Mario Baldi Pietro Nicoletti SWITCHED LAN. McGraw-Hill

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1 Telecomunicazioni

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3 Mario Baldi Pietro Nicoletti SWITCHED LAN McGraw-Hill Milano New York San Francisco Washington, D.C. Auckland Bogotà Lisbon London Madrid Mexico City Montreal New Delhi San Juan Singapore Sydney Tokyo Toronto

4 Copyright 2002 The McGraw-Hill Companies, srl Publishing Group Italia via Ripamonti, Milano McGraw-Hill A Division of the McGraw-Hill Companies I diritti di traduzione, di riproduzione, di memorizzazione elettronica e di adattamento totale e parziale con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie foto statiche) sono riservati per tutti i paesi. Ogni cura è stata posta nella creazione, realizzazione, verifica e documentazione dei programmi contenuti in questo libro, tuttavia, né l Autore né The McGraw-Hill Companies, srl possono assumersi alcuna responsabilità derivante dall implementazione dei programmi stessi, né possono fornire alcuna garanzia sulle prestazioni o sui risultati ottenibili dall utilizzo dei programmi. Lo stesso dicasi per ogni persona o società coinvolta nella creazione, nella produzione e nella distribuzione di questo libro. Nomi e marchi citati nel testo sono generalmente depositati o registrati dalle rispettive case produttrici. Editor: Paolo Roncoroni Consulenza scientifica: Achille Pattavina Realizzazione: Alberto Portalupi, Magenta (MI) Grafica di copertina: Paolo Diesis Realizzazione print on demand: Ilovebooks, Fara Gera d Adda (BG) Stampa: Prontostampa, Fara Gera d Adda (BG) Printed in Italy ISBN

5 A Carlo e a Yann, da un figlio riconoscente e un padre molto fortunato Mario Baldi Al nonno Dan e ai figli Gabriele e Andrea Pietro Nicoletti

6 Gli autori rivolgono un particolare ringraziamento a Dante Malagrinò, Tony Jeffree, Valter Balzani e Davide Bianchini per il supporto nel reperire infomazioni utili alla stesura di questo libro.

7 Indice Capitolo 1 Introduzione 1 Capitolo 2 Le reti Ethernet e IEEE Il progetto IEEE Protocolli di livello MAC Indirizzi Ethernet e IEEE Algoritmo di arbitraggio Gestione delle collisioni Collisioni non rilevate Limiti di dimensione della rete Formato dei pacchetti IEEE e Ethernet: il ritorno alle origini Livello fisico Modalità full-duplex IEEE 802.2: Logical Link Control Ripetitori Princìpi di funzionamento Effetti collaterali Gestione delle collisioni 30 Capitolo 3 Ethernet ad alta velocità Fast Ethernet IEEE 802.3u Vincoli sulla dimensione della rete Livello fisico Autonegoziazione 40

8 VIIIMMIndice 3.2 Gigabit Ethernet IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Vincoli sulla dimensione della rete Livello fisico Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae Ethernet entra nel mondo delle reti metropolitane 49 e geografiche Il livello fisico 52 Capitolo 4 Il trasparent bridging e lo spanning tree protocol Architettura dei bridge Il processo di bridging Il filtering database Inoltro dei pacchetti Il processo di spanning tree Elezione del root bridge Selezione della root port Selezione della designated port Cambiamenti di topologia Stato delle porte e transizioni dello spanning tree Parametri e timer principali Taratura fine dei timer dello spanning tree Rapid Spanning Tree Nuovi ruoli delle porte Simbologia Come opera il RSTP Cambiamenti di topologia e rimozione rapida 96 delle entry dal database Parametri e timer dello RSTP RSTP e compatibilità con STP Rapidità di convergenza del RSTP e considerazioni 101 conclusive Capitolo 5 VLAN: reti locali virtuali VLAN intra-switch VLAN inter-switch Definizione delle porte Configurazione di VLAN sugli switch Lo standard IEEE 802.1Q Associazione delle VLAN Il formato dei pacchetti tagged Tipi di apparato Tipi di porte e collegamenti GVRP Modalità di configurazione delle porte trunk previste 119 dallo standard IEEE 802.1Q Tipi di bridge e switch: SVL e IVL 120

9 IndiceMMIX VLAN e spanning tree protocol IEEE 802.1D Lo standard IEEE 802.1V Scalabilità del protocollo spanning tree Spanning tree multipli La proposta di standard IEEE P802.1s 129 Capitolo 6 Il livello rete dell architettura TCP/IP Il protocollo IP I pacchetti IP Indirizzamento Inoltro dei pacchetti Configurazione degli host I protocolli di routing Routing dinamico Architettura di routing in Internet Routing Information Protocol (RIP) Internal Gateway Routing Protocol (IGRP) Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) Open Shortest Path First (OSPF) Border Gateway Protocol (BGP) Il multicast IP Indirizzi IP multicast e inoltro di pacchetti multicast Internet Group Management Protocol (IGMP) Protocolli di routing multicast 177 Capitolo 7 I protocolli di trasporto e di servizio della famiglia TCP/IP I protocolli di livello trasporto e il concetto di porta Transmission Control Protocol (TCP) Intestazione L apertura e la chiusura delle connessioni Controllo di errore, flusso e congestione User Datagram Protocol (UDP) Diagnostica delle reti IP: ICMP Il programma diagnostico ping Il programma diagnostico traceroute La risoluzione dei nomi: DNS La configurazione dinamica degli host: DHCP Ridondanza del default gateway: HSRP e VRRP Hot Standby Routing Protocol (HSRP) Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) HSRP e VRRP su reti switched 225

10 XMMIndice Capitolo 8 Funzionalità avanzate degli switch di livello Architettura degli switch La switching fabric Speedup e memorizzazione delle trame La priorità di traffico Problematiche legate al ritardo Le priorità IEEE 802.1p Le funzionalità degli switch IEEE 802.1p Full Duplex Il controllo di flusso e lo standard IEEE 802.3x L origine della congestione Gli effetti della congestione Meccanismi di base del controllo di flusso IEEE 802.3x Abilitazione del controllo di flusso e negoziazione 246 dei parametri operativi Controllo di flusso tra stazioni Controllo di flusso tra stazione e commutatore IEEE 802.3x e i commutatori commerciali Controllo di flusso tra commutatori Come affrontare la congestione Aggregazione di porte e standard IEEE 802.3ad Link Aggregation Control Protocol Identificazione di un gruppo di aggregazione Funzioni del Link Aggregation Sublayer Aggregazione e spanning tree Come applicare efficacemente l aggregazione 268 IEEE 802.3ad 8.6 IGMP Snooping 268 Capitolo 9 La progettazione di reti Switched Ethernet Progettazione per l affidabilità Il rispetto dei limiti degli standard La progettazione delle dorsali in fibra ottica La scelta degli apparati di rete Progettazione per le prestazioni Il centro della rete Le stazioni Segment switching Progettazione per la riservatezza dei dati Progettazione per la tolleranza ai guasti Ridondanza di dorsale Ridondanza sull interfaccia di rete Stazione duale o tandem e sistemi cluster Reti di comprensorio Caso di studio: comprensorio della sede dell Alenia 294 Spazio S.p.A. a Torino 9.7 Reti metropolitane 295

11 IndiceMMXI Capitolo 10 Multi-layer switch: commutazione hardware 301 a vari livelli 10.1 Layer 3 switch Motivazioni I passi intermedi Architettura e prestazioni dei layer 3 switch I prodotti commerciali Layer 3 switch ed evoluzione della rete Layer 4 Switch Layer 7 Switch Il bilanciamento di carico sui server Funzionalità di base Terminazione delle connessioni Funzionalità avanzate Content Delivery Network Progettazione di rete con layer 3 switch e layer 4 switch Rete di edificio senza requisiti di tolleranza ai guasti Rete di edificio con maglie Reti di edificio di grandi dimensioni Reti di comprensorio Caso di studio: la rete della sede di Ingegneria del 351 Politecnico di Torino Capitolo 11 Gestione di rete e ricerca guasti La gestione di rete: SNMP Management Information Base Gli identificatori degli oggetti Il protocollo di interazione Lo stato delle reti: RMON L approccio ai guasti nelle reti Statistiche e tipi di errori previsti dallo standard 362 IEEE Analizzatori di protocollo Cause più ricorrenti di problemi di rete Casi di guasti affrontati dagli autori del libro 379 Appendice A Prospetti riassuntivi degli standard IEEE A.1 IEEE A.2 IEEE Appendice B Crossover: incrocio delle coppie 385 Bibliografia 391 Indice analitico 397