Connessione tra LAN. Ethernet, hub, switch, bridge,router, gateway

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1 Connessione tra LAN Ethernet, hub, switch, bridge,router, gateway

2 Ethernet È lo standard attualmente più diffuso per le comunicazioni in una rete locale. Questa tecnologia, nata nei primi anni settanta, e aggiornata varie volte, attualmente fa riferimento alla cosiddetta versione 2.0 del 1983 detta anche Ethernet II o standard DIX (Digital, Intel, Xerox). La longevità di questa tecnologia è dovuta a diversi fattori: facilità di implementazione, basso costo, flessibilità.

3 Frame Ogni scheda di una rete ETHERNET ha un indirizzo fisico (chiamato anche MAC Address, dove MAC sta per Media Access Control), unico al mondo, di 48 bit (24 ad indicare il costruttore e 24 utilizzati dal costruttore per distinguere una scheda dall'altra) che la individua in modo univoco, ED è utilizzato per le comunicazioni.

4 Topologia Una rete Ethernet ha una topologia a bus: un unico cavo unisce tutte le stazioni ciascuna delle quali ascolta tutto ciò che passa nella rete, ma soltanto una per volta ha la possibilità di trasmettere. In realtà i collegamenti elettrici hanno una topologia a bus ma la topologia fisica normalmente è a stella, per aumentare l'affidabilità della rete e facilitare la ricerca di difetti nel cavo.

5 Il cavo Il cavo utilizzato per i collegamenti in una rete Ethernet è formato da 4 doppini intrecciati (cavo twisted pair), terminante ai due estremi con connettori RJ45 simili a quelli delle spine telefoniche, ma più larghi per poter contenere 8 fili invece dei 2 del cavo telefonico.

6 Uno spinotto RJ45 va alla scheda montata nel computer che si vuole collegare, l'altro all'hub. Per collegare fra di loro due soli computer provvisti di scheda Ethernet si usa un cavo incrociato, con i collegamenti diversi rispetto a quelli di un cavo Ethernet normale. Collegamenti

7 Componenti di una rete Nelle reti informatiche alcuni apparati hanno funzionalità esclusivamente orientate a garantire il funzionamento, l'affidabilità e la scalabilità della rete stessa. 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical ROUTER BRIDGE - SWITCH HUB 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical 7 HOST 1 HOST 2

8 Hub L hub (letteramente in inglese fulcro, mozzo) e un dispositivo che funge da nodo di smistamento di una rete di computer, organizzata prevalentemente a stella. Un hub inoltra i dati in arrivo da una qualsiasi delle sue porte su tutte le altre (ripetitore multiporta). È quindi un ripetitore concentratore.

9 HUB Un hub è un dispositivo di livello fisico nel modello OSI, in quanto ritrasmette semplicemente i segnali elettrici e non i dati. L'appartenenza al livello fisico implica che il traffico si considera per bit, cioè per semplice sequenza di stati logici uno e zero, non raggruppati in nessun modo. Operando a livello 1, inoltre, l hub non gestisce l'arbitraggio dell'accesso al mezzo trasmissivo, e lascia questo compito agli host collegati. 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical HUB 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical

10 HUB Due dispositivi possono comunicare attraverso l'hub come se questo non ci fosse, a parte un piccolo ritardo di microsecondi nella trasmissione. Tutti i computer collegati allo stesso HUB appartengono allo stesso dominio di collisione e condividono la stessa banda.

11 HUB: dominio di collisione Un hub crea un unico dominio di collisione, unendo tutti i calcolatori connessi alle sue porte che concorrono per accedere allo stesso mezzo trasmissivo. Se due nodi collegati a porte diverse trasmettono contemporaneamente, si verifica una collisione, e la trasmissione deve essere ripetuta. PC0 >>PC4 PC6 >>PC1

12 HUB: dominio di collisione L hub non distingue i segmenti di LAN e ritrasmette tutti i segnali che riceve. In pratica la LAN nel suo complesso va vista come un unica rete. Il traffico di qualsiasi nodo viene replicato su tutte le porte dell'hub, sottraendo quindi la banda disponibile in egual misura ad ogni utenza della rete.

13 HUB: dominio di collisione Quanto più è ampio un dominio di collisione, tanto più probabili sono le collisioni, e quindi anche il decadimento della velocità di trasmissione all'interno del dominio. Quindi espandere una rete tramite hub porta a creare domini di collisione sempre più ampi e meno performanti. Dispositivi come switch e bridge, invece, possono essere usati per dividere un dominio di collisione in parti più piccole e quindi più efficienti.

14 Bridge È un ponte fra una LAN e l'altra, interviene quando diverse LAN hanno necessità di interconnettersi fra di loro. Il suo compito è quello di duplicare i pacchetti in arrivo, verso le altre reti cui è connesso. Collega reti fisiche uguali.

15 Il Bridge Collega tra loro due o più segmenti di una rete dello stesso tipo, regolando il passaggio dei frame da uno all'altro sulla base dell'indirizzo di destinazione contenuto in questi ultimi.

16 Bridge:Filtering La tecnica di ritrasmettere solo i pacchetti che devono effettivamente transitare da una LAN all altra, viene definita filtering

17 Bridge:Store and Forward La trasmissione dei messaggi avviene con una modalità di "store and forward" il pacchetto è ricevuto dal bridge, e poi eventualmente ritrasmesso Questo permette di superare i limiti sulle distanze massime e sul numero massimo di sistemi collegabili in una rete locale, in quanto tali limiti sono tipicamente dettati dal livello fisico

18 Il Bridge : dispositivo di livello 2 E in grado di leggere le intestazioni dei frame Ethernet, ne esamina il contenuto, e seleziona il link d uscita sulla base dell indirizzo destinazione 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical 2 Data Link 1 Phisical 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link 1 Phisical HOST 1 BRIDGE HOST 2

19 Il Bridge : come lavora Quando riceve un frame, legge l'indirizzo di provenienza e costruisce una tabella di mappatura delle varie macchine collegate a ciascun segmento detta forwarding table. MAC Address PORT 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB 00000CAAAAAA CCCCCCC 2 Porta CBBBBBB CDDDDDD CCCCCCC Porta CDDDDDD

20 Il Bridge : come lavora Quando il bridge riceve un frame su una delle proprie porte, ha quattro possibili alternative: 1 2 Se l'indirizzo di destinazione appartiene a una macchina che si trova sullo stesso segmento da cui la trama arriva, il bridge scarta il frame. Se l'indirizzo di destinazione si trova su un segmento diverso rispetto a quello da cui il frame arriva, il bridge lo invia sul segmento di destinazione. 20

21 Il Bridge : come lavora Quando il bridge riceve un frame su una delle proprie porte, ha quattro possibili alternative: 3 Se l'indirizzo di destinazione indicato non compare in alcun modo all'interno della forwarding table, il frame viene spedito a tutti i segmenti a cui il bridge è collegato, con la sola eccezione di quello da cui è arrivato. 4 Se infine il frame è destinato al bridge medesimo, viene intercettato e consegnato ai circuiti interni che dovranno interpretarlo.

22 Il Bridge : come lavora Vediamo un esempio su come lavora il bridge: 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Mac Address Port Porta 1 Inizialmente la tabella è vuota Porta CCCCCCC 00000CDDDDDD

23 Il Bridge : come lavora Supponiamo che L host A debba spedire un ping a B: 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Porta 1 Non sa nulla di B e manda il messaggio e tutti Porta CCCCCCC Mac Address 00000CAAAAAA Port CDDDDDD

24 Il Bridge : come lavora Quando B risponde al ping di A: 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Porta 1 Non passa alla porta 2 e viene appreso il MACAddress di B Porta CCCCCCC Mac Address Port 00000CAAAAAA CBBBBBB CDDDDDD

25 Il Bridge : come lavora Supponiamo che l host A debba spedire un ping a C: 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Porta 1 Non sa nulla di C e manda il messaggio e tutti Porta CCCCCCC Mac Address Port 00000CAAAAAA CBBBBBB CDDDDDD

26 Il Bridge : come lavora Ora C risponde ad A 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Porta 1 Viene appreso il MACAddress di D Mac Address Port 00000CAAAAAA CBBBBBB CCCCCCC 2 Porta CCCCCCC 00000CDDDDDD

27 Il Bridge : come lavora Appena D comunica sulla rete: 00000CAAAAAA 00000CBBBBBB Porta 1 Porta 2 Mac Address Port 00000CAAAAAA CBBBBBB CCCCCCC 00000CDDDDDD CCCCCCC 00000CDDDDDD

28 Switch È un commutatore. Il suo compito è quello di effettuare una selezione sui pacchetti in transito. Ogni stazione che vuole trasmettere, invia allo switch un particolare pacchetto; la scheda dello switch controlla se il pacchetto è destinato ad una delle stazioni collegate ad essa e, in questo caso, lo inoltra lungo il tratto interessato.

29 Router È un ponte fra reti, anche fisicamente diverse, ma che comunichino utilizzando lo stesso protocollo. Per esempio una LAN e Internet

30 Gateway È un nodo che consente di mettere in comunicazione una rete con qualcosa di altro: per esempio un router da contattare per raggiungere un'altra rete.