Evoluzione degli apparati
1
Layer 2 switch
 Sono bridge multiporta con velocità di commutazione
elevate (wire speed)



Frame forward rate: circa 2/3 milioni di pacchetti al secondo
Funzionalità di inoltro realizzate in hardware
• Uno switch è dotato di hardware dedicato, basato su chip di tipo
ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
La velocità di commutazione è molto più elevata di quella della singola
porta --> più trasmissioni in contemporanea
2
Layer 2 switch (cont.)
 Utilizzati al posto dei bridge
 Hanno oramai sostituito i repeater nel “wiring closet”
 High-Density High-Speed Desktop Switching
 Combinazione di interfacce Ethernet a 10/100/1000
Mbps
 Esempio di layer 2 switch


24 porte 10/100 autosensing
1 porta 1000BASE-SX
3
Layer 2 switch (cont.)
 Applicazioni
Peer-to-peer
10 Mbps
Client-server
100 Mbps
100 Mbps
10 Mbps
1Gbps
L2SW
L2SW
Dorsale
1Gbps
100 Mbps
10 Mbps
100 Mbps
1Gbps
4
Switch e protocolli MAC: Ethernet full-duplex
 I protocolli MAC sono half-duplex: una sola stazione
alla volta può trasmettere
 Canali punto-punto (switch-switch, switch-host)

Entrambe le stazioni agli estremi del canale possono
trasmettere contemporaneamente
• Lo standard IEEE 802.3x definisce la modalità operativa fullduplex --> disabilitato il protocollo MAC
• Vale per tutte le diverse tipologie di reti Ethernet
(10/100/1000/10000 Mb/s)


Lo switching ridimensiona il ruolo del mezzo fisico condiviso
e, quindi, del protocollo MAC: i limiti di distanza non sono più
dettati dal sottolivello MAC ma solo dal livello fisico
Necessità di particolari transceiver in cui si disabilita la
rilevazione della collisione
5
Layer 3 switch
 E’ un router in grado di inoltrare pacchetti in hardware,
con prestazioni vicine o superiori a quelle di uno switch
di livello 2


Architetture basate su chip ASIC (Application Specific
Integrated Circuit)
Frame forward rate: decine di milioni di pacchetti al secondo
 Combinazione di interfacce Ethernet a 10/100/1000
Mbps
 Esistono già sul mercato layer 3 switch con interfacce
10-Gigabit ethernet (distanze fino a 40Km) -->
connettività LAN/MAN/WAN basata esclusivamente
su Ethernet (a livello end-to-end!!!)
 Esempio di layer 3 switch


2 porte 1000BASE-LX
4 porte 1000BASE-SX
6
Layer 2 e layer 3 switch: utilizzo combinato
Internet
firewall
router
7
Layer 2 e layer 3 switch: utilizzo combinato
(cont.)
Layer 2 switch
in stack
Desktop Switching
Server locale
MultiLink Trunking
Layer 3 switch
Dominio WAN (WD)
Porta di rete
Server centralizzati
Network Management Station
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Esempio di impiego dei layer 3 switch in
un campus
Building C
Building B
Internet
Building A (main)
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La rete di Ingegneria
ISUFI
Fiorini
1000 Base-LX
1000 Base-SX
Layer-3
switch
Quadrante 1
193.204.76.0/24
193.204.73.0/24
Quadrante 2
193.204.78.0/24
193.204.77.0/24
Quadrante 3
Layer-2
switch
in stack
Quadrante 4
10
Reti fault-tolerant
 Reti mission critical : reti in cui è richiesta elevata
disponibilità del servizio per la criticità delle
applicazioni utilizzate

Ridondanza di dorsale;
• Individuazione di percorsi fisici alternativi


Ridondanza sull’interfaccia di rete
Stazione duale o tandem
11
Edificio: ridondanza di dorsali
7o
6o
Dorsale
primaria
S5
4o
S4
2o
1o
Dorsale
secondaria
S6
5o
3o
Locale
tecnico
di piano
S7
S3
S2
S1-P
S1-S
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Rete di coprensorio: ridondanza di dorsali
Centro stella di comprensorio
Edificio 1
Edificio 2
Edificio 3
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Sistema tandem
1o Livello di gerarchia
Protocollo spanning tree
tra switch
2o Livello di gerarchia
Connessioni Ethernet
individuali di sistemi duali
Calcolatore
Principale
watch-dog
Calcolatore
Secondario
14
Layer (>3) switching?
 Ex. Server Load Balancer
 smista il traffico tra i server (reali) di una “server farm”
(tipicamente Web) in funzione di informazioni di livello
trasporto ed anche di livello applicativo contenute nei
pacchetti instradati
 Realizza un “server virtuale”
 Server reali equivalenti/non equivalenti
Client
Application Layer Switch
Server
SYN
SYN/ACK
ACK
GET URL
SYN
SYN/ACK
ACK
GET URL
Dati
Dati
Terminazione delle connessioni nel
caso di server reali non equivalenti
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Content Delivery Networks
 Generalizzazione del concetto di bilanciamento del
carico su una server farm: distribuzione dei server
nella rete in modo da portarli vicino ai client
 Ulteriore riduzione dei tempi di risposta grazie
all’abbattimento dei tempi di comunicazione attraverso la
rete
Content delivery network
16
VLAN: Virtual LAN
 Le stazioni appartenenti ad una VLAN sono
logicamente interconnesse a livello Data Link
 Insieme di porte su uno o più switch le quali
formano un singolo dominio di broadcast
17
Virtual LAN
L2SW
L2SW
L2SW
L2SW
VLAN #1
VLAN #2
VLAN #3
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Vantaggi delle VLAN
 elevata flessibilità: permettono la progettazione
logica della rete indipendentemente dalla
dislocazione fisica delle stazioni
 isolamento del traffico dei vari gruppi di lavoro a
livello Data Link.


sicurezza e riservatezza dei dati
limitazione del traffico di multicast/broadcast delle
diverse reti virtuali.
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Criteri di appartenenza ad una VLAN
 Statici
 Port-based VLANs
 Dinamici
 Source MAC-based VLANs
 Protocol-based VLANs (es. IPX, Netbeui, LAT, …)
 …
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Definizione delle porte
 Access: riceve e trasmette trame untagged
 Trunk: riceve e trasmette trame tagged
Switch A
TRUNK
TRUNK
ACCESS
(untagged)
Switch C
ACCESS
(untagged)
TRUNK
TRUNK
(tagged)
(tagged)
(tagged)
TRUNK
Switch B
ACCESS
(untagged)
TRUNK
Switch D
ACCESS
(untagged)
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Definizione delle porte (cont.)
VLAN#1
L2SW
VLAN#2
trunk backbones
L2SW
L2SW
L2SW
VLAN #1
VLAN #2
VLAN #3
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Standard per le VLAN
 IEEE 802.1q



Standard in ritardo rispetto alle soluzioni dei produttori di apparati
Ammette solo per port VLAN
Fa parte dello stesso progetto lo standard IEEE 802.1p (supporto per
la QoS tramite “priority”)
 Frame tagging (Ethernet 2.0 e IEEE802.3, IEEE 802.5, FDDI)
81-00
801.Q Tag
6
Destination Address
3
1
6
Source Address
user
priority
CFI
2
Length/Type = TPID
VID (VLAN ID) - 12 bits
2 Tag Control Information
Formato dei pacchetti
Ethernet/IEEE 802.3 tagged
2
Client Length/Type
Definito anche in:
 IEEE 802.3ac
42
1500
MAC Client DATA
PAD
4
FCS
 IEEE 802.1V
 Prevede la definizione ed associazione di VLAN per porta e per
protocollo
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Interoperabilità tra le reti virtuali
Internet
L'interoperabilità tra le reti virtuali è garantita da una unità di
internetworking esterna, normalmente un router (layer3 switch!).
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