Progettazione di reti locali basate su switch - Switched LAN

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1 Progettazione di reti locali basate su switch - Switched LAN Mario Baldi Politecnico di Torino Basato sul capitolo 5 di: M. Baldi, P. Nicoletti, Switched LAN, McGraw-Hill, 2002, ISBN _Prog_L2-1 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

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3 Argomenti Criteri di progettazione Progettazione basata su ripetitori e switch Tolleranza ai guasti Progettazione della dorsale in fibra 09_Prog_L2-3 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

4 Criteri di progettazione 09_Prog_L2-4 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

5 Criteri di progettazione Affidabilità Prestazioni Sicurezza Tolleranza ai guasti 09_Prog_L2-5 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

6 Affidabilità Scelta degli apparati di rete Rispetto delle specifiche degli standard Cablaggio Particolare attenzione alle dorsali in fibra Attenuazione 09_Prog_L2-6 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

7 Risorse di rete Banda trasmissiva Capacità di elaborazione degli apparati 09_Prog_L2-7 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

8 Occupazione delle risorse Dipende da Tipologia del traffico Tempo Istanti differenti Fasce orarie Giorni della settimana Eventi particolari 09_Prog_L2-8 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

9 Traffico client-server Flussi di traffico concentrati Server con connessione ad alta velocità (per esempio 1 Gb/s) Client con connessioni a velocità inferiore (per esempio 100 Mb/s) 09_Prog_L2-9 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

10 Traffico peer-to-peer Switch Flussi di traffico incrociati 09_Prog_L2-10 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

11 Rilevazione del traffico di rete Occupazione delle risorse 60% 50% 40% 30% 20% 10% 5% 0% 0 Funzionalità di monitor di analizzatori di rete Tempo 09_Prog_L2-11 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

12 Dimensionamento L approccio più comune consiste nel sovradimensionare la rete Poco costoso Semplice da realizzare 09_Prog_L2-12 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

13 Dimensionamento L approccio più comune consiste nel sovradimensionare la rete Semplice da gestire Niente traffic engineering Niente prenotazione risorse 09_Prog_L2-13 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

14 Linee guida per la progettazione Topologia e tipo di apparati 09_Prog_L2-14 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

15 Struttura logica Un tempo anche struttura fisica Bridge Canale condiviso 09_Prog_L2-15 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

16 Struttura fisica Basata su collegamenti punto-punto Hub Ripetitore multiporta 09_Prog_L2-16 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

17 Topologia a stella eventualmente gerarchica 09_Prog_L2-17 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

18 Collegamenti adeguati 1 Gb/s 100 Mb/s 10 Mb/s 09_Prog_L2-18 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

19 Normalmente 3 livelli Core Backbone (dorsale) Distribuzione Aggregazione Accesso 09_Prog_L2-19 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

20 Normalmente 3 livelli Cablaggio verticale Centro elaborazione dati (CED) Armadio di edificio Armadio di piano Cablaggio orizzontale 09_Prog_L2-20 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

21 In un edificio Armadio di piano Cablaggio verticale CED Cablaggio orizzontale 09_Prog_L2-21 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

22 Progettazione per la tolleranza ai guasti 09_Prog_L2-22 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

23 Tolleranza ai guasti Fault tolerance La rete è in grado di funzionare in presenza di uno o più guasti Collegamenti Apparati 09_Prog_L2-23 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

24 Tolleranza ai guasti Fault tolerance La rete è in grado di funzionare in presenza di uno o più guasti Parti di apparati Interfaccia Alimentatore Ringraziamenti a Piero Nicoletti 09_Prog_L2-24 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

25 Come si realizza? Ridondando elementi critici Interfaccia Porta Processore Alimentatore Collegamento Apparato (per esempio switch) 09_Prog_L2-25 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

26 Dove introdurre ridondanza? A livello di apparato Processori, alimentatori, schede A livello di interfaccia Interfacce parallele, porte ridondanti A livello di rete Percorsi alternativi Anche in combinazione 09_Prog_L2-26 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

27 Quanta ridondanza? Ogni elemento ha una probabilità di guasto e un costo Ridondare implica aggiungere nuovi elementi Si aumenta La probabilità di avere un guasto Il costo della rete 09_Prog_L2-27 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

28 In sostanza La soluzione tollerante ai guasti è un compromesso tra Reale necessità di tolleranza Costi Qualità (affidabilità) degli elementi 09_Prog_L2-28 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

29 Una regola d oro La soluzione tollerante i guasti deve essere il più semplice possibile e utilizzare il numero minimo di ridondanze necessarie a garantire un percorso alternativo a quello guasto 09_Prog_L2-29 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

30 Accorgimenti generali Apparati ridondati devono avere alimentazioni indipendenti Per esempio centro stella Sistema di gestione e controllo della rete per il rilevamento di anomalie e guasti Gruppi di continuità per i sistemi essenziali 09_Prog_L2-30 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

31 Dorsale Collegamenti ridondanti Anello: buon rapporto ridondanza/costo Evitare condivisione di elementi critici Percorsi fisici (canaline) Terminazioni (pannelli) Preferire fibra ottica 09_Prog_L2-31 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

32 Ridondanza del centro stella 09_Prog_L2-32 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

33 Aspetti protocollari Percorsi alternativi sono problematici per gli switch Spanning tree protocol IEEE 802.1d 09_Prog_L2-33 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

34 Spanning tree protocol Bridge Protocol Data Unit (BPDU) Elezione del root bridge Selezione delle root port Selezione delle designated port 09_Prog_L2-34 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

35 Reazione a guasti Riconfigurazione dello spanning tree Tempo impiegato: 50 sec 09_Prog_L2-35 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

36 Limitazioni dello spanning tree protocol Lentezza di riconfigurazione Massimo 7 bridge in cascata Può essere superato modificando i time-out Unico albero di instradamento Risorse sottoutilizzate 09_Prog_L2-36 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

37 Superare le limitazioni dello spanning tree protocol Rapid spanning tree protocol IEEE 802.1w Riconfigurazione in 10 ms Multiple spanning tree protocol IEEE 802.1s Superamento dei limiti di dimensione Gerarchia di alberi 09_Prog_L2-37 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

38 Progettazione dello spanning tree protocol Stabilire il root bridge Stabilire il backup root bridge Subentra al root bridge in caso di malfunzionamento Progettazione dei dettagli dell albero Porte in stato blocking 09_Prog_L2-38 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

39 Progettazione dello spanning tree protocol Come minimo Studio dell albero ottimale in condizioni normali Studio dell albero in condizioni di guasto Diametro massimo 7 switch Eventualmente, taratura time-out 09_Prog_L2-39 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

40 La rete e lo spanning tree Root bridge Bridge priority S1-P S1-S S2 S5 S3 S4 LEGENDA Porta root Porta designated Porta blocking S6 S7 09_Prog_L2-40 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

41 Topologia attiva senza guasti S1-P S1-S S2 S5 S3 S6 S4 S7 09_Prog_L2-41 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

42 Reazione ai guasti S1-P Guasto S1-S S2 S5 S3 S4 LEGENDA Porta root Porta designated Porta blocking S6 S7 09_Prog_L2-42 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

43 Reazione ai guasti S1-P S1-S S2 S5 S3 S4 Guasto LEGENDA Porta root Porta designated Porta blocking S6 S7 09_Prog_L2-43 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

44 Reazione ai guasti S1-P Guasto S1-S Root bridge S2 S5 S3 S6 S4 LEGENDA Porta root Porta designated Porta blocking S7 09_Prog_L2-44 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

45 Topologia attiva con cattiva configurazione S3 Root bridge S1-P S1-S S2 S5 S6 S4 S7 09_Prog_L2-45 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2

46 Switch di piano multipli A D B E C F B. Priority SW SW-2 B. Priority _Prog_L2-46 Copyright M. Baldi - P. Nicoletti: see page 2