Tipi di dispositivi di rete da usare per la creazione di una rete

Una rete non può esistere se i dispositivi non possono comunicare tra loro. Queste informazioni si applicano sia alla rete aziendale che a reti più estese, come il Web. Tutte le reti sono basate sugli stessi principi.

In questa unità vengono illustrati i termini standard di rete ed esplorare l'hardware che costituisce il backbone di qualsiasi rete.

Standard di rete

Mentre i protocolli di rete forniscono un metodo unificato per la comunicazione, gli standard di rete determinano i prodotti hardware e software che li usano.

Attualmente esistono centinaia di migliaia di fornitori di hardware. Tuttavia, tutta la loro tecnologia si integra perfettamente con il computer o la rete con il minimo sforzo. Gli standard di rete forniscono un framework che permette l'interoperabilità tra dispositivi.

Gli standard di rete migliorano l'interoperabilità di diversi dispositivi connessi alla rete e forniscono la compatibilità con le versioni precedenti tra revisioni dei prodotti e fornitori diversi. Gli organismi ufficiali che pubblicano standard regolamentati sono l'International Telecommunication Union (ITU), l'American National Standards Institute (ANSI) e l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Senza gli standard di rete, sarebbe impossibile creare reti e connettere dispositivi di rete in modo affidabile.

La famiglia degli standard 802

La specifica 802 include tutti gli standard di rete fisici per reti Ethernet e wireless. La tabella seguente contiene alcuni degli standard più ampiamente usati.

Infrastruttura di rete

La struttura delle reti è costituita da diversi dispositivi conformi agli standard di rete. A seconda delle dimensioni della rete, è possibile usare dispositivi specifici per creare il backbone della rete. I dispositivi sono i seguenti:

• Ripetitori
• Hub
• Bridge
• Commutatori
• Router

Quasi tutti questi dispositivi dipendono da un indirizzo MAC o IP per il recapito dei dati nella rete.

Che cos'è un indirizzo MAC?

L'indirizzo MAC (Media Access Control) è un identificatore univoco assegnato a ogni dispositivo abilitato per la rete al momento della fabbricazione. Può essere definito come indirizzo masterizzato, indirizzo hardware Ethernet o indirizzo fisico.

L'indirizzo MAC ha una composizione standard di sei numeri esadecimali separati dai due punti o da un trattino. I primi tre numeri dell'indirizzo MAC definiscono l'identificatore OUI (Organizationally Unique Identifier) del produttore e i tre numeri rimanenti identificano in modo univoco il dispositivo. Ad esempio, se l'indirizzo MAC è AA-6A-BA-2B-68-C1, allora l'OUI è AA-6A-BA e l'ID dispositivo è 2B-68-C1.

Ripetitore

Un ripetitore è un dispositivo a due porte che replica i segnali di rete. I ripetitori vengono usati quando i dispositivi di rete si trovano a una certa distanza tra loro. Il ripetitore non modifica né interpreta i pacchetti di dati prima di inviarli di nuovo e non amplifica il segnale. Rigenera invece il pacchetto di dati con la potenza originale, bit per bit.

Bridge

Un bridge divide una rete in segmenti di rete e può filtrare e inoltrare i pacchetti di dati tra tali segmenti. I bridge usano l'indirizzo MAC del dispositivo di rete per stabilire la destinazione del pacchetto di dati. In genere, un bridge viene usato per migliorare le prestazioni di rete riducendo il traffico non necessario sui segmenti di rete.

Hub

Un hub funge da ripetitore multiporta in una rete. Gli hub vengono usati per connettere più di un dispositivo e strutturare il layout di una rete. È ad esempio possibile usare hub a cascata per creare rami di rete o un endpoint per creare un layout a stella con i dispositivi di tipo multiutente. Gli hub includono più porte che fungono da connessione Ethernet di input/output tra l'hub e un dispositivo di rete. Un hub può funzionare solo a una velocità, che corrisponde alla velocità del dispositivo più lento nella rete. Non interpreta né filtra i pacchetti di dati e invia copie di ogni pacchetto di dati a tutti i dispositivi collegati.

Tipi di hub

• Fast Ethernet: questo hub viene usato per le reti da 100 Mbps e viene fornito come hub di tipo Class I e Class II. La differenza principale tra i due è il ritardo nella trasmissione dei dati. Un hub di Classe I introduce un ritardo del segnale fino a 140 tempi di bit. Un hub di Classe II ha un ritardo fino a 96 tempi di bit. Il ritardo consente la transcodifica dei dati tra tipi di base diversi. In una rete basata su hub è possibile usare solo due hub di Classe II. Gli hub di Classe II comportano un aumento della probabilità di collisioni dei pacchetti a causa delle velocità più elevate.
• Doppia velocità: con una rete hub tradizionale, il dispositivo collegato più lento regola la velocità della rete. Se, ad esempio, a una rete sono connessi dispositivi a 10 Mbps e a 100 Mbps, la velocità dell'intera rete è di soli 10 Mbps. Gli hub a doppia velocità risolvono il problema fungendo da bridge tra i due dispositivi con velocità diverse.

Gli hub vengono usati per piccole reti ad hoc di pochi dispositivi e raramente a livello aziendale.

Commutatore

Un commutatore combina le funzionalità di un bridge e un hub. Segmenta le reti ed è in grado di interpretare e filtrare i dati dei pacchetti per inviarli direttamente a un dispositivo di rete collegato. I commutatori usano l'indirizzo MAC del dispositivo di rete per stabilire la destinazione del pacchetto di dati. Un commutatore funziona in modalità full duplex, ovvero può contemporaneamente inviare dati ai dispositivi di rete e ricevere dati dai dispositivi.

Funzionalità

I moderni commutatori basati su Ethernet offrono più funzionalità e caratteristiche rispetto a un hub Ethernet.

• Un commutatore Ethernet può regolare la velocità di connessione di un pacchetto in ingresso in modo che corrisponda alla velocità di connessione della rete di destinazione.
• Molti commutatori supportano ora Power over Ethernet (PoE). La tecnologia PoE consente l'alimentazione di alcuni dispositivi di rete, ad esempio i telefoni VoIP (Voice over IP), direttamente dal commutatore senza la necessità di un alimentatore separato.
• È possibile collegare altri moduli al commutatore per abilitare funzioni come il mirroring delle porte, gli sniffer di pacchetti e i sistemi di rilevamento intrusioni.

Tipi di commutatori Ethernet

I due tipi distinti di switch sono non gestiti e gestiti.

Non gestito

Questo tipo di commutatore non dispone di funzionalità di configurazione ed è progettato per uffici domestici o ambienti di lavoro di piccole dimensioni. La commutazione dei pacchetti avviene automaticamente.

Gestita

Questo tipo di commutatore consente di modificare la configurazione, il comportamento e il funzionamento. L'accesso alla configurazione del commutatore avviene tramite un'interfaccia della riga di comando che usa Telnet o Secure Shell (SSH), la console remota o un'interfaccia Web.

Di seguito è riportato un elenco delle opzioni più comunemente disponibili per la configurazione in un commutatore gestito. Tenere presente che i produttori di commutatori potrebbero offrire opzioni di configurazione diverse.

Esistono due sottotipi di commutatori gestiti:

• Smart: un commutatore intelligente è un punto a metà strada tra un commutatore non gestito e un commutatore gestito. Questi commutatori tendono a offrire solo un'interfaccia basata sul Web per la gestione della configurazione. Le opzioni disponibili sono LAN virtuali, mirroring delle porte e limitazione della velocità della larghezza di banda.
• Enterprise: servizio switch completamente gestito descritto in precedenza.

Router

I router collegano tra loro reti con indirizzi di intervalli diversi. Possono interpretare e filtrare i pacchetti di dati e quindi inoltrarli alla rete corretta. I router usano le informazioni sull'indirizzo IP del dispositivo di rete per instradare i pacchetti di dati alle rispettive destinazioni. La maggior parte dei router può ora rilevare problemi relativi all'indirizzamento del traffico di dati a qualsiasi rete collegata e instradarlo o reinstradarlo per ovviare al problema. Un router è anche noto come gateway. Nel configurare dispositivi di rete, questi vengono in genere configurati con un indirizzo IP del gateway predefinito.

Interconnettività

I router in una rete interconnessa mantengono una tabella di routing che indica la route preferita tra ognuna delle reti. Il router funge da origine di autorità per tutti i dispositivi di rete presenti nella rete. Le informazioni di routing vengono condivise tra router tramite un protocollo di routing come Border Gateway Protocol (BGP).

Tipi

La maggior parte dei router usa il protocollo BGP per condividere informazioni di routing. Il tipo di informazioni condivise dipende dall'utilizzo del router e dalle funzioni usate.

Sono disponibili più classificazioni o tipi di router distinti per soddisfare esigenze di rete diverse.

• Router di accesso: questi router tendono a essere dispositivi a basso costo con una semplice necessità di routing e vengono in genere usati in una casa o in piccoli uffici satellite.
• Router di distribuzione: questi router compilano i dati di routing del traffico da più router. I router di distribuzione includono memoria e potenza di elaborazione maggiori. Questo tipo di router è progettato per contenere quantità elevate di informazioni e viene spesso usato per gestire e controllare la qualità del servizio in una rete WAN.
• Router perimetrali: un router perimetrale opera al limite tra la rete e altre reti, ad esempio la rete locale e Internet. Questi router fungono da gateway per filtrare il traffico e instradarlo internamente o inoltrarlo in base all'intestazione del pacchetto. Un router perimetrale include spesso controllo di accesso o firewall per una maggiore sicurezza. Può anche gestire servizi DHCP e DNS.
• Router principali: talvolta denominati router aziendali, questi router sono progettati per larghezze di banda più elevate. Vengono usati per connettere tra loro località geografiche o edifici diversi. I core router in genere includono meno funzionalità dei router perimetrali poiché la finalità principale è ridurre la perdita di pacchetti e impedire la congestione. Di solito inoltrano i pacchetti ai router perimetrali.

Router wireless

Questo dispositivo di rete fornisce tutte le funzionalità di routing di un normale router di accesso, ma offre anche funzioni di punto di accesso wireless. Un router wireless o un punto di accesso wireless è progettato per fornire una connessione non cablata alla rete. Un router perimetrale associato alla rete gestisce ogni regola per accedere a Internet o ad altre reti. Un router wireless permette di creare un tipo diverso di rete denominata rete LAN wireless.

Un router wireless non deve essere confuso con un modem wireless. Un modem wireless è quello che si riceve dal proprio provider di servizi Internet (ISP) per la casa o l'ufficio. Si tratta del dispositivo che converte il segnale del provider di servizi Internet in un segnale utilizzabile in una rete di computer. I modem wireless vengono in genere combinati con router per consentire la creazione di una rete domestica o aziendale privata.

Opzioni di Azure

Due opzioni di Azure possono semplificare il routing e la gestione del traffico di rete.

Topologia hub-spoke di Azure

La topologia di rete hub-spoke in Azure è un'architettura di riferimento.

• L'hub si trova in genere in una rete virtuale di Azure che funge da punto di connessione centrale tra il cloud e una rete locale.
• Ogni spoke è anche una rete virtuale di Azure, connessa in genere all'hub tramite una rete peer.

Le connessioni tra il cloud e la rete locale possono essere effettuate tramite un gateway VPN o Azure ExpressRoute.

Azure ExpressRoute

Una connessione ExpressRoute è un circuito dedicato tra la rete locale e il cloud che usa una larghezza di banda notevolmente maggiore rispetto a una normale connessione a un gateway VPN. Un circuito ExpressRoute viene ospitato da un partner di connettività e fornisce una connessione assolutamente resiliente.