Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali

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1 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Per risolvere le problematiche di interconnessione delle reti è neccessario utilizzare appositi nodi di connessione che implementino funzioni in grado di trasferire l'informazione attraverso gli strati del modello OSI I repeater e gli hub replicano il segnale elettrico/ottico/radio da un segmento di mezzo fisico ad un'altro, lavorando a livello 1 1

2 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Esempio: La stazione A trasmette dati alla stazione B. L' hub replica il segnale elettrico sul tutte le porte attive comportandosi logicamente come un bus collassato. In questa configurazione i dati in transito sulla rete sono visibili a tutte le stazioni, si può perciò incorrere nel fenomeno dello sniffing dei dati da parte di intrusi o malintezionati 2

3 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Bridge e switch lavorano a livello 2 dell'osi, riconoscendo il MAC address delle interfacce di rete. Bridge e switch sono funzioni logiche dello stesso livello e replicano trame di dati (frame), ma operano in modo differente 3

4 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Esempio: La stazione A trasmette dati alla stazione B, contemporaneamente D può trasmette dai alla stazione C Lo switch opera una commutazione di circuito logica basandosi sul MAC address delle interfacce di rete. Offre vantaggi in termini di prestazioni e sicurezza. In questa configurazione è molto più difficile incorrere nello sniffing dei dati, gli switch migliori hanno mezzi per prevenire anche il MAC-address Spoofing 4

5 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Router e Switch di III livello conoscono il protocollo del livello di rete e sono in grado di instradare i pacchetti secondo apposite tabelle di routing. La configurazione e l'utilizzo di questi dispositivi richiede conoscenze approfondite nel campo dei protocolli di rete 5

6 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Il termine gateway non si rifà precisamente ad un dispositivo fisico ( hardware), ma si identifica più con una funzionalità generica che può essere compresa in dispositivi quali access point, router, o server di rete La caratteristica principale di un dispositivo con funzionalità gateway è quella di essere posizionato in un punto frontiera tra rete locale e il mondo esterno, sia esso internet o un'altra rete. Tutti i calcolatori della rete locale devono sapere qual'è il gateway per potere comunicare con altre reti Normalmente questa funzionalità è svolta da un apparato router 6

7 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Hub È il dispositivo di rete più semplice e meno costoso utilizzato per realizzare reti Ethernet in topologia a stella. Una rete realizzata con hub è più semplice ed economica rispetto ad un cablaggio realizzato su cavo coassiale, è inoltre di piu semplice manutenzione. Alcuni hub sono costruiti per collegare segmenti di mezzo fisico differenti, in questo caso incorporano anche funzionalità di bridge 7

8 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Switch Esteticamente può apparire molto simile o identico ad un dispositivo hub, ma è un centro stella più evoluto ed anche più costoso. Si differenzia per le funzioni logiche che implementa, grazie alla quali è in grado di ottimizzare la banda disponibile e rendere più sicuri i collegamenti 8

9 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Access Point Un Access Point (AP) è un dispositivo hardware per la realizzazione di reti locali in tecnologia wireless, possiede interfacce di rete wireless e Ethernet. È in grado di collegare molti dispositivi wireless quali PC portatili, Desktop PC, stampanti ad una infrastruttura di rete cablata. Molti access point, collegano in modo del tutto trasparente la rete cablata a quella wireless, in questo caso svolgono funzionalità di bridging Esistono sul mercato AP evoluti che implementano funzionalità di routing, di switch e di modem 9

10 Strumenti Hardware per la realizzazione di reti locali Router Ogni dispositivo con funzionalità di routing è definibile router. Normalmente viene impiegato per l'interconnessione della rete locale ad altre reti come Internet, può ad ogni modo essere impiegato per la gestione di reti locali complesse L' hardware può essere formato da un calcolatore appositamente installato come router oppure da hardware dedicato 10

11 Connettività di una LAN ad Internet Per connettere una LAN ad Internet è necessario disporre di una linea dati collegata ad un Internet Service Provider (ISP), di un router, di un modem Le principali linee dati disponibili attualmente si differenziano per velocità di collegamento, costi e funzionalità. di tipo telefonico: tecnologie PSTN e ISDN di tipo a pacchetto: tecnologie X.25, Frame Relay e ATM di tipo xdsl: tecnologie basate sull'utilizzo del doppino telefonico come mezzo trasmissivo, ma molto più evolute (es: ADSL) di tipo wireless (radio link): vengono utilizzate quando non è possibile realizzare altri tipi di collegamenti cablati per vincoli geografici o strutturali Esistono modem per tutte le tipologie di linee dati e il loro costo è legato alla velocità di trasmissione ed alla tipologia delle modulazioni 11

12 Installazione di una LAN Tecnologia cablata Descriviamo il collegamento e la configurazione di una rete locale LAN composta da 10 workstation tutte equipaggiate con schede di rete a 10/100 Mbit/s, uno switch 10/100 Mbit/s a 16 porte e cavi Cat/5 Enhanced per il collegamento delle stazioni e del server Un esempio del possibile layout di rete è mostrato in figura 12

13 Installazione di una LAN Tecnologia cablata Il collegamento switch / server può avvenire in una qualunque porta libera. Se il server è munito di interfaccia di rete Gigabit Ethernet è opportuno acquistare un dispositivo switch che supporti tale interfaccia. L'aggregato della banda (velocità) disponibile tra la somma del traffico generato da tutti i client e il server consentirà in questo caso prestazioni ottimali Dopo aver collegato i cavi di rete ed aver verificato che le luci relative ai collegamenti attivati siano accese, occorre effettuare qualche prova per accertarsi del funzionamento dei link. Innanzitutto le workstation devono essere accese e collegate, inoltre su di esse devono essere stati installati i driver di rete e i protocolli necessari In questo caso utilizziamo il protocollo IP (Internet Protocol ) ormai largamente difusso ed utilizzato in gran parte delle rete locali oltre che su Internet. Ad ogni macchina deve quindi essere stato assegnato un indirizzo IP appartenente alla stessa rete del server: nel nostro caso xxx. A questo punto dal server si possono provare i collegamenti con un comando comune a tutti i sistemi operativi: ping La risposta a questo comando sarà del tipo: PING ( ): 56 data bytes 64 bytes from : icmp_seq=0 ttl=64 time=0.2 ms 64 bytes from : icmp_seq=0 ttl=64 time=0.2 ms... ed indica il corretto funzionamento del collegamento tra il server e la macchina con l'ip specificato 13

14 Installazione di una LAN Tecnologia wireless L'installazione di una rete senza fili risulta più semplice e veloce rispetto ad una con tecnologia cablata Nell esempio abbiamo 10 PC tutti equipaggiati con schede di rete a 100 Mbit/s, uno switch 10/100 Mbit/ s 16 porte, i cavi Cat/5 per il collegamento delle stazioni e del server con lo switch Un esempio del possibile layout di rete è mostrato in figura 14

15 Installazione di una LAN Tecnologia wireless I bus disegnati in rosso ed in nero rappresentano rispettivamente i centrostella wireless e quello cablato che nel nostro caso sono concentrati e gestiti dall' Access Point L'AP fa in modo che gli utenti su una rete possano comunicare anche con quelli dell'altra in modo trasparente Per collegare i vari PC occorre munirli di interfaccia di rete wireless correttamente configurate, poi si procede come nel caso della rete cablata verificando la correttezza del set-up 15

16 Cablaggio Strutturato Il cablaggio è un'infrastruttura per la trasmissione di segnali all'interno di un edificio e/o tra più fabbricati di un campus. Si compone di un certo insieme di elementi passivi: cavi, connettori, prese terminali, pannelli di permutazione, cavi di raccordo 16

17 Cablaggio Strutturato 17

18 Cablaggio Strutturato Cablaggio orizzontale: è normalmente riferito ad un singolo piano di edificio 18

19 Cablaggio Strutturato Cablaggio verticale: è normalmente riferito al singolo edificio e interconnette distinti cablaggi orizzontali 19

20 Cablaggio Strutturato Cablaggio campus: interconnette tra loro diversi edifici 20

21 Cablaggio Strutturato Il cablaggio dell'infrastruttura è richiesto tipicamente con cavi UTP ( Unshielded Twisted Pair) Categoria 5 Enhanced. Anche se la tecnologia Ethernet più diffusa al momento è il Fast Ethernet (100Base-T) e per supportarla è sufficiente un cablaggio in UTP Categoria 5, la scelta di realizzare l'infrastruttura in Categoria 5 Enhanced è motivata dal fatto che quest'ultima supporta la tecnologia Gigabit Ethernet 1000Base-T. È importante quindi predisporre l'infrastruttura in modo scalabile rendendo disponibili cavi compatibili con le tecnologie in via di diffusione e che offrono migliori prestazioni Collegamenti dorsali: Negli edifici dove si richieda il cablaggio di collegamenti dorsali è opportuno prendere in considerazione la possibilità di predisporre la posa di due cavi anziché uno. La predisposizione può risultare utile in caso di guasto, oppure può essere utilizzata per incrementare la banda disponibile. Nel caso di dorsali che debbano sopportare un elevato traffico è inoltrepreferibile utilizzare per il cablaggio della dorsale la tecnologia in fibra anzicchè quella in rame 21

22 Cablaggio Strutturato Scegliere gli apparati di rete: hub e switch - La scelta degli apparati di rete richiede la conoscenza specifica delle loro funzionalità e dell'applicazione per cui andranno installati. Non è sufficiente quindi scegliere tra hub o switch per realizzare una buona infrastruttura Principali caratteristiche di un hub o switch per soluzioni di rete avanzate Funzionalità stackable. Per far sì che la soluzione di rete sia scalabile e che quindi sia possibile ampliare il numero di punti rete e di stazioni collegate è importante verificare che tra le caratteristiche degli apparati acquistati sia presente la funzione stackable. Questa funzione consente di accorpare in un unico dispositivo due dispositivi; ad esempio è possibile raggruppare uno switch a 24 porte con uno a 12 realizzando un dispositivo logico a 36 porte 10/100/1000 auto-sensing. I dispositivi che supportano queste funzionalità sono molto semplici da utilizzare. Le porte sono infatti auto-sensing e si settano automaticamente la velocità supportata dalla stazione che si collega alla presa di rete. Sarà cosi semplice gestire un ambiente eterogeneo con sistemi a 10, 100 o addirittura i più recenti 1000 Mbps Auto MDI/MDIX. La funzione Auto MDI ( Medium Dependent Interface)/MDIX ( Medium Dependent Interface Crossover) configura automaticamente la polarità delle porte, sarà indifferente collegare le stazioni con cavi 1:1 (diritti) o crosswire in modo del tutto trasparente. Funzionalità di management e SNMP ( Simple Network Management Protocol). Un hub o switchcon il supporto per il protocollo SNMP permettono il controllo remoto delle funzionalità del dispositivo, il controllo sul traffico e la generazione di allarmi in caso di guasto di porte o moduli. Queste funzionalità di management sono molto utili per monitorare il funzionamento dell'infrastruttura di rete, per scopi di analisi del traffico e manutenzione della rete MAC filtering. Alcuni dispositivi switch supportano caratteristiche interessanti come il MAC (Madium Access Control) filtering o sistemi per il MAC Intrusion Dection. Sono funzioni che sfruttano la conoscenza del MAC Address delle interfacce collegate per garantire una maggiore sicurezza in rete Supporto VLAN. Il supporto per la gestione delle Virtual LAN è una caratteristica importante da tenere in considerazione se si prevede di costruire un ambiente che preveda molto traffico tra gruppi di lavoro che si trovano in posizioni differenti dello stabile. Questa caratteristica può essere sfruttata per ottimizzare la banda disponibile Accorgimenti per la predisposizione e installazione di hub o switch - Per la predisposizione e l'installazione di hub e switch è necessario conoscere il tipo di applicazione che l'infrastruttura di rete dati realizza. In particolare è opportuno adottare alcuni accorgimenti utili nel casi sia prevista la centralizzazione delle risorse di calcolo con un sistema server. Il parametro fondamentale da prendere in considerazione in questo caso è l'aggregato della banda 22

23 Cablaggio Strutturato Esempio: Supponiamo di collegare 10 stazioni ad un sistema server e, che le stazioni accedano contemporaneamente al server generando traffico fino ad occupare tutta la banda disponibile sul loro singolo canale in una rete 10/100Mbps L'effetto previsto è quello di un sensibile aumento delle collisioni delle trame dati in transito 23

24 Cablaggio Strutturato Adottando uno switch al posto di un hub le prestazioni migliorano poiché il numero di collisioni diminuisce sensibilmente. Le trame infatti non vengono replicate su tutte le porte del dispositivo, ma trasmesse solo sulle porte dove si trovano le interfacce di rete a cui sono destinate 24

25 Cablaggio Strutturato Progressivamente, in funzione anche del protocollo di rete utilizzato, la banda disponibile per il collegamento con il server si riduce al totale della banda disponibile diviso il numero delle stazioni attive e collegate 100Mbps/11stazioni = circa 9Mbps per ogni collegamento (in realtà sono molto meno a causa dell' overhead di protocollo dei vari strati di rete e delle numerose collisioni) L'accorgimento è di predisporre il server con un collegamento di rete che corrisponda all'aggregato della banda prodotto dai singoli collegamenti client. Sarà allora opportuno predisporre uno switch 10/100/1000Mbps, equipaggiare le stazioni di lavoro con schede di rete 10/100Mbps e il server con una scheda 1000Mbps 25

26 Cablaggio Strutturato In questo modo ogni stazione client avrà a disposizione: 1000Mbps/ 10stazioni = 100Mbps cioè la massima banda teorica disponibile per ogni collegamento. Lo stesso ragionamento può essere facilmente applicato al collegamento in cascata di apparati hub e switch al fine di ottimizzare il flusso di dati sulla rete 26

27 Cablaggio Strutturato Scegliere apparati di rete wireless: Access Point (AP) - Per la scelta di apparati di rete wireless è necessario conoscere le principali caratteristiche degli standard , b e g Access Point: Un Access Point (AP) è un dispositivo con funzionalità di bridging tra una rete cablata su cavo e una rete wireless. Attraverso gli standard per il wireless Ethernet è possibile realizzare dei collegamenti di tipo Infrastructure, cioè predisposti con un infrastruttura centrale. La comunicazione tra le stazioni collegate è di tipo punto-multipunto e sfrutta il protocollo di accesso al mezzo CSMA/CA con ACK Eventualmente è anche possibile il collegamento ad-hoc dove le stazioni sono collegate tra loro, senza l'ausilio di un Access Point in tipologia peer-to-peer In entrambi i casi i dispositivi impiegati effettuano la trasmissione dei dati mezzo onde-radio, il bus logico che realizza la rete è quindi facilmente intercettabile rendendo meno sicuro il sistema 27

28 Cablaggio Strutturato Collegamento di tipo ad hoc Collegamento di tipo Infrastructure 28

29 Cablaggio Strutturato WEP Encryption - Per ovviare al problema della sicurezza gli standard prevedono la possibilità di crittografare i dati con il sistema WEP ( Wired Equivalent Privacy, ossia con grado di sicurezza equivalente alla rete cablata). In realtà sono ancora molte le discussioni sulla reale sicurezza del sistema, resta comunque il fatto che la possibilità di crittografare con tecnologia WEP sia una caratteristica fondamentale da ricercare in prodotto acquistato come Access Point MAC Address filtering - Un'altra caratteristica importante consiste nella possibilità di filtrare i MAC Address delle interfacce di rete che cercano di collegare l'infrastruttura. È un'altra caratteristica importante a garantire la sicurezza del proprio punto di accesso wireless Sistemi di autentica quali RADIUS ( Remote Authentication Dial-In User Service) o 802.1x - Nel predisporre un'infrastruttura wireless di ampie dimensioni e con un vasto numero di utenti previsti è inoltre opportuno prevedere un sistema di autentica centralizzato il grado di riconoscere e certificare l'identità della stazione prima di concedere l'accesso alla rete. È quindi bene verificare che l' Access Point supporti uno o più sistemi di autentica di rete 29

30 Esempio configurazione Access Point Vediamo ora un esempio di come è possibile configurare un Access Point (AP) per realizzare una rete con tecnologia wireless 30

31 Esempio configurazione Access Point Nel manuale del dispositivo troviamo ovviamente tutte le istruzioni passo-passo su come procedere Per prima cosa colleghiamo l'ap all'infrastruttura di rete cablata come nell'esempio Infrastructure e procediamo con il set-up dell'ip perché sia contattabile dalla rete locale Molti di questi dispositivi dispongono di un'interfaccia di tipo Web per semplificarne la configurazione. Il manuale d'uso specifica l'indirizzo IP di default, cioè l'indirizzo di rete che il dispositivo possiede quando esce della fabbrica (es: con netmask ). Se la nostra rete Ethernet possiede lo stesso indirizzamento sarà subito possibile contattarlo tramite il browser, altrimenti dovremmo configurare una workstation sulla rete con netmask per poter configurare l' Access Point Aprendo il browser digiteremo come indirizzo l'ip specificato nel manuale di istruzioni del dispositivo (es: A questo punto è possibile configurare il dispositivo attraverso una serie di menu. Per cambiare l'indirizzo IP è sufficiente cliccare su LAN e scegliere l'indirizzo IP proposto dal nostro progetto di rete 31

32 Esempio configurazione Access Point Si procede con il set-up della rete wireless. Il parametro standard da impostare è l'ssid ( Service Set ID) cioè il nome della nostra rete wireless, senza questo l'apparato utilizzerà quello di default È importante notare che se viene abilitata la crittografia WEP, sarà necessaria un analoga configurazione sulle stazioni 32

33 Esempio configurazione Access Point Un'altra restrizione di accesso alla rete è possibile grazie alle funzioni di MAC filtering Nell'esempio l'accesso wireless è consentito solo a 3 calcolatori di cui ovviamente occorre conoscere il MAC Address 33

34 Esempio configurazione Access Point Infine per evitare che le configurazioni possano essere manomesse occorre impostare l'accesso tramite password al dispositivo 34

35 Installazione e configurazione driver e protocolli di rete - Windows Per quanto riguarda i sistemi Microsoft, l'installazione dei driver per le periferiche di rete è abbastanza semplice e occorre semplicemente eseguire il programma di installazione fornito in dotazione con la scheda di rete stessa. (E preferibile effettuare un installazione manuale o il riconoscimento automatico) Se non si disponesse del driver relativo o se lo si ritenesse obsoleto di solito si contatta il sito del produttore dell' hardware (E preferibile aggiornare continuamente i driver per correggere bug ed avere a disposizione nuove feature) 35

36 Installazione e configurazione driver e protocolli di rete - Windows Per il funzionamento dei servizi è fondamentale il supporto e la corretta impostazione dei protocolli di rete incaricati del trasporto dei dati tra client e server Il protocollo maggiormente diffuso è il TCP/IP, ciò non toglie però che client specifici possano utilizzarne altri molto diffusi come IPX, NetBEUI, o addirittura protocolli proprietari creati ad hoc per la specifica applicazione 36

37 Installazione e configurazione driver e protocolli di rete - Windows Nel pannello di controllo, selezionare le risorse di rete e connessioni remote e successivamente le proprietà della Connessione alla rete locale LAN Nel pannello relativo alle proprietà accertarsi che sia installato il Protocollo Internet TCP/IP, e in caso contrario installarlo selezionando il tasto Installa e scegliendo il protocollo dalla lista dei protocolli 37

38 Procedure per la gestione di una LAN La parte di gestione di reti e applicazioni è la parte del networking che richiede più sforzi per lo sviluppo. Il problema risiede nella poca uniformità delle soluzioni che sono in commercio, dovuto ai diversi approcci utilizzati. Questo rende la gestione uno degli aspetti più delicati e costosi. Per migliorare questa situazione, si sta tentando un approccio di tipo centralizzato, anche se si è lontani da uno standard che possa unificare le soluzioni utilizzate Quando le dimensioni dell'azienda sono rilevanti (centinaia o migliaia di dipendenti), ed a maggior ragione se l'azienda è anche distribuita territorialmente, le infrastrutture di rete utilizzate come supporto ai trasferimenti di dati nell'ambito del sistema informativo diventano realmente molto complesse. Tali infrastrutture sono prevalentemente costituite da un numero sempre crescente di reti locali, o LAN ( Local Area Network), interconnesse tra loro localmente o per mezzo di collegamenti geografici I responsabili della gestione di tali reti si trovano pertanto a dover gestire sistemi sempre più complessi con risorse umane sempre più limitate. Una delle strade percorribili per ottenere un incremento del grado di efficienza consiste nell'utilizzo di tecnologie che consentano il controllo centralizzato delle strutture di rete e dei servizi realizzati per il loro tramite Gli obiettivi da raggiungere, legati alla necessità di gestire le applicazioni che stanno alla base delle attività aziendali, sono essenzialmente i seguenti: massimizzare il livello di disponibilità della rete contenere al minimo i costi di gestione ottimizzare le prestazioni e la qualità del servizio fornito identificare per tempo le nuove esigenze al fine di pianificare l'evoluzione della rete Alla base della gestione di rete c'è quindi un colloquio tra la stazione di gestione e l'apparato gestito. Tale colloquio si esplica in particolare tra due entità, realizzate per mezzo di processi software, denominate rispettivamente Manager, nel centro di gestione, ed Agent, nel nodo gestito. Il trasferimento di informazioni tra Manager ed Agent avviene in accordo ad un insieme di regole, sintattiche e semantiche, che costituiscono il protocollo di gestione. Il protocollo di gestione è un protocollo di livello applicativo che si appoggia sulla pila protocollare sottostante 38

39 Procedure per la gestione di una LAN Controllo LAN rete attraverso un protocollo di gestione Protocollo SNMP (Simple Network Management Protocol) - Protocollo per lo scambio di informazioni di gestione in ambiente TCP/IP Tra i prodotti più diffusi di System & Network Management troviamo: TIVOLI di IBM OpenView di HP SMS di Microsoft 39

40 Configurazione Server DHCP DCHP ( Dynamic Host Configuration Protocol ) è il protocollo ed il relativo servizio che permette la gestione centralizzata ed automatica dei parametri di configurazione relativi al protocollo TCP/IP e necessari ai vari hosts presenti sulla rete Per configurare il server DHCP DNS, utilizzare il tool DHCP presente in Start\Programs \Administrative Tools 40

41 Configurazione Server DHCP In Windows 2000 sono state aggiunte al DHCP tutta una serie di nuove funzionalità, tra cui ricordiamo: Rilevamento di Server DHCP non autorizzati. È possibile impedire che sulla rete siano attivi server DHCP non autorizzati che potrebbero portare all'assegnazione di indirizzi IP duplicati. Integrazione con il DNS (Domain Name System). Quando il server DHCP assegna un indirizzo IP ad un client provvede anche alla registrazione parziale o totale delle informazioni necessarie sul server DNS se quest'ultimo è abilitato agli aggiornamenti dinamici Supporto esteso agli scope. Oltre che scope tradizionali è possibile definire Superscopes e ScopeMulticast Supporto delle Option Classes. Tramite le Option Class è possibile gestire in maniera estremamente flessibile l'assegnazione dei parametri opzionali ai vari client basandosi su caratteristiche quali il tipo di sistema operativo o definendone di personalizzate Assegnazione Automatica degli Indirizzi IP (APIPA). Ai client DHCP che non riescono momentaneamente a raggiungere il server DHCP viene assegnato un indirizzo IP momentaneo appartenente ad un insieme riservato, non utilizzato in Internet Funzionalità avanzate di monitoraggio e statistica Possibilità di ri-registrare i record sul server DNS. Quando il client DHCP rinnova il proprio indirizzo allo scadere dell'intervallo di ' lease', tale indirizzo viene anche nuovamente ri-registrato sul server DNS. Ciògarantisce un certo livello di fault tolerance rispetto ai client configurati staticamente che effettuano la registrazione automatica sul DNS solo al momento della partenza. 41

42 Comandi di rete da consolle DOS Il comando ping serve per testare l esistenza e la qualità del collegamento della macchina da cui viene eseguito ad un altro nodo di rete 42

43 Comandi di rete da consolle DOS Il comando tracert serve per scoprire i nodi che attraversa un pacchetto per andare dal mittente al destinatario 43

44 Comandi di rete da consolle DOS Il comando ipconfig serve per visualizzare informazioni sulla configurazione delle interfacce fisiche della macchina su cui viene eseguito 44

45 Comandi di rete da consolle DOS Il comando netstat serve per visualizzare il contenuto corrente della tabella di routing 45

46 Comandi di rete da consolle DOS I valori significativi che appaiono nell' output di netstat sono i seguenti: Destination o Indirizzo rete: identifica la rete di destinazione della route. Questo valore per avere significato deve essere letto assieme al valore della netmask ( Genmask o Mask) Gateway: indica l'eventuale router da utilizzare per raggiungere la destinazione specificata La tabella di routing contiene un insieme di percorsi di instradamento ( route), che possono essere di diverso tipo: una route di tipo H (host) identifica un percorso utilizzato per raggiungere un determinato host ( flag H) una network route specifica invece il percorso da utilizzare per raggiungere tutte le macchine di una rete specificata (il campo mask contiene la netmask associata alla rete) una default route specifica quale interfaccia (o gateway) utilizzare come ultima risorsa se non sono stati trovati degli altri percorsi validi Un instradamento può fare riferimento ad una interfaccia oppure passare attraverso un gateway 46

47 Comandi di rete da consolle DOS Il comando route serve per interagire con la tabella, creare nuovi instradamenti o eliminare quelli esistenti Non è necessario aggiungere route statiche quando in una rete è presente un router che è in grado di instradare i pacchetti non diretti alla rete locale 47

48 Comandi di rete da consolle DOS Esempio Aggiungere una route statica per l'instradamento verso la rete /24, attraverso l'indirizzo IP : route ADD MASK Cancellare una route statica per l'instradamento verso la rete : route DELETE Creare una route di default utilizzando un default gateway: route ADD MASK Cancellare una route di default: route DELETE

49 Esempio di sniffing Sarà adesso mostrato un esempio di sniffing facendo uso del programma ethereal 49

50 Ethernet Operation

51 General Operation

52 General Operation OSI Model Frame Structure and Transmission Collision Handling/Retransmission Errors Duplex AutoNegotiation Architecture Rules

53 OSI Model Application Presentation Session Transport Network LLC Data Link MAC Physical Medium Ethernet

54 Frame Structure Preamble 7 octets Start of Frame Delimiter (SFD) 1 octet Destination Address 6 octets Source Address 6 octets Length/Type 2 octets Data ( octets) Frame Check Sequence (FCS) 4 octets Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to

55 Frame Structure Exceptions 802.1Q VLAN Tagging Other VLAN Tagging (such as Cisco ISL) MPLS Other (such as Jumbo Frames) Preamble SFD Destination Source Q Tag Type 2 Tag Control 2 Length Data Pad FCS Type 2 46 to Preamble SFD 7 1 ISL Header 26 Destination Source Length Data Pad FCS Type to ISL FCS 4 Preamble SFD Destination Source MPLS Tag 4 (More Tags?) Length Data Pad FCS Type 2 46 to

56 Frame Transmission CSMA/CD If the cable is clear, start transmitting immediately. If the cable is in use, wait the appropriate idle period after the end of transmission, then transmit. Speed Interframe Spacing Time Required 10 Mbps 96 bit-times 9.6 µsec 100 Mbps 96 bit-times 0.96 µsec 1000 Mbps 96 bit-times µsec 10 Gbps 96 bit-times µsec

57 Collision Handling

58 Collision Handling Half Duplex Operation Coax: A collision is registered at any time that the RX voltage exceeds the collision detect threshold. UTP: A collision is registered at any time that any signal is detected on the RX circuit at the same time as the TX circuit is transmitting.

59 Collision Handling Action upon detection of collision: Truncate any remaining portion of the frame and send a jam signal. Participants in the collision event will have sent different amounts of data. Amount of time required for the collision domain to become silent will depend on station s location. More than two stations may have participated in the collision event. Collision events may be recorded when only one station was transmitting.

60 Collision Handling Hub (Repeater) Hub (Repeater) Hub (Repeater) Hub (Repeater) Station 1 Station 2 Time Station 2 detects Collision Station 1 detects Collision Preamble... Discarded... FCS Station 1 JAM Idle Preamble... Discarded... FCS Station 2 JAM Idle

61 Collision Handling Action upon detection of collision: Calculate the backoff period before attempting to retransmit. The backoff period is measured in increments of slot time. Speed Slot Time Time Interval 10 Mbps 512 bit-times 51.2 µsec 100 Mbps 512 bit-times 5.12 µsec 1000 Mbps 4096 bit-times µsec 10 Gbps not applicable not applicable

62 Collision Handling Backoff algorithm: For retransmission attempts 1 10 the value of k increases by 1. For retransmission attempts it remains at r < 2 k r = backoff period k = backoff attempt

63 Errors

64 Errors Collision Late Collision Short Frame Long Frame Jabber FCS Error Other

65 Collision There are two types of normal collisions: local collisions and remote collisions. Local collisions take place on the same cable segment as the transmitting station and feature an overvoltage state or a simultaneous TX/RX condition. Remote collisions occur on the far side of a repeater, but within the same collision domain. This type of collision may be reported as a Fragment or a Runt.

66 Late Collision A collision which takes place after the station has transmitted for the duration of Slot Time. Typically this is accompanied by the local collision symptoms. 64 octets Local Collision Remote Collision Late Collision Preamble SFD Destination Source Length Data Type FCS to

67 Short Frame A frame which is shorter than the shortest legal frame size (64 octets). This type frame is different from a collision fragment in that the checksum is valid. < 64 octets Preamble SFD Destination Source Length Data Type FCS to

68 Long Frame A frame which is longer than the longest legal frame size (1518 octets), and has a valid checksum. > 1518 octets Preamble SFD Destination Source Length Data Type FCS to

69 Jabber A frame which is longer than the longest legal frame size (1518 octets), and has an invalid checksum. > 1518 octets Preamble SFD Destination Source Length Data Type FCS to

70 FCS Error A frame of legal size which has an invalid checksum or CRC in the Frame Check Sequence field. Only one bit needs to change from the time it was transmitted to cause this type of error. Preamble SFD Destination Source Length Data Type FCS to

71 Other There are a variety of other conditions which might manifest themselves as an error. Not all such conditions are described in the standard. Alignment error: A frame that does not end on an octet boundary is known as an alignment error. Range Error: The Length field value did not match the actual number of octets counted in the data field. Ghost: An event which causes carrier sense to be detected, but no actual frame is received. The event must be at least 72 octets in length to qualify.

72 Auto Negotiation

73 General Operation (Duplex) Half Duplex Operation Data only travels in one direction at a time If simultaneous bi-directional traffic is detected then a collision is recorded, and the frame is discarded

74 General Operation (Duplex) Full Duplex Operation Data is allowed to travel simultaneously in both directions There are no collisions on a full-duplex link

75 AutoNegotiation 10BASE-T utilizes a Link Pulse to notify the other end of a point-to-point link that an active device is present. This is also called a normal link pulse (NLP). NLPs only use half of the voltage range of a 10BASE-T data signal.

76 AutoNegotiation Multiple NLPs are used to form a binary configuration word used to communicate link partner abilities. This binary pulsed communication is the basis of AutoNegotiation. It is compatible with older devices that do not AutoNegotiate, and looks like a noisy NLP to the older device. FLPs, or fast link pulses, communicate basic configuration information to the receiving link partner. If the other end of the link is also AutoNegotiating, then the best compatible link speed and duplex will be configured. Multiple pages of FLPs may be transmitted during AutoNegotiation.

77 AutoNegotiation NLPs are sent eight times per second whenever data is not being sent. FLP bursts appear in place of NLPs whenever the AutoNegotiation capable device is attempting to establish a link. NLP FLP 16 ms (+/- 8ms)

78 AutoNegotiation Each FLP burst has at least 17 pulses in it, which form clocking information. The remaining 16 pulses appear between the clocking pulses. If one of the 16 data pulses is present, then the value in that position is a binary 1. No pulse indicates a binary 0. Clock Pulses Data Pulses D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 Coded Data

79 AutoNegotiation The base page FLP link word is defined as shown below. Each bit position in the data pulses has a set meaning. Each additional FLP link word has similar definitions, and a single AutoNegotiation event may use four or more pages of FLPs. S0 S1 S2 S3 S4 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 RF Ack NP Selector Field Technology Field Next Page Acknowledge Remote Fault

80 AutoNegotiation An Ethernet twisted-pair device will use Auto- Negotiation to select a viable link configuration according to this ranked order of preference: 1000BASE-T full duplex 1000BASE-T half duplex 100BASE-T2 full duplex 100BASE-TX full duplex 100BASE-T2 100BASE-T4 100BASE-TX half duplex 10BASE-T full duplex 10BASE-T half duplex

81 AutoNegotiation If one side of a link is not auto negotiating and the other is, then the auto negotiating end is required to choose half duplex. Duplex Configuration Auto Negotiating Fixed Half Duplex Fixed Full Duplex Auto Negotiating Fixed Half Duplex Fixed Full Duplex Safe. Very rarely fails to produce a reliable connection Works because Auto defaults to half duplex. Duplex mismatch guaranteed. Works because Auto defaults to half duplex. Works, and is safe because Auto also defaults to half duplex. Duplex mismatch guaranteed. Duplex mismatch guaranteed. Duplex mismatch guaranteed. Works, if you are careful. Works well for servers and uplinks that are not disturbed.

82 AutoNegotiation Speed is always accurately selected by the AutoNegotiating end, but duplex is not. Duplex mismatches are fairly common, and cause poorly performing links, but unless you can see the MAC Layer error information, you will never know about the problem.

83 Architecture Rules

84 Architecture Rules There are different network design or architecture rules for each implementation of Ethernet. There are also different rules for copper and fiber, though only copper is defined here.

85 Architecture Rules 10 Mbps: rule 5 - Five Segments 4 - Four Repeaters (Hubs) between Segments 3 - Three Segments with Stations

86 Architecture Rules 100 Mbps: Class 1 repeaters have 140 ns of latency Class 2 repeaters have 92 ns of latency

87 Architecture Rules 1000 Mbps (Gig): Only one repeater is allowed under any circumstance.

88 Architecture Rules 10 Gbps: 10GBASE-T does not support half duplex, thus there are no architecture rule definitions. Each link is a point-to-point connection.

89 Frame Transmission Frame Bursting Gigabit Ethernet presents a special problem in half duplex. It takes so long for the frame to reach the other end of the collision domain and return that a minimum sized frame wastes vast amounts of bandwidth. Burst Timer (8192 octets) Slot Time (512 octets) Extension Interframe Spacing Frame 1 Frame 2 Frame 3 Frame 4 Duration of Carrier Event

90 Ethernet Implementations

91 Ethernet Transmission Process 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps 10 Gbps Note: In excess of 2000 pages of Standards are represented in this presentation, so a few of the details may have been left out.

92 Ethernet Transmission Process A sample frame will be taken through the encoding and transmission process for each speed of Ethernet, and in each of the commonly deployed technologies. Each will begin with the same fully formed sample Ethernet frame shown below. Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to

93 10 Mbps Below is a portion of a sample Ethernet frame at the MAC Layer. Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to Preamble SFD Destination Source Length/Type! D5 00 C0 17 A D ! Preamble SFD! !

94 10 Mbps Each octet of the frame is reordered and transferred in LSB order as it is passed to the Physical Layer for transmission according to the implementation rules. Before Reordering: MSB b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 LSB After Reordering: LSB b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 MSB Preamble SFD! ! Preamble SFD! !

95 10 Mbps Now in the Physical Layer, the data is encoded using Manchester encoding rules for transmission in any of the 10 Mbps implementations. The direction of the edge transition in the center of each one bit period timing window determines the binary value. Rising = binary 1 Falling = binary One Bit Period

96 10 Mbps 10BASE2 and 10BASE5 are both transmitted almost exactly the same. The voltage is between zero and -1 volts. Each bit period is 100 ns in duration. One Bit Period One Bit Period Preamble SFD Destination

97 10 Mbps 10BASE-T is transmitted using a differential signal of between +1 and -1 volts. Each bit period is 100 ns in duration. One Bit Period One Bit Period

98 100 Mbps (Fast Ethernet) 100 Mbps starts with the same Ethernet frame at the MAC Layer. Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to Preamble SFD Destination Source Length/Type! D5 00 C0 17 A D ! Preamble SFD! !

99 100 Mbps Each octet of the frame is reordered and transferred in LSB order as it is passed to the Physical Layer for transmission according to the implementation rules. Before Reordering: MSB b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 LSB After Reordering: LSB b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 MSB Preamble SFD! ! Preamble SFD! !

100 100 Mbps The Physical Layer accepts each octet in nibbles (4-bits at a time), and encodes the data using a 4B/5B encoding scheme. 4B/5B encoded code groups are shown below. LSB b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 MSB LSB b 0 b 1 b 2 MSB b 3 First Nibble Second Nibble J K Preamble SFD! !

101 100 Mbps At this point there is a divergence in the process. 100BASE-TX requires several more steps. 100BASE-FX is ready for transmission. 100BASE- FX is transmitted using NRZI encoding. Transition = binary 1 No Transition = binary One Bit Period

102 100 Mbps 100BASE-TX takes the 4B/5B encoded binary data stream and scrambles it using a special 2K recursive key stream. The purpose of the scrambler is to ensure that transitions occur regularly. Output bit

103 100 Mbps The 100BASE-TX scrambled data is then encoded again for transmission on the medium using MLT-3 encoding. Each transition only travels half of the peak-topeak distance of +1 to -1 volts. Direction does not matter. Transition = binary 1 No Transition = binary One Bit Period

104 100 Mbps 100BASE-TX is transmitted using a differential signal of between +1 and -1 volts. Each bit period is 8 ns in duration.

105 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) 1000 Mbps starts with the same Ethernet frame at the MAC Layer. Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to Preamble SFD Destination Source Length/Type! D5 00 C0 17 A D ! Preamble SFD! !

106 1000 Mbps Each octet of the frame is reordered and transferred in LSB order as it is passed to the Physical Layer for transmission according to the implementation rules. Before Reordering: MSB b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 LSB After Reordering: LSB b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 MSB Preamble SFD! ! Preamble SFD! !

107 1000 Mbps 1000BASE-SX and 1000BASE-LX both take the LSB ordered data and encodes the data using an 8B/10B encoding scheme. The process is controlled by a running disparity calculation which directs the selection of the ten-bit code group from the positive or negative column of a table. The last code used for encoding determines the polarity of the current code group being processed. abcdei fghj 10-bit code group boundaries Running Disparity

108 1000 Mbps Code groups are handled in pairs, and are said to be either odd or even. Before the code groups are passed to the next layer, the first code group of the preamble is exchanged for the Start of Packet Delimiter (SPD). The SPD is always an odd code group, the first in a pair. Odd Even Code Group 1 Code Group 2 Code Group 3 Code Group 4 Code Group 5

109 1000 Mbps 1000BASE-SX and/or 1000BASE-LX are ready for transmission. The signal is transmitted on singlemode (SX) or on multimode (LX) using NRZ encoding. High = binary 1 Low = binary One Bit Period

110 1000 Mbps 1000BASE-T accepts the LSB ordered data from and applies a scrambler to them before converting them into 8B1Q4 code groups. Each code group is referred to as a vector, and contains four symbols to be transmitted on four separate wire pairs. After scrambling, the first two code groups (the first two octets of the Preamble), are exchanged for two Start of Stream Delimiter (SSD) vectors.

111 1000 Mbps The actual selection of which code group should be used to represent the next vector is implemented through a complex formula called a Convolutional Encoder. Tx_D n [0-7] tx_enable n tx_enable n tx_erorr n Sx n [0-3] Sy n [0-3] Odd/Even Coding Sc n [0-7] Scrambling & Convolutional Sd n [0-8] Encoding Symbol Mapping TD n TC n TB n TA n D n C n B n A n tx_enable n Sg n [0-3] Sign Encoding SnA n SnB n SnC n SnD n

112 1000 Mbps The resulting vectors are then passed to four synchronous transmitters. The four-element vectors are encoded according to 4D-PAM5 (Four Dimensional, Five-level Pulse Amplitude Modulation) encoding rules. The resulting signal might appear as shown below:

113 1000 Mbps Just prior to being actually transmitted, the outbound quinary symbol stream signal is passed through a digital partial response filter. The signal from the previous slide (for one wire pair) might appear as shown below after the filter:

114 1000 Mbps The signal is then transmitted synchronously on all four wire pairs. At the same time, and on the same four pairs of twisted-pair cabling, the link partner is also continuously transmitting. After a few meters of cable, this is a sample of 1000BASE-T data taken from one pair of a live link:

115 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) 10 Gbps starts with the same Ethernet frame at the MAC Layer. Preamble SFD Destination Source Length Data Pad FCS Type to Preamble SFD Destination Source Length/Type! D5 00 C0 17 A D ! Preamble SFD! !

116 10 Gbps Each octet of the frame is reordered and transferred in LSB order as it is passed to the Physical Layer for transmission according to the implementation rules. Before Reordering: MSB b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 LSB After Reordering: LSB b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 MSB Preamble SFD! ! Preamble SFD! !

117 10 Gbps Following the LSB reordering by the MAC Layer, the data is assembled into four lanes (Lane 0-3) as a single 32-bit transfer. The first octet of the preamble is always aligned with Lane 0, and is substituted for a Start control code. Preamble SFD Destination MAC Address MAC Layer Reconciliation Sublayer / Start / XGMII Lane 0 Lane 1 Lane 2 Lane 3

118 10 Gbps In order to always align the Start control character on Lane 0, Idle control characters are added or removed as necessary via a Deficit Idle Count process. The Deficit Idle Counter is incremented for each Idle deleted and decremented for each Idle added, and is not permitted to exceed +3 or -3.

119 10 Gbps The XAUI (10 Gigabit Attachment Unit Interface) is available from this point. The XAUI interface is where hot-swappable Xenpak (10 Gig Pluggable) modules connect, which may be compared to the 1 Gigabit hot-swappable GBIC modules. Data is encoded using 8B/10B encoding to convert the data octets from each lane separately into 10-bit codes. The encoded data is then sent serially across the XAUI interface, still in four separate data streams. Bit zero of the 10-bit code is sent first.

120 10 Gbps The XAUI interface is implemented using four 100 Ohm, balanced differential signal paths in each direction. This is not unlike Ethernet over unshielded twisted pair cable (UTP), except that the it is only specified to a maximum of about 50 cm. This distance is suitable for communicating between different subsystems on a single circuit board, or between different subsystems across a backplane within a chassis.

121 10 Gbps If the XAUI interface is not used, the 8B/10B encoded data is presented to either the 10GBASE- LX4, 10GBASE-R, or 10GBASE-W interfaces. Separate definitions for each follow. 10GBASE-LX4 applies the 8B/10B encoding to each lane with a running disparity, as did 1000BASE-SX and LX. Synchronization is achieved separately on each lane, but is only signaled when all four lanes become simultaneously synchronized. This is called code group alignment.

122 10 Gbps The resulting 40-bit vector is serialized, still maintaining four parallel and separate lanes. The four serial data streams are then converted into to four separate optical signal streams that are wavelength division multiplexed onto the attached medium. The signal is NRZ encoded as described before. PMA PMD Lane 0 Lane 1 Lane 2 Lane 3 Optical Transmitter Signal Retiming Optical Transmitter Optical Transmitter WD Multiplexer Fiber Optic Medium Optical Transmitter

123 10 Gbps For 10GBASE-R and 10GBASE-W the 32-bit transfer is not 8B/10B encoded, instead two transfers are accumulated together for 64B/66B encoding / Start / XGMII Lane 0 Lane 1 Lane 2 Lane 3 PCS First Transfer Second Transfer Lane 0 Lane 1 Lane 2 Lane 3 Lane 0 Lane 1 Lane 2 Lane 3 64B/66B Encoder... b 0 b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 b 58 b 59 b 60 b 61 b 62 b 63 b 64 b 65

124 10 Gbps The actual 64B/66B encoding is not very spectacular. A block of 64 bits of data is preceded with a sync header of 01 in binary, and the data is undisturbed. If the block contains any control codes the sync header is 10 in binary. For any 64-bit transfer that is not completely composed of data the encoding becomes a bit more interesting.

125 10 Gbps To adapt between different clock rates Idles are inserted or deleted in groups of four. Input Data Bit Position Data Block D 0 D 1 D 2 D 3 / D 4 D 5 D 6 D 7 Control Block 0 1 Block Payload D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 Sync Header Block Type Field D 0 D 1 D 2 D 3 / D 4 D 5 D 6 T xFF D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 0 D 1 D 2 D 3 / D 4 D 5 T 6 C 7 D 0 D 1 D 2 D 3 / D 4 T 5 C 6 C 7 D 0 D 1 D 2 D 3 / T 4 C 5 C 6 C 7 D 0 D 1 D 2 T 3 / C 4 C 5 C 6 C 7 D 0 D 1 T 2 C 3 / C 4 C 5 C 6 C 7 D 0 T 1 C 2 C 3 / C 4 C 5 C 6 C 7 T 0 C 1 C 2 C 3 / C 4 C 5 C 6 C xE1 0xD2 0xCC 0xB4 0xAA 0x99 0x87 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 C 7 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 1 D 2 D 3 D 4 C 5 D 1 D 2 D 3 D 1 D 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 D C7 1 C 1 S 0 D 1 D 2 D 3 / D 4 D 5 D 6 D x78 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 C 0 C 1 C 2 C 3 / S 4 D 5 D 6 D x33 C 0 C 1 C 2 C 3 D 5 D 6 D 7 O 0 D 1 D 2 D 3 / S 4 D 5 D 6 D O 0 D 1 D 2 D 3 / O 4 D 5 D 6 D O 0 D 1 D 2 D 3 / C 4 C 5 C 6 C C 0 C 1 C 2 C 3 / O 4 D 5 D 6 D C 0 C 1 C 2 C 3 / C 4 C 5 C 6 C C 2 C 2 C 3 C 3 0x66 D 1 D 2 D D 5 D 6 D 7 0x55 D 1 D 2 D D 5 D 6 D 7 0x4B D 1 D 2 D C 4 C 5 C 6 C 7 0x2D C 0 C 1 C 2 C D 5 D 6 D 7 0x1E C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 4 C 4 C 4 C 5 C 5 C 5 C 6 C 6 C 6 C 6 C 6 C 7 C7 C 7 C7