SISTEMI E RETI. Appunti del corso di Sistemi e Reti. Prof. Nicola Cappuccio

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1 SISTEMI E RETI Appunti del corso di Sistemi e Reti Prof. Nicola Cappuccio

2 Indice 1. Indirizzare la LAN: dall IP al Subnetting Calcolo delle Subnet Ethernet LANs and Switches Switching Logic Port Security Spanning Tree Protocol version 802.1D (IEEE) ING. NICOLA CAPPUCCIO 1

3 1. Indirizzare la LAN: dall IP al Subnetting Tabella Subnetting Indirizzo IP assegnato (classe A,B,C) A = /8 B = /16 C = /24 y=32-cidr Suffix h = Massimo Numero di host per Subnet 2 n = numero massimo di host indirizzabili 2 n con 0 n 32, n= numero di bit della parte host Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla Parte host x= Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alle Subnet x=y-n Tabella 1: Specifiche progettuali della LAN subnet subnet mask Default Gateway first host last host Broadcast Device Interface IP Address Subnet Mask Default Gateway ING. NICOLA CAPPUCCIO 2

4 Tabella Indirizzamentoh Massimo Numero di host per Subnet 2 n 0 n 32 numero massimo di host indirizzabili 2 n 0 n 32 n= numero di bit della parte host n Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla Parte host x Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla realizzazione delle Subnet x=y-n Tabella 2 ING. NICOLA CAPPUCCIO 3

5 ESERCIZIO 1: la Holding s.p.a. ha tre reparti marketing, amministrazione e produzione. La sua esigenza è quella di creare una rete per ogni reparto. Il Progettista di rete ha scelto un indirizzamento in classe C. Il massimo numero di host per reparto è riportato nella tabella sotto. reparto numero di host marketing 26 amministrazione 35 produzione 50 Progettare la rete, assegnando una rete separata per ogni reparto. Rete Holding s.p.a Svolgimento: 1. la prima cosa da verificare è se lo spazio host della classe scelta è sufficiente all indirizzamento voluto. Per la classe C, si possono indirizzare al massimo 2 8-2= =254 host. Il numero totale di host della holding spa da indirizzare è = 111 < 254. Conclusione: un indirizzamento in classe C riesce a soddisfare le esigenze della Holding s.p.a. 2. h=50 massimo numero di host per subnet 3. dalla Tabella 2, inserisco h nella seconda colonna, in corrispondenza del valore della potenza di due prossimo ma maggiore. Nel caso in esame h Massimo Numero di host per Subnet 2 n 0 n 32 numero massimo di host indirizzabili 2 n 0 n 32 n= numero di bit della parte host n Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla Parte host x Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla realizzazione delle Subnet x=y-n x=8-6=2 ING. NICOLA CAPPUCCIO 4

6 Per un massimo di 50 host per subnet, 6 bit della parte host dell indirizzo in classe C saranno dedicati all indirizzamento host mentre i restanti 2 bit saranno dedicati all indirizzamento delle subnet. Quante subnet posso indirizzare? Avendo a disposizione 2 bit, posso indirizzare 2 2 =4 subnet, in accordo con le specifiche di progetto che richiedevano 3 subnet. Indirizzo IP assegnato (classe A,B,C) A = /8 B = /16 C = /24 y=32-cidr Suffix y=32-24=8 h = Massimo Numero di host per Subnet 50 2 n = numero massimo di host indirizzabili 64 2 n con 0 n 32, n= numero di bit della parte host 6 Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alla Parte host x= Numero di Bit dell Indirizzo IP da dedicare alle Subnet x=8-6=2 x=y-n 2. Calcolo delle Subnet Tabella 1: Specifiche progettuali della LAN Esempio Indirizzo in classe C: / /27 Calcolo delle Subnet / = = 32 Le Subnet saranno indirizzabili su multipli di 32 ID subnet subnet mask ING. NICOLA CAPPUCCIO 5

7 3. Ethernet LANs and Switches Definizione di Dominio di Broadcast Quella sezione di rete LAN in cui si trovano tutti quegli host che, in presenza di un pacchetto di broadcast, lo ricevono. Definizione di Dominio di Collisione Quella sezione di rete LAN in cui, se presente una collisione, tutti gli host su quella sezione di rete la rilevano Switching Logic Lo scopo deli Switch è quello di inoltrare i frame Ethernet. Per raggiungere questo obbiettivo usa logiche di confronto basate sui MAC address sorgente/destinatario presenti nell header di ogni frame ethernet. Al ricevimento del frame Ethernet lo Switch decide se inoltrarlo o scartarlo e nel caso di inoltro, dall analisi del MAC destinatario, se procedere in modo broadcast o unicast. Possiamo riassumere gli step funzionali di uno Switch come segue: 1. FORWARD/FILTER DECISION: decide se inoltrare il frame o scartarlo basandosi sull analisi del MAC destinatario ING. NICOLA CAPPUCCIO 6

8 Lo switch usa una tabella dinamica, Content Addressable Memory (CAM) detta anche switching table, o bridging table in cui sono elencati gli indirizzi MAC presenti sulle porte di uscita. Dal confronto tra il MAC destinatario del frame Ethernet sulla porta di ingresso ed i dati sulla CAM, lo switch decide se inoltrare il frame o scartarlo. Esempio1: Ambiente a Singolo Switch Fred sending a frame to Barney Esempio2: Ambiente Multi Switch Fred sending a frame to Wilma in un ambiente multi switch, ogni switch prende le decisioni in maniera autonoma. 2. ADDRESS LEARNING: Impara e memorizza all occorrenza l indirizzo MAC sorgente di ogni frame in arrivo sulle porte Come gli Switch imparano e memorizzano i frame. ING. NICOLA CAPPUCCIO 7

9 Allo start-up le tabelle di switching sono vuote. All arrivo del primo frame, lo switch memorizza l indirizzo MAC sorgente contenuto nel frame ethernet con la porta di provenienza e esegue un flodding del frame su tutte le porte ad eccezione della porta sorgente. A regime, la tabella viene aggiornata dinamicamente: all arrivo di ogni frame viene eseguito il controllo delle corrispondenze tra porta di ingresso/uscita e MAC del frame Sorgente/Destinatario. Esempio3: Fred sending a frame to Barney Lo switch può rimuovere un MAC obsoleto e non più in uso dalla tabella controllando un campo contatore associato alla porta. Ogni volta che riceve un frame dal MAC registrato sulla porta di attestazione, porta il count a 0. Ogni frame che giunge su una porta qualsiasi fa aumentare il count di tutte le porte di uno ad eccezione del count sorgente. Trascorso un inactivity timer lo switch cancella dalla tabella il MAC obsoleto. Packet Tracer Activity: 1. startup Switch#sh mac address-table Mac Address Table Vlan Mac Address Type Ports PC0 ping Laptop0 C:\>ping Switch#sh mac address-table ING. NICOLA CAPPUCCIO 8

10 Mac Address Table Vlan Mac Address Type Ports e6.8ba9 DYNAMIC Fa0/ d.bd83.01eb DYNAMIC Fa0/1 Switch# 3. LOOP AVOIDANCE: Crea un ambiente di lavoro loop-free con altri switch usando lo Spanning Tree Protocol Senza lo STP ogni frame potrebbe essere inoltrato per un tempo infinito, senza ottenere mai la convergenza della rete. Il Protocollo STP previene il looping frames bloccando di fatto l inoltro dei frame da alcune porte: - bloccando alcune porte degli switch - lasciando attive solo due porte per coppia di switch in modo da garantire un percorso per l inoltro dei frame sulla rete Port Security Di default, il MAC Address viene memorizzato in maniera dinamica all interno della CAM. Con queste impostazioni non è possibile controllare gli accessi indesiderati: chiunque può accedere alla rete aziendale semplicemente connettendo un cavo Etehernet ad una presa disponibile dello Switch. Per prevenire minacce o accessi indesiderati, sono state sviluppate varie tecniche di port security. Noi analizzeremo la modalità di protezione dagli accessi indesiderati degli Switch Cisco Catalyst. Procedura di impostazione Port Security Topologia di base 1) Acceder alla porta dello Switch 2) Configurare la porta in modalità access port. Di default tutte le porte dello switch sono in desiderable mode ovvero sono predisposte per fornire connessioni trunk con altri switch. Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#int fast 0/1 Switch(config-if)#switchport mode access ING. NICOLA CAPPUCCIO 9

11 Switch(config-if)# 3) Abilitare la modalità Port-Security sull interfaccia desiderata Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#int fast 0/1 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport port-security 4) Configurare la modalità Port Security sull interfaccia selezionata. Le possibilità sono tre Switch(config-if)#switchport port-security? mac-address Secure mac address maximum Max secure addresses violation Security violation mode <cr> Switch(config-if)#switchport port-security mac-address Secure mac address 1. Assegnare manualmente il mac-address dell host alla porta su cui è connesso. Switch(config-if)# switchport port-security mac-address mac-address Switch(config-if)#switchport port-security mac-address? H.H.H 48 bit mac address sticky Configure dynamic secure addresses as sticky Switch(config-if)#switchport port-security mac-address 0003.E450.4B58 E possibile configurare la porta affinché venga memorizzato un solo mac-address. Alla violazione di tale impostazione, lo switch spegne la porta. Switch(config-if)#switchport port-security mac-address 0003.E450.4B58 Switch(config-if)#switchport port-security maximum? <1-132> Maximum addresses Switch(config-if)#switchport port-security maximum 1 Switch(config-if)#switchport port-security violation shutdown 2. Assegnare dinamicamente il mac-address dell host alla porta su cui è connesso. Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#int fast 0/1 Switch(config-if)#switchport port-security mac-address sticky Switch(config-if)#switchport port-security violation shutdown Switch(config-if)#switchport port-security maximum 2 ING. NICOLA CAPPUCCIO 10

12 Packet Tracer PC Command Line 1.0 C:\>ping Switch(config-if)#do sh mac address-table Mac Address Table Vlan Mac Address Type Ports e450.4b58 DYNAMIC Fa0/1 Switch# sh run! interface FastEthernet0/1 switchport mode access switchport port-security maximum 2 switchport port-security mac-address sticky!. Verifica dello stato della porta Switch(config-if)#do show port-security interface fastethernet 0/1 Port Security : Enabled Port Status : Secure-up Violation Mode : Shutdown Aging Time : 0 mins Aging Type : Absolute SecureStatic Address Aging : Disabled Maximum MAC Addresses : 2 Total MAC Addresses : 1 Configured MAC Addresses : 0 Sticky MAC Addresses : 1 Last Source Address:Vlan : 0003.E450.4B58:1 Security Violation Count : 0 Switch(config-if)# 3.3. Spanning Tree Protocol version 802.1D (IEEE) STP Basic Concepts Lo scopo principale dello Spanning Tree è quello di bloccare i loop che si possono verificare al livello 2 (Switch o Bridge di rete), prevenire i broadcast storm e copie multi frame. L STP utilizza l algoritmo SPA (Spanning tree Algoritm), esso crea il database della topologia di rete e successivamente disabilita i link ridondanti. ING. NICOLA CAPPUCCIO 11

13 Definizioni Root Bridge (RB). Il Root Bridge è il Bridge (Switch) con il miglior Bridge ID. Con lo STP, tutti i bridge concorrono all elezione del Root Bridge che diventerà il punto focale di tutta la rete. Tutte le decisioni, all interno della rete, sono prese dal RB: - porte in bloked mode - porte in forwarding mode Una volta eletto il RB, tutti gli altri bridge nella rete devo seguire un singolo percorso verso il RB. la porta con il percorso migliore verso il RB è detta root port. BPDU (Bridge Protocol Data Unit). Sono le informazioni che si scambiano gli switch riguardo la configurazione dello STP. Sono informazioni scambiate con gli switch vicini. Sono spedite ogni 2 secondi su tutte le porte attive. Bridge ID. È un numero formato dalla combinazione del bridge priority (32768 per CISCO) ed il MAC adrress. È lungo 8 Bytes. Il BID è come l STP tiene traccia di tutti i bridge nella rete. Lo switch con il BID più basso diventa il root Bridge. Nonroot Bridge (RB). Sono tutti i bridge che non sono Root Bridge. Essi scambiano BPDB per sostenere lo STP. Port cost. Determina il percorso migliore quando più link sono utilizzati per la connessione tra due switch. Il costo di un link è determinato dal bandwidth del link. Root Port. La root port è sempre la porta direttamente connessa al root bridge o al percorso con costo minore verso il root bridge. Designed Port. È la porta con il percorso migliore verso il root bridge connessa attraverso la root port. È una forwarding port. Nondesigned Port. È una porta con costo maggiore rispetto alla designed port. è una nonforwarding port. Forwarding port. inoltra frame e può essere una designed port o una root port Bloked Port. è una porta che che non inoltra frames. è in ascolto dei BPDU ma scarta ogni altro frame. ING. NICOLA CAPPUCCIO 12

14 Packet Tracer Activity: show spanning-tree How to change root bribge: spanning-tree vlal 1 priority Allowed values are: ING. NICOLA CAPPUCCIO 13

15 Spanning-Tree Port State Stato Forward Frames Listen to BDDUs Populate MAC address table Blocking NO SI NO Listening Prepare but not SI NO Learning Prepare but not SI SI Forwarding SI SI SI Disable NO NO NO Convergence lo stato di convergenza Rete si ottiene quando tutte le porte dei bridge e degli switch sono transitate o in Forwarding state o in Blocking state. Nessun dato può transitare sulla rete affinché la sia non sia in uno stato di convergenza. Il tempo di convergenza di un dispositivo è 50 sec. Se si è sicuri che una porta di uno switch non provochi loop se lo STP è disabilitato, si può utilizzare lo Spanning Tree Port Fast. utilizzando questo comando sulla porta di interesse, lo switch promuoverà tale porta in forwarding mode senza aspettare i 50 sec. È possibile applicare la modalità port fast a più interfaces contemporaneamente ING. NICOLA CAPPUCCIO 14