Antonio Cianfrani Virtual LAN (VLAN)
Richiami sullo standard Ethernet Lo standard Ethernet (IEEE 802.3) è utilizzato per le Local Area Network (LAN): livello 2 della pila protocollare. Consente l utilizzo di un mezzo trasmissivo condiviso utilizzando la tecnologia CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) Carrier Sense: tutti i dispositivi che devono inviare dei messaggi devono ascoltare il mezzo prima e durante l invio. Multiple Access: possono nascere problemi di collisione (trasmissione quasi contemporanea) Collision Detection: il segnale risulterà amplificato e i dispositivi utilizzeranno un algoritmo di Backoff (random)
Frame Ethernet Il frame ethernet è costituito da un Header, l unità dati del protocollo di strato 3 e un Trailer Preamble + Start of frame Destination Address Source Address Lenght or Type Layer 3 PDU (Ipv4 packet) Frame Check Sequence Gli indirizzi di sorgente e di destinazione sono indirizzi MAC (6 bytes). Sono espressi di norma in formato esadecimale: 00-24-9A-3C-74-02, 00:24:9A:3C:74:02, 0024.9A3C.7402
Dispositivi di livello 2 Hub: dispositivo che rilancia i frame ethernet, ricevuti su una interfaccia, su tutte le sue altre interfaccie Switch: ogni frame ethernet ricevuto su una interfaccia è inviato esclusivamente sulla interfaccia d uscita che consente di raggiungere la destinazione. Il suo funzionamento si basa su una tabella MAC (MAC address table)
MAC address table La MAC table di uno switch è una tabella che contiene per ogni indirizzo MAC di destinazione la rispettiva porta di uscita Ogni volta che uno switch riceve un frame ethernet, legge il MAC destination address e determina la porta di uscita consultando la MAC table La MAC table viene riempita tramite un processo di apprendimento (MAC source address)
Configurazione base di uno switch Gli switch hanno una IOS simile a quella dei router I parametri di base da configurare su uno switch sono: Un indirizzo IP ed una maschera di sottorete (?) Un default getway (?) L indirizzo IP e la maschera di sottorete servono per il management dello switch (connessione tramite telnet) Il default gateway serve per avere l accesso ad un server web/tftp remoto (principalmente per caricare una nuova IOS)
Interfaccia di management
VLAN: motivazioni LAN Ethernet: tutti gli host appartenenti ad una stessa infrastruttura fisica (switches, hubs, cavi) fanno parte della stessa rete IP Se bisogna realizzare più reti IP all interno di uno stesso edifico sono necessarie più infrastrutture fisiche L introduzione delle VLAN consente di eliminare questa limitazione: più reti logiche possono condividere la stessa infrastruttura fisica Virtual LAN: sottorete IP indipendente che può condividere la stessa rete fisica di altre VLANs
Vantaggi delle VLAN Sicurezza Riduzione dei costi Limitazione del traffico di broadcast
VLAN: configurazione Per definire più VLANs all interno di una rete Ethernet bisogna correttamente configurare gli switch della rete Ogni VLAN è identificata da un numero (VID: 1-1005) ed ha un proprio blocco di indirizzi Le VLAN devono essere definite all interno dello switch Switch (config)# vlan x Switch (config-vlan)# name nome (opzionale) VLAN 10 student Switch (config)# vlan 10 Switch (config-vlan)# name student
Porte dello Switch Le porte di uno switch possono essere di due tipi Porte d accesso (access port): porte a cui sono connessi solo dispositivi appartenenti ad una VLAN Porte Trunk: porte su cui possono transitare frame appartenenti a VLAN diverse necessità di differenziare i frame VLAN 10 student VLAN 10 student VLAN 30 guest ACCESS PORT TRUNK PORT VLAN 30 guest
Access Port Come fa uno switch a sapere a quale VLAN appartiene un frame che riceve su una particolare interfaccia/porta? Le VLAN sono port-based VLAN di appartenenza in base alla porta su cui è stato ricevuto il frame Bisogna configurare staticamente le porte di accesso in modo da associarle alle VLAN corrette Switch (config)# interface FastEthernet o/x Switch (config-if)# switchport mode access Switch (config-if)# switchport access vlan y
Limiti delle porte Access VLAN 10 VLAN 20 VLAN 30 VLAN 10 TRUNK VLAN 20 VLAN 30
Trunk Port (1/3) Porta Trunk: porta su cui possono transitare frame appartenenti a VLAN diverse. Come fa uno switch a sapere a quale VLAN appartiene un frame che riceve su una porta trunk? E necessario estendere lo standard Ethernet. 802.3Q: inserimento di un tag all interno del frame ethernet contenente il VID (identificativo della VLAN cui appartiene il frame)
Trunk Port (2/3) Con il termine trunk si intende la connessione punto-punto tra due porte trunk di uno switch I frame che attraversano un trunk sono tutti tagged ad eccezione di quelli appartenenti ad una specifica VLAN: la Native VLAN. La Native VLAN è usata per il traffico di controllo Switch (config)# interface FastEthernet o/x Switch (config-if)# switchport mode trunk Switch (config-if)# switchport trunk native vlan 99
Trunk Port (3/3) Di default la porta trunk accetta tutte le VLAN. E possibile configurare la porta trunk in modo che solo un sottoinsieme di VLAN sia consentito: Switch (config-if)# switchport trunk allowed vlan y VLAN 10 VLAN 20 VLAN 30 FE 0/13 R(config)# interface FastEthernet 0/13 R(config-if)# switchport mode trunk R(config-if)# switchport trunk native vlan 99 R(config-if)# switchport trunk allowed 10-20
Funzionamento dello switch Uno switch instrada il traffico in base alla VLAN di appartenenza Il traffico broadcast ricevuto su una interfaccia di accesso sarà inviato solo sulle altre interfacce (accesso o trunk) del router su cui è configurata la VLAN in questione VLAN 10 VLAN 20 broad FE 0/1 FE 0/2 FE 0/3 broad FE 0/13 VLAN 30 FE 0/1, FE 0/2 e FE 0/3: access port FE 0/13: trunk port (allowed 10,20,30)
Gestione delle VLAN (1/2) Il comando show vlan brief elenca le VLAN configurate e l associazione alle porte Nessuna VLAN configurata VLAN 20 configurata ed associata all interfaccia FastEthernet 0/18
Gestione delle VLAN (1/2) Il comando show interface FastEthernet x/y switchport consente di valutare la modalità di una interfaccia Access port Trunk port
Inter-VLAN routing Quando due host appartenenti a VLAN diverse devono comunicare è necessaria la presenza di un router
VLAN Troubleshooting Possibili problemi di funzionamento di una rete Ethernet con VLAN: Native VLAN mismatch Trunk mode mismatch Incorretti indirizzi IP all interno delle VLAN VLAN non consentite (allowed) sui trunk