che vede ogni secondo.
Per inviare cinque 0 di fila,
basta spegnere luce e attendere cinque secondi.
La persona all'altra estremità della linea annoterà
uno 0 per ognuno dei cinque i secondi trascorsi.
E per l'1, si fa il contrario, si accende la luce.
Ovviamente, vorremmo inviare dati un po' più velocemente
di un bit ogni secondo,
quindi abbiamo bisogno di aumentare
la "larghezza di banda":
la massima capacità di trasmissione di un dispositivo.
La "larghezza di banda" si misura con il bit rate,
cioè il numero di bit
che si riescono ad inviare in un certo tempo
solitamente misurato in secondi.
Un altro aspetto che influenza la velocità è la "latenza",
ovvero, la quantità di tempo che impiega un bit
per "viaggiare" da un capo ad un altro della linea,
dalla sorgente al dispositivo richiedente.
Nell'analogia umana, un bit al secondo era già veloce,
e può essere difficile per un umano
starci dietro.
Ma noi vorremmo scaricare
una canzone di tre megabyte in tre secondi.
Circa 8,000,000 di bit per megabyte,
implica un bit rate di circa 8.000.000 di bit al secondo.
Ovviamente, gli esseri umani non sono in grado
di inviare o ricevere 8.000.000 di bit al secondo,
ma una macchina può riuscirci benissimo.
Ma ora c'è un'altra domanda:
che tipo di cavo usare
per inviare questi messaggi?
E quanto lontano possono andare questi segnali?
Con un cavo Ethernet,
come quelli che troviamo in casa, in ufficio o a scuola,
si possono misurare perdite di segnale
già dopo poche centinaia di metri.
Per poter usare Internet in tutto il mondo,
dobbiamo trovare un altro modo
per inviare bit su lunghe distanze.
Stiamo parlando di attraversare gli oceani!
Allora, cos'altro possiamo usare?
Ebbene, cosa si muove più velocemente
dell'elettricità attraverso un filo?
La luce!
Effettivamente possiamo inviare i bit come fasci di luce
utilizzando un cavo a fibre ottiche.
Un cavo in fibra ottica è un filo di vetro
progettato per riflettere la luce.
Quando si invia un fascio di luce lungo il cavo,
la luce rimbalza su e giù per tutta la sua lunghezza
fino a quando non viene ricevuto all'altra estremità.
Sfruttando diversi angoli di rimbalzo,
possiamo inviare più bit simultaneamente,
e tutti alla velocità della luce.
Quindi la fibra è davvero veloce,
e - cosa ancora più importante -
il segnale non si degrada sulle lunghe distanze.
In questo modo è possibile percorrere centinaia di chilometri
senza perdita di segnale.
Questo è il motivo per cui si usano cavi in fibra ottica
attraverso i fondali oceanici, per collegare i continenti.
Nel 2008 si ruppe un cavo nei pressi di Alessandria d'Egitto
e ciò interruppe la navigazione in rete
per la maggior parte dei paesi di Medio Oriente ed India.
Oggi diamo per scontata la presenza di Internet,
ma è un sistema fisico davvero fragile
e la fibra è efficientissima, ma anche molto costosa
e complessa da gestire.
Nella maggior parte delle applicazioni, troverai il cavo in rame,
ma come muoviamo i dati senza dei fili?
Come si fa a inviare dati in modalità wireless?
Solitamente, i dispositivi senza fili sfruttano segnali radio
per trasmettere i bit da un luogo all'altro.
Questi dispositivi devono tradurre gli 1 e gli 0
in onde radio di frequenze diverse.
I dispositivi riceventi eseguono il processo inverso,
convertendo nuovamente i bit in binario.
È così che la tecnologia wireless
ha permesso di collegare il nostro cellulare ad Internet,
ma un segnale radio non riesce ad andare tanto lontano
senza diventare completamente incomprensibile.
Questo è il motivo per cui non si riesce ad ascoltare
una stazione radio locale di Los Angeles
a Chicago.
Per quanto grandioso sia il wireless,
oggi ci si affida ancora molto alle connessioni via cavo.
Se siete in un bar e state usando il Wi-Fi,
i bit vengono inviati via radio ad un router,
ma poi vengono trasferiti su un cavo
per percorrere le lunghe distanze di Internet.
I metodi e mezzi fisici per inviare bit
potranno anche cambiare in futuro,
che si tratti di un segnale laser inviato tra satelliti
o di onde radio da palloni o droni,
ma la rappresentazione binaria dei dati che ne è alla base,
i protocolli per l'invio dei dati
e la ricezione di questi dati,
rimarranno più o meno analoghi.
Tutto su Internet:
parole, e-mail,
immagini, video di cuccioli,
tutto ciò è rappresentato da 1 e 0,
che vengono trasmessi mediante
impulsi elettronici,
fasci di luce, onde radio,
e da tanto, tanto amore.