UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DEL PIEMONTE ORIENTALE "AMEDEO AVOGADRO" FACOLTA’ DI SCIENZE M.F.N. CORSO DI LAUREA IN INFORMATICA Analisi ed ottimizzazione del traffico di una LAN mediante l ‘impiego di LAN virtuali Relatore: Prof. Cosimo Anglano Correlatore: Ing. Maurizio Monteduro Tesi di laurea di: Elisa Di Biase PRESENTAZIONE DEL PROBLEMA Prendendo in esame la topologia della rete dell’I.T.I.S. “G. Fauser” di Novara, è emerso che il traffico ARP, generato dalla presenza di 32 subnet è tale da sovraccaricare la rete. Infatti, il 70% dell’ampiezza di banda viene utilizzato dai protocolli di broadcast e solo il restante 30% è sfruttato dagli altri protocolli. Quindi, partendo da un’esigenza concreta dell’Istituto, sono diventati oggetto della tesi lo studio e il miglioramento del traffico di una LAN con la sperimentazione di LAN virtuali sulla rete dell’I.T.I.S. “G. Fauser”. DESCRIZIONE DEL PROBLEMA LAN FISICA Una LAN è un dominio broadcast in cui i bridge (switch), che sono sullo stesso segmento fisico, comunicano tra di loro senza il bisogno di un router. Quest’ultimo è indispensabile per collegare i dispositivi presenti su altri segmenti della LAN. LAN VIRTUALE La tecnologia VLAN, invece, funziona segmentando logicamente la rete in differenti domini di broadcast, in modo che le trame vengano commutate esclusivamente tra porte che appartengono alla medesima LAN virtuale, che non sarà più “inondata” dal traffico ARP che non le è destinato. STUDIO DELLA SOLUZIONE Raccolta della documentazione teorica: "The Virtual Lan Technology Report" di Passmore e Freeman. Specifiche Cisco. Sviluppo della parte applicativa: Simulazione di VLAN su software dedicato della Boson. Realizzazione di una LAN virtuale per una subnet dell’Istituto “G. Fauser” di Novara. Analisi del traffico broadcast con l’Ethereal Network Analyzer. TECNOLOGIA VLAN Definizione: Le VLAN sono gruppi di stazioni su segmenti multipli di una LAN fisica, non vincolati dalla loro posizione e che possono comunicare come se fossero su una normale LAN. Modalità di appartenenza ad una VLAN: raggruppamento di porte (port grouping); raggruppamento a livello MAC (Mac-layer grouping); raggruppamento a livello di rete (network-layer grouping); raggruppamento con multicast IP (IP multicast grouping). STANDARD Data la varietà delle implementazioni, sono stati proposti i seguenti due standard di VLAN: 802.10: Nel 1995 la CISCO tentò di utilizzare il campo opzionale di intestazione del frame per trasportare il tag del frame delle VLAN. 802.1: Nel 1996 la sottocommissione di Internetworking dell’IEEE 802.1 approvò le risoluzioni riguardanti: l’approccio architetturale alle VLAN; un formato standard per la taggatura del frame (802.1Q); le linee future della standardizzazione delle VLAN. VANTAGGI Ridimensionamento dei costi di spostamenti e modifiche relative all’utente. Istituzione del modello del workgroup virtuale. Mantenimento della regola 80/20. Accesso alle risorse della rete locale. Riduzione del routing per contenere il traffico broadcast. Performance più elevate e facilità nell’amministrazione. Requisiti di sicurezza più rigorosi. SIMULAZIONE DI VLAN Le fasi: Studio della topologia della rete dell’ Istituto “G. Fauser”. Individuazione del segmento su cui creare la VLAN. Riproduzione di questa rete minimale con il Boson Network Designer. Configurazione di due pc e dei dispositivi di rete (uno switch ed un router) con il Boson NetSimulator della Boson v5.12: creazione di due VLAN sullo switch; attivazione del "trunk" sulla FastEthernet0/26 dello switch verso il router; incapsulamento dell'inter-switch link (ISL) sulle due subinterfacce del router. REALIZZAZIONE OBIETTIVI Isolare a livello 2 una determinata subnet. Verificare che il traffico ARP, non destinato a tale subnet, non la attraversi. Rilevare la percentuale di traffico broadcast nei seguenti casi: Con la VLAN attiva. Senza la VLAN. Si è scelto di creare una VLAN che raccogliesse il traffico di un unico laboratorio (Matematica-Biennio), dove sono presenti 25 pc, concentrati in un unico switch; da quest’ultimo una tratta di rete porta allo switch di piano (sulla porta FastEthernet 0/12). REALIZZAZIONE SVILUPPO Configurazione switch (denominato Switch_3524_sala_parini), al fine di creare una VLAN fra la FastEthernet 0/12 e una sottointerfaccia della FastEthernet 0/0 del core router (Cisco 2621XM), chiamato fauser-bridge. Creazione VLAN che permetta al laboratorio di diventare un segmento della rete a sè stante, dove il traffico ARP visibile dalle macchine è solo quello relativo al laboratorio stesso, il cui indirizzo è 10.0.7.0/24. Per effettuare la controprova, basterà collegare il laboratorio ad una FastEthernet dello switch, che non ha nessuna VLAN configurata. SITUAZIONE CON LA VLAN ATTIVA VERIFICA DELLA SPERIMENTAZIONE VLAN ATTIVA: La percentuale di traffico ARP è estremamente ridotta nella slide precedente ed afferente solo alle interfacce della subnet giacente all’interno della VLAN. Gli unici pacchetti presenti sono appunto quelli delle macchine della sottorete 10.0.7.0/24. SENZA VLAN: Nella schermata successiva viene evidenziato il traffico ARP proveniente da altri indirizzi, che non appartengono alla subnet dove è situato il laboratorio (10.0.7.0/24). Inoltre, la percentuale di traffico broadcast torna a salire. SITUAZIONE SENZA LA VLAN DEDUZIONI In base a quanto dimostrato, lo stesso procedimento potrebbe essere applicato anche a tutte le altre subnet presenti nell’Istituto, in quanto: Le LAN virtuali offrono significativi benefici in termini di costi e performance. Le VLAN, come parte di un’architettura switchata, sono completamente invisibili all’utente finale, le cui applicazioni non necessitano di modifiche. CONCLUSIONE La problematica di cui mi sono occupata mi ha permesso di: approfondire le conoscenze acquisite durante il corso di studi e concretizzarle mediante lo stage; effettuare simulazioni con software dedicato; familiarizzare con i dispositivi di rete attraverso le configurazioni reali. comprendere che le VLAN sono molto più di una semplice soluzione gestionale di una LAN e possono essere largamente impiegate, perché garantiscono una potente segmentazione ed un’efficiente amministrazione della rete.