RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

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1 RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2

3 Lezione 21 Gli switch di livello Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 3

4 Lezione 21: indice degli argomenti Introduzione agli switch di livello 2 Switch Ethernet Esempi di impiego degli switch di livello 2 Collegamenti LAN full-duplex Virtual LAN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 4

5 Gli switch di livello Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 5

6 Gli switch di livello 2 Sono i primi nati, inizialmente soltanto Ethernet Sono bridge multiporta ad alte prestazioni con funzionalità di inoltro dei pacchetti realizzate in hardware Utilizzati al posto dei repeater e dei bridge La velocità interna è molto superiore a quella della singola porta più trasmissioni in contemporanea 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 6

7 Architettura di un bridge CPU general purpose Bridge Processing Porta 2 LAN 2 LAN 1 Porta 1 filtering database memoria RAM 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 7

8 Architettura di uno switch CPU + RAM LAN 1 LAN 2 LAN interface card filtering LAN database interface card matrice di commutazione LAN interface card LAN n local forwarding table ASIC 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 8

9 Switch ATM Attenzione: i commutatori di celle di ATM si chiamano switch Sono sostanzialmente differenti dagli switch delle reti locali 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 9

10 Inoltro dei pacchetti Ethernet Store-and-forward il pacchetto viene ricevuto interamente e poi ritrasmesso meccanismo utilizzato dai bridge e previsto dallo standard IEEE 802.1D 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 10

11 Inoltro dei pacchetti Ethernet Cut through o on-the-fly switching la decisione di inoltro viene presa durante il transito del pacchetto nello switch (non appena viene letto il campo DSAP) il pacchetto viene inoltrato mentre sta ancora arrivando Fragment free: prima di iniziare a ritrasmettere il pacchetto si aspetta comunque un tempo pari alla collision window 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 11

12 Cut-through Switching I tempi di latenza sono molto bassi (10 60 µs) Non funziona se: sono presenti porte con MAC o velocità differente la porta di destinazione è occupata il pacchetto è broadcast o multicast In questi casi: store-and-forward Per pacchetti corti il vantaggio è minimo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 12

13 Impiego degli switch 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 13

14 Applicazioni peer-to-peer Flussi di traffico prevalentemente tra coppie di stazioni disgiunte switch 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 14

15 Applicazioni peer-to-peer Flussi di traffico prevalentemente tra coppie di stazioni disgiunte in questo caso lo switch opera in modalità store-and forward switch 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 15

16 Applicazioni client-server Normalmente si impiegano switch con connessioni a velocità diverse switch 100 Mb/s 10 Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 16

17 Dorsali switch switch dorsale a 100 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 17

18 Impiego nelle dorsali La topologia stellare del cablaggio strutturato porta al concetto di collapsed backbone dorsale Ethernet 10BASE-5 collapsed backbone switch 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 18

19 Esempio HUB o switch (centro stella di piano) HUB o switch (centro stella di piano) HUB o switch (centro stella di piano) 10 o 100 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s switch (centro stella di edificio) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 19

20 Fault tolerance switch (centro stella di edificio) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 20

21 Ethernet full-duplex 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 21

22 Switch e protocolli MAC I protocolli MAC sono half-duplex: trasmette una sola stazione alla volta Lo switching ridimensiona il ruolo del mezzo fisico condiviso e quindi dei protocolli MAC Spesso il mezzo trasmissivo diventa punto-punto switch-switch switch-stazione 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 22

23 Switch e protocolli MAC I mezzi trasmissivi punto-punto possono essere full-duplex: entrambe le stazioni possono trasmettere contemporaneamente le trasmissioni avvengono su canali fisici diversi 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 23

24 Ethernet full-duplex Normalmente utilizzata per le dorsali: Necessita di particolari transceiver in cui si disabilita il protocollo MAC e non viene rilevata la collisione La distanza tra due stazioni full-duplex dipende solo dalle caratteristiche del mezzo trasmissivo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 24

25 Virtual LAN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 25

26 Virtual LAN (VLAN) Sfruttano le capacità di inoltro intelligente dei pacchetti da parte degli switch Permettono di costruire su un unica infrastruttura fisica più LAN logicamente separate 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 26

27 Virtual LAN (VLAN) VLAN switch VLAN switch VLAN switch VLAN switch VLAN #1 VLAN #2 VLAN # Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 27

28 Vantaggi delle VLAN Limitano il traffico broadcast all interno di una singola VLAN Permettono la progettazione logica della rete indipendentemente dalla dislocazione fisica delle stazioni Aumentano il livello di sicurezza della rete confinando il traffico interno di ogni VLAN alle sole stazioni appartenenti ad essa 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 28

29 IEEE 802.1q Standard per VLAN Standard for Virtual Bridged Local Area Network arrivato in ritardo rispetto alle soluzioni dei costruttori Per sfruttare appieno le potenzialità delle VLAN è necessario ricorrere a soluzioni proprietarie 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 29

30 Criteri di appartenenza alle VLAN Determinano l appartenenza di una stazione e/o dei pacchetti ad una determinata VLAN Si dividono in statici dinamici 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 30

31 Criteri di appartenenza alle VLAN Statici È DI FONDAMENTALE per porta IMPORTANZA IL SOFTWARE DI GESTIONE Dinamici per indirizzo MAC per protocollo per indirizzo di livello 3 per indirizzo multicast policy-based (per applicazione, per utente, ecc.) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 31

32 VLAN per porta Problematico collegare server condivisi da più VLAN Non supporta la mobilità né criteri di livello superiore VLAN A VLAN A access links VLAN B VLAN-aware bridge trunk link VLAN-aware bridge access links VLAN B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 32

33 VLAN per indirizzo MAC Ad ogni VLAN è assegnata, in fase di configurazione, la lista degli indirizzi MAC che vi appartengono configurazione costosa inserimento di nuovi nodi non automatico supporto automatico della mobilità delle stazioni Consente l utilizzo di HUB tra gli switch e le stazioni 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 33

34 VLAN per protocollo La scelta della VLAN in cui inoltrare il pacchetto è determinata dal protocollo (es. LAT, DECnet, AppleTalk, NetBIOS, ecc.), ricavato osservando il pacchetto stesso non richiede configurazione delle stazioni permette di selezionare il traffico in base ai servizi non risolve il problema del broadcast per i protocolli che ne generano in quantità significativa 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 34

35 VLAN per indirizzo di livello 3 La scelta della VLAN in cui inoltrare il pacchetto è determinata dalla subnet IP o dal numero di rete IPX ricavati osservando la PDU di livello 3 trasportata dal pacchetto configurazione automatica (a partire dalla configurazione IP) limitato supporto automatico della mobilità delle stazioni utilizzo limitato ai protocolli supportati 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 35

36 VLAN per indirizzo multicast L appartenenza ad una determinata VLAN dipende, per il mittente, dall indirizzo multicast di destinazione del pacchetto, per il destinatario dalle porte fisiche, indirizzi MAC o sottoreti IP configurati per ricevere il servizio permette di confinare il traffico di applicazioni multicast, importante nel caso della multimedialità i server possono appartenere a più VLAN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 36

37 VLAN per applicazione La scelta della VLAN in cui confinare il pacchetto è determinata dai protocolli di livello superiore al trasporto Permette funzionalità completamente definite dall utente 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 37

38 VLAN in base all utente Al login l utente viene autenticato da un server, che comunica agli switch l appartenenza della stazione da cui si è collegato ad una specifica VLAN elevata sicurezza flessibilità nella configurazione pieno supporto della mobilità degli utenti 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 38

39 Etichettatura dei pacchetti Serve per determinare come lo switch deve comportarsi per l inoltro di un pacchetto ricevuto Etichettatura implicita ogni switch conosce e applica le regole stabilite per la configurazione delle VLAN Etichettatura esplicita ad ogni pacchetto è aggiunta un etichetta che lo definisce appartenente ad una data VLAN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 39

40 Distribuzione delle informazioni di stazione di management configurazione tra gli switch IN OGNI CASO SERVE UN PROTOCOLLO: PROPRIETARIO OPPURE 802.1P configuration server 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 40

41 Software di gestione Software di gestione determinante per le funzionalità e l utilizzabilità dei prodotti elemento cruciale nel troubleshooting deve permettere una vista della rete sia fisica che logica Implementato con interfacce grafiche su workstation Approccio tipicamente drag & drop 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 41

42 Comunicazione diretta tra VLAN Attraverso router (approccio classico) Senza attraversare un router funzionalità di routing negli switch apprendimento automatico delle tabelle di routing 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 42

43 Lezione 21: riepilogo Introduzione agli switch Switch Ethernet Esempi di impiego degli switch di livello 2 Collegamenti LAN full-duplex Virtual LAN 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 43

44 Reti di Computer Bibliografia Parte del capitolo 4 Libro Reti locali: dal cablaggio all internetworking contenuto nel CD-ROM omonimo Capitolo Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 44

45 Come contattare il prof. Montessoro Telefono: Fax: URL: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 45