🚀 Come progettare una rete Ethernet domestica Multi-Gigabit

Le connessioni Internet da 2,5, 5 e 10 Gbps stanno rendendo le reti Multi-Gigabit sempre più interessanti anche in casa.

Ma avere una connessione Internet da 10 Gbps non significa automaticamente avere una rete domestica capace di trasferire 10 Gbps.

Lo stesso vale per un NAS 10G.

Basta una sola porta Gigabit nel percorso per limitare quel collegamento a circa 1 Gbps.

🚀 Cosa significa Multi-Gigabit?

Con Multi-Gigabit possiamo indicare una rete Ethernet capace di utilizzare velocità superiori al classico Gigabit Ethernet.

Non significa però che tutta la LAN debba necessariamente funzionare alla stessa velocità.

Una buona rete domestica può tranquillamente mescolare:

• porte 1G;
• porte 2.5G;
• uplink 10G;
• Wi-Fi;
• dispositivi IoT a velocità molto inferiori.

Prima domanda: cosa vuoi rendere più veloce?

Prima di acquistare qualsiasi switch, conviene capire quali sono i flussi importanti.

Potremmo voler accelerare:

• Internet → PC;
• PC → NAS;
• NAS → più PC;
• router → switch;
• switch → switch;
• access point Wi-Fi → LAN;
• server → client;
• backup tra dispositivi.

🔗 Il concetto di collo di bottiglia

Ogni trasferimento attraversa una catena di dispositivi e collegamenti.

La velocità reale non può superare la capacità del componente più lento presente nel percorso.

Il metodo corretto: seguire il percorso dei dati

Supponiamo di voler ottenere più di 1 Gbps tra PC e NAS.

Dobbiamo controllare:

• scheda Ethernet del PC;
• porta dello switch;
• uplink eventualmente attraversati;
• porta Ethernet del NAS;
• cavo;
• prestazioni dello storage.

Se uno solo di questi elementi non è sufficientemente veloce, diventa il limite del trasferimento.

Una rete domestica non deve essere tutta 10G

Uno degli errori più costosi è pensare:

“Voglio una rete 10G, quindi ogni porta deve essere 10G.”

Nella maggior parte delle abitazioni non serve.

Una progettazione molto più razionale può usare:

• 10G per backbone e NAS;
• 2.5G per PC e access point;
• 1G per TV, console e dispositivi secondari.

🏠 Esempio di rete Multi-Gigabit domestica

Il router: attenzione al numero di porte Multi-Gig

Un router può essere pubblicizzato come:

“10 Gigabit”

ma questo non significa necessariamente che tutte le sue porte siano 10G.

Potrebbe avere:

• 1 porta WAN 10G;
• 1 porta LAN 10G;
• 4 porte LAN 1G;

oppure:

• WAN/LAN 10G configurabile;
• porte 2.5G;
• porte Gigabit;

Lo switch è il cuore della LAN

In una rete con molti dispositivi, lo switch diventa il punto centrale della distribuzione Ethernet.

Per una rete domestica Multi-Gigabit potremmo scegliere:

• switch completamente 2.5G;
• switch 2.5G con uplink 10G;
• switch misto 1G/2.5G/10G;
• switch completamente 10G.

Perché 2.5G + uplink 10G è una configurazione interessante?

Immaginiamo uno switch con:

• 8 porte 2.5G;
• 2 porte 10G.

Le porte 2.5G possono servire PC, access point e altri dispositivi.

Le porte 10G possono invece essere utilizzate per:

• NAS;
• router;
• secondo switch;
• server.

In questo modo più client 2.5G possono condividere un uplink con capacità superiore.

💾 NAS: quando ha senso il 10G

Un NAS è uno dei dispositivi che può beneficiare maggiormente di una connessione 10G.

Ma la porta Ethernet non è l’unico elemento da considerare.

Le prestazioni dipendono anche da:

• CPU del NAS;
• numero di dischi;
• RAID;
• SSD o HDD;
• cache;
• protocollo utilizzato;
• prestazioni del client.

Quanto deve essere veloce lo storage?

Possiamo fare una conversione approssimativa tra bit al secondo e byte al secondo.

Questi valori sono teorici.

Nella realtà protocollo, overhead, hardware e storage riducono il throughput applicativo.

2.5G può essere sufficiente per moltissimi PC

Una porta 2.5G offre già un aumento importante rispetto a 1G.

Inoltre, 2.5G è particolarmente interessante perché può spesso essere utilizzato sul cablaggio esistente in condizioni adeguate.

Per:

• PC domestici;
• gaming PC;
• access point;
• piccoli NAS;
• workstation non estreme;

può rappresentare un ottimo compromesso.

Quando scegliere 10G?

Il 10G diventa particolarmente interessante per:

• NAS ad alte prestazioni;
• server;
• workstation;
• editing video direttamente da storage di rete;
• backup molto grandi;
• uplink tra switch;
• backbone della rete.

🔌 Quali cavi usare?

Non bisogna automaticamente sostituire tutto il cablaggio solo perché vogliamo passare al Multi-Gigabit.

La categoria, la lunghezza, la qualità del cavo e l’installazione sono tutti elementi importanti.

Non dimenticare prese, patch panel e keystone

Il collegamento Ethernet non è formato soltanto dal cavo che attraversa il muro.

Il canale completo può comprendere:

• patch cord;
• presa RJ45;
• keystone;
• cavo permanente;
• patch panel;
• secondo patch cord.

Una terminazione eseguita male può impedire la corretta negoziazione delle velocità più elevate.

📡 Wi-Fi 6E e Wi-Fi 7 rendono importante il 2.5G

Un access point moderno può avere una capacità wireless aggregata superiore a 1 Gbps.

Se viene collegato allo switch con una porta Gigabit, l’uplink cablato può diventare il collo di bottiglia.

Per questo molti access point moderni utilizzano:

• 2.5 GbE;
• 5 GbE;
• 10 GbE nei modelli più evoluti.

Attenzione: la velocità Wi-Fi non equivale al throughput reale

Le velocità indicate nelle specifiche Wi-Fi non devono essere interpretate come throughput applicativo garantito.

La velocità reale dipende da:

• client;
• numero di stream;
• larghezza del canale;
• segnale;
• interferenze;
• distanza;
• protocollo;
• overhead radio.

Un uplink 2.5G può comunque essere utile per evitare un limite cablato troppo basso quando più client utilizzano l’AP.

Serve davvero Internet 10G per avere una LAN 10G?

Assolutamente no.

LAN e connessione Internet sono due cose differenti.

Potresti avere:

• Internet 1 Gbps;
• PC 10G;
• NAS 10G;
• switch 10G.

Il PC potrebbe trasferire dati verso il NAS a velocità molto superiori a 1 Gbps, mentre Internet resterebbe limitata alla velocità della connessione WAN.

E se invece ho Internet 10G?

Per superare 1 Gbps con un singolo dispositivo dobbiamo avere un percorso adeguato dal router fino al client.

Ad esempio:

• WAN 10G;
• router capace di instradare il traffico necessario;
• LAN 10G;
• switch 10G o Multi-Gig;
• PC 2.5G/5G/10G;
• cablaggio adeguato.

Le porte 10G bastano? No: conta anche il router

Un dispositivo può avere interfacce Ethernet 10G senza riuscire necessariamente a instradare 10 Gbps di traffico in ogni condizione.

Bisogna considerare:

• CPU;
• NAT;
• firewall;
• PPPoE;
• QoS;
• IDS/IPS;
• VPN;
• accelerazione hardware.

RJ45 oppure fibra/SFP+ per il 10G?

Una rete 10G può utilizzare diversi tipi di collegamento.

Tra i più comuni:

• 10GBASE-T su rame RJ45;
• SFP+ con DAC;
• SFP+ con moduli ottici e fibra.

Perché gli switch 10G possono scaldare?

Le interfacce 10GBASE-T richiedono più elaborazione rispetto alle normali porte Gigabit.

Per questo alcuni switch 10G:

• consumano di più;
• producono più calore;
• utilizzano ventole;
• richiedono buona ventilazione.

In ambiente domestico, rumore e consumo sono aspetti da considerare.

Tre possibili configurazioni domestiche

La soluzione ibrida è spesso la migliore

Per una casa, la configurazione più razionale non è necessariamente quella più veloce su ogni singola porta.

Una struttura come:

10G backbone + 2.5G client + 1G dispositivi secondari

può offrire prestazioni molto elevate senza moltiplicare inutilmente costi, consumi e calore.

🛠️ Come progettare la rete passo dopo passo

Come testare correttamente una rete Multi-Gigabit

Uno speedtest Internet non è sufficiente per verificare le prestazioni della LAN.

Per testare il percorso Ethernet è molto più utile generare traffico tra due dispositivi della rete locale.

Uno strumento come iperf3 permette di verificare:

• throughput TCP;
• più flussi paralleli;
• prestazioni tra due host;
• eventuali limiti del percorso.

Non usare il trasferimento di un file come unico benchmark

Copiare un file tra PC e NAS misura contemporaneamente:

• rete;
• storage sorgente;
• storage destinazione;
• filesystem;
• protocollo;
• CPU.

Se vuoi capire quanto è veloce la rete Ethernet, conviene prima isolarla con un benchmark di rete.

Errori comuni nella progettazione

• Comprare un router 10G e collegarlo a uno switch 1G.
• Guardare solo la velocità della WAN.
• Rendere 10G dispositivi che non ne hanno bisogno.
• Dimenticare l’uplink tra due switch.
• Usare un NAS 10G con storage troppo lento.
• Ignorare la velocità della scheda Ethernet del PC.
• Confondere velocità Wi-Fi dichiarata e throughput reale.
• Usare cavi o terminazioni problematiche.
• Testare la LAN esclusivamente con uno speedtest Internet.
• Ignorare consumi e temperature degli apparati 10G.

Come rendere la rete aggiornabile in futuro

Una buona progettazione non deve soltanto soddisfare le esigenze attuali.

Può essere utile predisporre:

• cablaggio Cat 6A nei nuovi impianti;
• spazio nel quadro/rack;
• porte SFP+ disponibili;
• uplink 10G;
• patch panel adeguato;
• canaline abbastanza grandi;
• punti Ethernet vicino agli access point.

Devo comprare subito tutto?

No.

Una rete Multi-Gigabit può essere aggiornata gradualmente.

Ad esempio:

• prima cablaggio;
• poi switch 2.5G;
• poi NAS 10G;
• poi workstation 10G;
• infine backbone o router più veloce.

Una rete 10G consuma di più?

Generalmente l’hardware 10G può avere consumi superiori rispetto a dispositivi 1G o 2.5G, specialmente con molte porte 10GBASE-T.

In una rete domestica sempre accesa, conviene quindi valutare:

• consumo dello switch;
• numero di porte attive;
• ventole;
• temperatura;
• consumo dei transceiver;
• necessità reale del 10G.

Qual è una buona rete domestica oggi?

Non esiste una configurazione universale.

Per molti utenti evoluti, una rete composta da:

• backbone 10G;
• NAS 10G;
• PC principale 2.5G o 10G;
• access point 2.5G;
• client secondari 1G;

rappresenta una struttura molto equilibrata.