RETI TELEMATICHE / RETI DI CALCOLO Capitolo IV Dispositivi per la costruzione di reti

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1 Prof. Giuseppe F. Rossi Homepage: UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PAVIA Facoltà di Ingegneria - Sede distaccata di Mantova MASTER DI 1 LIVELLO IN INGEGNERIA DEI SISTEMI E DEI SERVIZI PER IL TERRITORIO E PER L'AMBIENTE A.A. 2006/07 - II Semestre RETI TELEMATICHE / RETI DI CALCOLO Capitolo IV Indice degli Argomenti I dispositivi repeater I dispositivi bridge I dispositivi router I dispositivi gateway I dispositivi NAT I dispositivi firewall Capitolo IV 1-2/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

2 L'esigenza di interconnessione Già alla comparsa delle prime LAN (Ethernet) si avvertiva la necessità di affrontare il problema della loro interconnessione (sappiamo bene che, in presenza di molte macchine da collegare, non è consigliabile costruire un'unica LAN Ethernet) Tale esigenza, tuttavia, non era altro che un caso particolare di un problema più generale: la scelta dei nodi intermedi in una generica rete a commutazione di pacchetto? Il caso di 3 LAN Ethernet da interconnettere Dispositivi (nodi( intermedi) ) per costruire reti Nella pratica esistono diversi dispositivi di interconnessione per costruire reti, i quali si differenziano fondamentalmente in base al livello architetturale cui operano Le prossime slide analizzeranno i principali dispositivi di interconnessione, facendone una classificazione secondo i nomi utilizzati nei comuni prodotti commerciali Capitolo IV 3-4/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

3 Dispositivi (nodi( intermedi) ) per costruire reti Dispositivi "classici" Repeater Interconnettono tra loro due o più canali di trasmissione Bridge Sono usati in presenza di LAN Operano a livello 1 () Sono usati in presenza di LAN Operano a livello 2 (Data Link Control) Attualmente i dispositivi commerciali sono spesso chiamati switch LAN o switch di livello 2 Router Si usano per collegare sia LAN che WAN Operano a livello 3 (Network) Talvolta alcuni dispositivi commerciali sono anche chiamati switch di livello 3 Gateway Si usano per collegare sia LAN che WAN Operano a livello applicativo Attenzione a non confonderli con i gateway IP i quali sono dei router Dispositivi (nodi( intermedi) ) per costruire reti Dispositivi con funzioni particolari NAT (Network Address Translator) Sono router, quindi operano a livello 3 Si distinguono dai router classici per la presenza di alcune funzioni particolari (spiegate più avanti) Sono stati introdotti nel '94 per limitare il "consumo" di indirizzi di Internet (indirizzi pubblici) Attualmente sono usatissimi... anche se, talvolta, creano qualche problema... Firewall Si tratta di un termine generico Con firewall si identificano tutti quei dispositivi di interconnessione i quali, oltre a svolgere le funzioni alle quali sono preposti, eseguono un filtraggio sul traffico in transito L'operazione di filtraggio ha l'obiettivo di proteggere una rete da comunicazioni "ostili" che potrebbero provenire dalle altre reti Nota Non confondere Capitolo IV 5-6/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

4 I repeater Sono dei puri estensori del canale fisico "Leggono" i segnali (elettrici o ottici) da un ramo e li immettono sull'altro amplificandoli e cercando di ripulirli dai disturbi Data la semplicità del dispositivo, non si può parlare di commutazione del pacchetto 1 livello I repeater LAN Ignorano totalmente la struttura delle frame che transitano Talvolta vengono usati per convertire il segnale elettrico in segnale ottico (e viceversa) Ogni LAN prevede il proprio repeater Possono collegare solo reti dello stesso tipo Repeater Esempio di repeater tra 2 segmenti Ethernet Capitolo IV 7-8/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

5 I repeater LAN Esempio di repeater elettro-ottici Repeater Repeater fibra ottica Esempio di 2 segmenti Ethernet connessi attraverso una coppia di repeater e un tratto di fibra ottica I repeater LAN Molto spesso utilizziamo dei repeater senza saperlo... Gli hub sono repeater multiporta Capitolo IV 9-10/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

6 I repeater LAN Esempio pratico di uso di repeater LAN: connessione tra 2 hub Pura estensione del segmento LAN La funzionalità di repeater sta all'interno degli hub rame / fibra ottica I bridge LAN Dispositivi per l'interconnessione tra LAN (anche di tipo diverso) Bridge Bridge Capitolo IV 11-12/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

7 I bridge LAN Collocazione architetturale delle funzioni di bridge bridging 2 livello LAN1 LAN2 I bridge LAN Alcuni tipi di bridge Ethernet - Ethernet Ethernet - WLAN Token Ring - Ethernet Token Ring - Token Ring Realizzazione Hardware dedicato (più frequente) Via software su PC con 2 o più interfacce LAN (meno frequente) Capitolo IV 13-14/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

8 I bridge LAN-WLAN Collegano tra loro LAN cablate e LAN wireless Funzionalmente operano nello stesso modo del caso wired-wired Il bridging spesso viene svolto dal nodo AP (Access Point) Wired LAN Wireless LAN Alcuni bridge particolari Dispositivi split-bridge Si possono utilizzare per connettere 2 LAN remote via WAN) Funzionalmente operano come se le 2 LAN fossero locali e interconnesse da un bridge classico Split Bridge connessione WAN Equivale a Bridge Split Bridge Capitolo IV 15-16/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

9 Alcuni bridge particolari Dispositivi split-bridge Esempio di uso di split-bridge: interconnessione di 2 piccole LAN remote Pessima soluzione... Split Bridge connessione WAN Split Bridge I bridge Pregi & Limiti Dispositivi relativamente semplici Non richiedono particolari configurazioni (sono quasi plug-and-go) Non entrano in merito al protocollo (di livello 3) trasportato Vengono attraversati dai broadcast LAN Capitolo IV 17-18/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

10 I router Collocazione architetturale delle funzioni di router Network Network Network 3 livello LAN1 LAN2 I router Le funzioni principali Dispositivi per l'interconnessione LAN/WAN operanti a livello 3 La funzione di commutazione dei pacchetti di norma avviene sulla base dell'indirizzo di livello 3 del destinatario Esempi di protocolli di livello 3 per i quali esistono dispositivi router IPv4 IPv6 IPX AppleTalk... Capitolo IV 19-20/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

11 I router L'esempio IPv4 (Internet Protocol versione 4) Interconnessione di 4 LAN tramite router Funzionalità di livello applicativo implementata via software interconnettono le macchine di due o più reti in modo selettivo (per applicazione) Per tale motivo i gateway possono anche essere utilizzati per interconnetere reti funzionanti con architetture di comunicazione diverse Nelle reti in uso attualmente spesso si installano gateway che interconnettono reti utilizzanti la stessa architettura /IP Sono i proxy /IP Capitolo IV 21-22/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

12 Collocazione architetturale della funzionalità di gateway Funzionalità di gateway Architettura di comunicazione X Architettura di comunicazione X Architettura di comunicazione Y Architettura di comunicazione Y Uso di un gateway per l'interconnessione di due sistemi (diversi) di posta elettronica Gateway (di posta) Sistema di posta elettronica funzionante attraverso l'architettura di comunicazione A Sistema di posta elettronica funzionante attraverso l'architettura di comunicazione B Capitolo IV 23-24/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

13 Proxy /IP Nell'uso corrente si definisce proxy (o application proxy) un dispositivo gateway che interconnette a livello applicativo reti funzionanti in architettura /IP Il termine proxy (= procura) sta a significare che tale dispositivo agisce nei confronti di una parte (Server) 'spacciandosi' per l'altra parte (Client) Applic. Proxy Appl. Proxy Applic. HTTP IP HTTP IP Client Intranet IP (NO forwarding!!) Internet Server Rete IP Rete IP Proxy /IP Alcune osservazioni... Un nodo proxy permette il passaggio dei traffici generati dalle sole applicazioni per le quali lui è proxy Le due reti IP, a livello 3, sono scollegate Con riferimento alla slide precedente, la rete di sinistra può avere benissimo una numerazione privata Capitolo IV 25-26/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

14 Proxy /IP Un esempio di utilizzo di proxy: proxy web Sul browser dei Client é necessario specificare l'indirizzo del proxy Proxy Web HTTP Proxy Web IP Web HTTP IP Client Intranet HTTP IP (NO forwarding!!) Internet Server Rete IP Rete IP Proxy /IP Le impostazioni sui Client (Internet Explorer) Capitolo IV 27-28/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

15 Proxy /IP Le impostazioni sui Client (Internet Explorer) (cont.) Ecco l'insieme delle applicazioni per le quali è possibile utilizzare un proxy Proxy /IP Esempio di uso del dispositivo proxy con una sola interfaccia di rete (opzione talvolta messa a disposizione da alcuni ISP per i propri clienti) In questo caso si tratta di un'unica rete IP in cui un utente può scegliere se utilizzare proxy oppure no Proxy Proxy Applic. Applic. HTTP IP Client HTTP IP (NO forwarding!!) Intranet Router IP Internet HTTP IP Server Rete IP Capitolo IV 29-30/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

16 Dispositivi con funzioni particolari NAT (Network Address Translator) I NAT sono una famiglia di dispositivi router IP che, attraverso un'operazione di sostituzione degli indirizzi, permettono l'interconnessione tra una rete ad indirizzamento privato ed una rete ad indirizzamento pubblico (Internet) Qui sotto viene riportato un esempio in cui viene impiegato un tipo di NAT (Basic NAT) Intranet Src = Dst = Src = Dst = Internet Indirizzi privati Indirizzi pubblici Net_ID = Dispositivi con funzioni particolari Firewall Un firewall é un dispositivo di interconnessione tra reti che controlla e filtra lo scambio di traffico, con l'obiettivo di ridurre o annullare l'efficacia di un possibile attacco proveniente da una rete esterna Nella maggior parte dei casi un dispositivo firewall non è plug-and-go, ma va progettato (... e la cosa potrebbe non essere affatto semplice) Applic. /UDP IP Applic. /UDP IP Server Client Intranet Funzione di interconnessione Internet Firewall Capitolo IV 31-32/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,

17 Dispositivi con funzioni particolari Firewall La funzione di firewall può essere anche configurata ed attivata su un nodo host (in tal caso l'obiettivo è proteggere solo quel nodo da azioni esterne ostili) Come si configura la cosa...? Su WinXP il firewall può essere attivato attraverso il menù di configurazioni avanzate del /IP In alternativa è possibile installare prodotti quali ZoneAlarm ( Norton Internet Security... Capitolo IV 33-34/33 Copyright Ing. Giuseppe F. Rossi,