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Virtual LAN

Una VLAN è una rete LAN realizzata logicamente, isolata quindi virtualmente ma non fisicamente, da altre LAN virtuali. L'argomento delle VLAN si colloca al livello di collegamento dello stack TCP/IP.

Definizione

La tecnologia della Virtual LAN permette di segmentare il dominio di broadcast di una LAN, suddividendola in più LAN virtuali, isolate tra loro, ma che condividono la stessa infrastruttura fisica. Una Virtual LAN, quindi, consente di:

• Separare host appartenenti allo stesso dominio di broadcast
• Connettere host separati fisicamente, alla stessa rete logica virtuale

Vantaggi

• Risparmio - Si realizzano LAN virtuali sulle stesse strutture fisiche, con notevole risparmio di tempo e denaro
• Prestazioni - I frame non vengono propagati verso destinazioni non necessarie, grazie al confinamento del traffico broadcast alla singola VLAN
• Sicurezza – Gli host possono vedere solo il traffico della loro VLAN
• Flessibilità
• Spostamento fisico di host: l'host rimane collegato alla stessa VLAN senza riconfigurare gli switch
• Spostamento fisico di un utente nell'infrastruttura di rete: l'utente può rimanere assegnato ad una VLAN, dopo una riconfigurazione degli apparati

Realizzazione

Due modi:

• Port Based (Private VLAN): lo switch assegna una VLAN a delle porte
• Tagged (802.1Q): lo switch associa un indirizzo IP/MAC ad una VLAN

Per gestire più VLAN, lo switch deve essere in grado di svolgere funzioni di:

• Ingress: capire la VLAN di provenienza del frame
• Forwarding: capire la porta di destinazione del frame, in base alla VLAN di destinazione
• Egress: trasmettere il frame in modo che la sua appartenenza alla VLAN venga correttamente interpretata da eventuali altri switch

Associazione

Due modi:

• Statico: Assegnazione su base porta
• Dinamico: Assegnazione su base MAC address

VLAN Trunking (Tagged), 802.1Q

Questo protocollo (VTP) permette di far condividere una VLAN su più switch. Per fare questo, vengono aggiunti 4 byte (TAG) al frame Ethernet:

• TPID (Tag Protocol Identifier): contiene il tag EtherType che identifica il frame come 802.1Q
• TCI (Tag Control Information):
  • PCP (Priority Code Point): priorità del frame (0-7)
  • DEI (Drop Eligible Indicator): designa il frame come scartabile in caso di congestione
• VID (VLAN Identificator): campo hex che identifica la VLAN di appartenenza del frame

Broadcast e Multicast

Le reti "broadcast" consistono in un unico canale di comunicazione che è condiviso da tutti gli elaboratori. I pacchetti inviati da un elaboratore sono ricevuti da tutti gli altri elaboratori; un indirizzo all'interno specifica il destinatario.

Le reti broadcast consentono anche di inviare un pacchetto a tutti gli elaboratori, in questo caso parliamo di broadcasting. Si parla invece di multicasting quando vogliamo inviare un pacchetto soltanto ad un sottoinsieme degli elaboratori, in questo caso solo gli elaboratori del suddetto sottoinsieme prendono in considerazione il pacchetto, che viene ignorato dagli altri.

In ciascun pacchetto è presente un bit che indica che si tratta di una trasmissione in multicasting, mentre i rimanenti bit contengono l'indirizzo del gruppo destinatario ed i dati.

Cos'è la metrica?

La metrica interviene nella caratterizzazione di un percorso per l'instradamento di pacchetti tra due nodi; serve per selezionare il percorso "migliore" e definisce quindi l'algoritmo di instradamento (Hop Count, Load, Delay, Bandwith, etc.).

Cos'è un Trunk e cosa fa, cos'è il tagging?

Un trunk è un collegamento in grado di trasportare il traffico su VLAN multiple. Il tagging è una logica sviluppata per la comunicazione inter-switch in ambienti multi VLAN, nell'header di ciascuna trama è trasportato il VLAN-ID (opera al layer 2) (fanno la stessa cosa) - le info tag viaggiano solo su collegamenti trunk.

Come si costruisce una Tabella di Routing?

Una tabella di instradamento (Routing Table) raccoglie le informazioni necessarie per individuare il percorso ottimale verso tutte le possibili reti, è composta dai seguenti campi:

• Indirizzo IP di destinazione: È il campo più importante contenuto nella Routing Table, quando un router riceve un pacchetto dati attraverso la sua porta di IN, controlla nella propria tabella di routing se esiste una entry per tale destinazione, ed in caso affermativo inoltra il flusso dati nella corrispondente porta di OUT
• Metrica: Definisce l'algoritmo di instradamento (Hop Count, Load, Delay, Bandwith, ecc.)
• Indirizzo del router di Next Hop: È l'indirizzo del router successivo per raggiungere la rete di destinazione
• Interface: Interfaccia del router attraverso cui deve essere instradato il pacchetto verso il next hop
• Timer: Scandisce temporalmente ogni quanto tempo inviare gli updates ad i router vicini

Protocolli a finestra scorrevole

I protocolli a finestra scorrevole (sliding window) permettono di inviare più di un frame prima di fermarsi per attendere il riscontro poiché in ricezione possono arrivare più frame consecutivi, i frame devono essere numerati per garantire in ricezione che non si siano persi frame: saranno dedicati n bit di controllo per la numerazione.

In ricezione non è necessario riscontrare tutti i frame: il ricevente può attendere di ricevere un certo numero di frame prima di inviare un solo riscontro cumulativo. Per non avere sovrapposizione dei numeri identificativi tra i frame in attesa di riscontro, questi non dovranno essere in numero maggiore di 2 (quindi saranno numerati da 0 a 2 -1), quindi si avrà sempre W ≤ 2; in funzione del protocollo usato si potranno avere restrizioni maggiori come per il selective reject che avrà la finestra (n-1)W ≤ 2 (quindi la metà dello spazio di indirizzamento dei frame).

Differenze tra switch e switch Layer 3

Uno switch è un dispositivo di rete che agisce istradando i frame ricevuti e dirigendoli verso il dispositivo corretto. Quindi uno switch opera tra dispositivi della stessa rete; mentre uno Switch Layer 3 svolge la stessa funzione, operando su più reti.

Com'è fatta e su cosa si basa la fibra ottica?

La fibra ottica consiste in un cavo composto da un’anima trasparente di silicio avvolto in un rivestimento di vetro, la parte in vetro viene poi ricoperta da una guaina nera, si basa sulla rifrazione, può essere monomodale e multimodale, la migliore tra le due è la monomodale perché è diretta.

Perché preferiamo la fibra ottica al rame?

La fibra ottica è da preferire al rame, poiché è immune dai disturbi elettrici/radio/climatici, ha un'ampia capacità di banda e un'elevata velocità di trasmissione.

Shannon e Nyquist (teorema del campionamento)

Nyquist dimostrò che un segnale a larghezza di banda B può essere ricostruito perfettamente campionando lo stesso al doppio della larghezza di banda, quindi a partire da 2B campioni del segnale stesso. Shannon estese il lavoro di Nyquist a canali soggetti a rumore termico, secondo la dimostrazione di Shannon sarebbe possibile aumentare il tasso di trasferimento dei dati, aumentando il livello del segnale, tuttavia l’aumento del segnale comporta effetti collaterali (non linearità) che accrescono gli errori di ricezione.

Differenza tra link state e distance vector (routing dinamico)

In una logica link state gli aggiornamenti sono propagati uno ad uno a tutti i nodi nel dominio di routing. I protocolli distance vector sono invece più leggeri: ogni router misura la distanza che lo separa dai nodi adiacenti ricevendo i dati dai router vicini.

Capacità del mezzo trasmissivo (collegata a Shannon e Nyquist)

Con l'ausilio del teorema del campionamento, se utilizziamo un numero V di livelli trasmissivi equiprobabili, dato che la quantità di informazione associata è esprimibile come Q = V, allora la massima quantità di informazione trasmessa in un canale non rumoroso è di 2BQ. (primo teorema di Nyquist) La massima informazione trasmessa in un canale con rumore termico è invece di B log₂(1+S/N).

A livello data link, come viene gestita la collisione e la contesa?

La collisione viene gestita tramite 3 protocolli con cui i nodi regolano le loro trasmissioni e sono Protocolli a suddivisione del canale (slot di tempo, frequenza, codice) protocolli ad accesso casuale (slotted aloha, aloha puro, CSMA-CSMA/CD) e Collision free (token ring).

La contesa consiste nella trasmissione dei dati da parte di ciascuna sorgente, indipendentemente dalle altre. Essa viene gestita utilizzando il protocollo CSMA-CSMA/CD o protocolli collision-free (es. Token Ring). (CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access Collision Detection)

Differenza tra Switch (livello data link) e ripetitore (livello fisico)

Il ripetitore opera al livello fisico, e permette la ritrasmissione del segnale in modo bidirezionale; lo Switch invece, opera a livello data link e permette di connettere più LAN.

Come fa lo switch ad imparare le informazioni di chi sta da una parte e di chi sta dall’altra?

Lo switch, riesce ad imparare le informazioni del mittente e del destinatario attraverso l'uso dell'indirizzo MAC, seleziona i frame ricevuti e li dirige verso il dispositivo corretto, leggendo il MAC di destinazione. L'instradamento avviene per mezzo di una corrispondenza univoca porta-indirizzo.

Con lo switch, come si gestiscono i loop nella broadcast storm? C’è un protocollo che usiamo? (spanning-tree protocol)

Sì, utilizziamo il protocollo spanning-tree che mantiene inattive alcune interfacce in modo da garantire che la rete rimanga connessa ma priva di loop.

Che differenza c’è, a livello di rete, tra l’attività di forwarding (hardware) e routing (instradamento)?

L’inoltro o forwarding è il processo che, in base all'indirizzo fisico di destinazione, sceglie la linea di uscita in funzione di dati noti (tabelle, stato delle linee, etc.).

L’instradamento invece, è il processo di creazione ed aggiornamento della tabella (detta di routing), che associa alla destinazione la linea d'uscita da utilizzare; questa operazione viene eseguita in base ad algoritmi detti algoritmi di routing. Inoltro sceglie linea di uscita, forwarding associa destinazione a linea di uscita.

Come funziona il bit stuffing?

Il bit stuffing è una tecnica che consiste nell’aggiungere dei bit a zero ad un flusso di dati numerici. Tali bit aggiunti non trasportano informazione, ma vengono utilizzati per prevenire che i dati siano interpretati come dati di controllo.

Nel framing ad esempio, per evitare che il flag byte possa trovarsi all'interno dei dati del pacchetto, viene inserito un bit 0 dopo ogni gruppo di 5 bit a 1; il bit inserito viene eliminato in ricezione.

Cos'è e come funziona lo spanning-tree protocol

L’STP è un protocollo "loop free" utilizzato per realizzare reti con percorsi ridondanti utilizzando tecnologie di livello datalink. Nell'STP viene localizzato il "root bridge" (nodo debole), successivamente vengono localizzati i loop che vengono poi risolti bloccando le porte.

Cos'è la tabella di routing e come funziona?

La tavola di routing contiene tutte le informazioni necessarie per indicare il percorso ottimale verso le possibili reti. La tavola deve contenere l’indirizzo IP di destinazione, l’indirizzo dei router adiacenti ed i possibili percorsi.

Chi è che immette i dati nella tavola di routing?

Ci sono due possibili casi, nel caso statico li immette l’amministratore di rete; nel dinamico invece vengono aggiunti attraverso i protocolli di routing.

Cos'è il DNS? Qual è la query ricorsiva ed iterativa? Quali sono i vari servizi del DNS

Il DNS (Domain Name System) è un database distribuito (ogni sito mantiene il suo database relativo agli host locali eseguendo su una macchina il server DNS che può essere interrogato da altri sistemi su internet) che permette di convertire i nomi simbolici degli host negli indirizzi IP numerici. Il resolver è la procedura che effettua la conversione. Le caratteristiche principali sono:

• Database distribuito
• Basato sul modello client/server
• 3 componenti principali
  • Resolver
  • Spazio dei nomi
  • Name server
• Accesso veloce ai dati

Nella query iterativa la negoziazione con i vari name server autoritativi per le zone interessate è gestita direttamente dal resolver. Nella query ricorsiva il resolver propaga la richiesta al name server di livello superiore che gestisce la stessa negoziando con gli altri name server nella gerarchia (la risposta viene propagata all’indietro).

Oltre alla traduzione il DNS fa anche da host aliasing (semplifica il nome degli host complicati e lunghi), Mail server aliasing e distribuzione del carico tra server replicanti di un web server affollato.

Distance vector (problemi di hop count infinito, split horizon, hold down timer)

L’instradamento distance vector, noto anche come routing...