La progettazione di una rete LAN richiede di affrontare una serie di problemi che almeno in modo generale sono stati tutti trattati nei precedenti moduli. Si va dalla scelta del mezzo trasmissivo e della tecnologia di trasmissione (wired o wireless), all'hardware dei calcolatori e degli apparati di rete, alla progettazione di connessioni in ambito geografico qualora la rete sia composta di più sezioni geograficamente lontane fra loro, alla scelta dei sistemi operativi, alla definizione degli utenti e delle politiche di autenticazione e autorizzazione all'uso delle risorse del sistema stesso.
In questo modulo si intende riassumere con un esplicito taglio progettuale gli aspetti fondamentali della realizzazione di una rete per applicazioni in ambito locale con particolare riferimento alla definizione della struttura della LAN sia dal punto di vista fisico sia dal punto di vista logico.
Riprenderemo dapprima gli aspetti legati alla realizzazione del sistema di cablaggio, per passare poi all'organizzazione logica di una rete a livello di implementazione tramite opportuni hardware di rete, introducendo il concetto di Virtual LAN, per poi passare all'organizzazione del sistema di indirizzamento a livello IP della rete stessa. Come già detto alcuni dei temi presentati sono già stati trattati in altri moduli e vengono qui ripresi in modo organico in una prospettiva progettuale.
Il cablaggio strutturato si offre come un moderno sistema di realizzazione delle reti concepito allo scopo di integrare, all'interno di un edificio, i vari apparati di comunicazioni: le reti di calcolatori, i terminali telefonici, gli impianti di videosorveglianza, di controllo degli accessi, per l'apertura delle porte, eccetera. Questi strumenti dispongono normalmente di proprie e separate linee di collegamento. Il cablaggio strutturato si propone di superare questa distinzione (che comporta costose ed inutili ripetizioni dei cablaggi), allo scopo di utilizzare un supporto fisico comune per tutti questi dispositivi.
In contesti caratterizzati da possibili modifiche o ampliamenti della rete è altresì sconsigliabile l'adozione di soluzioni di tipo proprietario
(cioè adottando schemi di cablaggio proposti da un unico produttore): il reperimento dei materiali necessario per le future modifiche potrebbe risultare difficoltoso o economicamente svantaggioso. Questo tipo di scelta potrebbe anche impedire, in tempi successivi, l'impiego di soluzioni tecnologicamente più evolute. Questa eventualità è tutt'altro che remota: l'esperienza del passato ci insegna come la crescita delle reti sia normalmente molto rapida, contraddistinta da numerose modifiche, afflitta dalla repentina obsolescenza dei prodotti e dalla nascita di nuovi standard. È invece opportuno, per colui che si accinge a progettare una rete di comunicazioni, tentare di eliminare o di limitare i costi per le modifiche dell'impianto dovute alle eventuali variazioni d'impiego dell'edificio o all'innovazione tecnologica.
Il cablaggio è un'infrastruttura per la trasmissione di segnali all'interno di un edificio e/o tra più fabbricati di un campus. Si compone di un certo insieme di elementi passivi: cavi, connettori, prese terminali, pannelli di permutazione, cavi di raccordo.
Cavo in rame UTP
Connettore RJ45 per cavo UTP
Pannelli di permutazione (Patch Panel)
Prese terminali
Cavi di raccordo (Patch Cord UTP)
Esistono elementi che non fanno parte del cablaggio strutturato in senso stretto, ma che contribuiscono a realizzare un'infrastruttura di rete. Si possono citare, a titolo di esempio, gli armadi rack
per la collocazione dei permutatori e degli apparati attivi. In figura è rappresentato l'interno di un armadio destinato a ospitare un apparato attivo (lo switch visibile in alto) e due permutatori (in basso). Sono inoltre raffigurati diversi fasci di patch-cord che interconnettono le porte dell'apparato attivo ai permutatori (e quindi alle porte terminali presso l'utenza). Per una migliore organizzazione dello spazio, i patch cord sono raggruppati con delle fascette autobloccanti e corrono all'interno di appositi moduli poggia-cavi
(laterali e orizzontali).
Immagine di un armadio di rete con un apparato attivo e relativi elementi per la connessione
È normalmente riferito ad un singolo piano di un edificio.
È normalmente riferito al singolo edificio e interconnette distinti cablaggi orizzontali.
Interconnette tra loro diversi edifici.
Il rilascio del primo standard (EIA/TIA 568) per il cablaggio strutturato risale al 1990: esso fu emesso dall'ente americano EIA e fissò le regole da seguire per la realizzazione di un sistema di cablaggio di tipo generale. Nel 1995 l'EIA pubblicò un primo aggiornamento di questo standard, noto con il nome di EIA/TIA 568 A
. Questo standard, nato per il mercato nordamericano, si diffuse rapidamente in tutto il mondo: a distanza di poco tempo l'ISO (International Standardization Organization) pubblicò il primo standard per il mercato mondiale, l'ISO/IEC 11801, rifacendosi in gran parte agli standard emanati dall'EIA. In seguito, l'Unione Europea, attraverso un proprio comitato, il CENELEC, emanò il proprio standard EN 50173, che adottava lo standard ISO nel rispetto delle vigenti Direttive europee. È importante notare come questi standard, per quanto molto simili, non siano però identici tra loro. Le differenze non riguardano solamente la terminologia adottata, ma anche alcuni vincoli qualitativi sulle prestazioni dei collegamenti. Nella seguente tabella sono illustrate le più importanti specifiche (per i cavi in rame) di ciascuno degli standard ora citati.
| Standard | EIA/TIA 658 A | ISO 11801 | CENELEC EN 50173 |
|---|---|---|---|
| Cavi in rame per dorsali o cablaggi orizzontali | Cavo UTP, 4 coppie, 100, guaina in PVC | Cavo UTP, 4 coppie, 100 o 120, guaina a bassa emissione di gas zero-alogeni; Cavo FTP o STP opzionale | Cavo FTP, 4 coppie,100-120, guaina a bassa emissione di gas zero-alogeni; Cavo STP opzionale |
| Raggio di curvatura del cavo posato in dorsale | > 10 * (diametro esterno del cavo) | > 6 * (diametro esterno del cavo) | > 6 * (diametro esterno del cavo) |
| Raggio di curvatura del cavo posato in orizzontale | > 4 * (diametro esterno del cavo) | > 4 * (diametro esterno del cavo) | > 4 * (diametro esterno del cavo) |
| Prestazioni | Categoria 3 fino a 16MHz Categoria 4 fino a 20MHz Categoria 5 fino a 100MHz |
Classe C fino a 16MHz Classe D fino a 100MHz |
Classe C fino a 16MHz Classe D fino a 100MHz |
| Return Loss (perdita per riflessione) | - | 10 dB a 100 MHz | 10 dB a 100 MHz |
| Attenuazione massima | 23.2 dB a 100 MHz | 23.6 dB a 100 MHz | 23.6 dB a 100 MHz |
| ACR minimo | - | 4 dB a 100 MHz | 4 dB a 100 MHz |
Altri standard di interesse sono i seguenti:
- CEI 304-14: traduzione in italiano dell'EN50173;
- EIA/TIA569, USA: infrastrutture per il cablaggio;
- EIA/TIA570, USA: cablaggio in ambito residenziale;
- EN50174, europeo: norme per l'installazione;
- ISO/IEC14763, internazionale: gestione e collaudo dei cablaggi.
La possibilità di utilizzare un cablaggio strutturato per differenti servizi di fonia e dati dipende fondamentalmente dai seguenti elementi:
- utilizzazione dei
pins
dei connettori; - rispetto delle lunghezze massime dei collegamenti;
- inserzione di adattatori.
In figura è illustrato, a titolo d'esempio, l'utilizzo di un connettore di tipo RJ45 per la connessione di un cavo a quattro coppie intrecciate secondo lo standard EIA 568A. Lo standard definisce la modalità con cui i fili delle 4 coppie del cavo devono essere associati ai pin del connettore (ovviamente in numero di 8).
La corrispondenza di ciascun filo con il relativo pin deve essere identica sia sulla presa utente sia sul pannello di permutazione (detto anche patch panel
). Con questo tipo di connettore è possibile utilizzare indifferentemente apparecchi telefonici, terminali Ethernet, ISDN, eccetera. Ovviamente la corrispondenza tra fili e pin varia di caso in caso.
Per i terminali Ethernet (tipicamente i personal computer) operanti a frequenze di trasmissione di 10/100 Mbit/s saranno normalmente assegnati i seguenti pin:
-
pin 1: dati in trasmissione (filo
caldo
); - pin 2: dati in trasmissione (massa);
-
pin 3: dati in ricezione (filo
caldo
); - pin 4: non utilizzato;
- pin 5: non utilizzato;
- pin 6: dati in ricezione (massa);
- pin 7: non utilizzato;
- pin 8: non utilizzato.
Per quanto concerne il rispetto delle lunghezze dei collegamenti, lo standard ISO 11801 stabilisce che la massima lunghezza del cavo di collegamento tra le prese terminali (ossia disponibili all'utente) e l'armadio di distribuzione deve essere di 90 metri.
A questa lunghezza devono necessariamente essere sommate le lunghezze dei cavi di raccordo (patch cord) utilizzati sia per interconnettere il patch-panel agli apparati attivi (switch e/o hub) sia per il collegamento tra terminale utente (tipicamente un personal computer) alla presa, per un totale di 10 metri. Complessivamente un collegamento orizzontale in fibra non deve quindi superare i 90 + 10 = 100 metri. È importante rispettare il vincolo imposto dallo standard rispetto alla lunghezza massima di 90 metri. In alcune circostanze, ad esempio per raggiungere una postazione particolarmente distante, si potrebbe valutare di utilizzare un cavo di lunghezza superiore ai 90 metri, utilizzando dei patch cord di lunghezza inferiore ai 10 metri complessivi. Questo genere di escamotage
non solo non rispetta la norma, ma potrebbe pregiudicare la flessibilità del cablaggio: se per qualche ragione (ad esempio un riassetto dei locali) fosse necessario cambiare la collocazione del PC in una posizione tale da richiedere un patch cord da 5 metri, il link complessivo risulterebbe di lunghezza superiore ai 100 metri. In una situazione di questo genere la trasmissione alla massima velocità (ad esempio a 100 Mbit/s) potrebbe essere impossibile o, peggio ancora, aleatoria.
L'inserimento di adattatori consente invece di integrare servizi di comunicazione e mezzi trasmissivi tecnologicamente eterogenei. Una situazione frequente nella pratica è quella in cui il cablaggio strutturato è realizzato con la contemporanea presenza di una tecnologia preesistente. Ad esempio, potrebbe essere utile mantenere attivo presso il proprio edificio un preesistente cablaggio in cavo coassiale thin-wire: ad esempio, questa scelta può essere necessaria per permettere una graduale sostituzione delle schede di rete dei PC, compatibilmente con i propri vincoli di tempo e di disponibilità finanziaria. In queste situazioni, l'integrazione del cablaggio preesistente è possibile con l'inserimento di opportuni adattatori, detti media converter
, in grado di collegare tra loro i diversi mezzi di trasmissione, come una rete coassiale Ethernet 10Base-2 ad una presa terminale del cablaggio strutturato.
Sono disponibili in commercio vari tipi di cavi twisted pair in rame:
| Tipo cavo | Immagine |
|---|---|
| UTP (Unshielded Twisted Pair), cavo a coppie intrecciate non schermato; |  |
| FTP (Foiled Twisted Pair), cavo a coppie intrecciate, avvolte tutte insieme da una lamina di alluminio schermante; |  |
| STP (Shielded Twisted Pair), cavo a coppie intrecciate, ciascuna coppia è singolarmente avvolta da una calza schermante in rame, a loro volta tutte insieme schermate da una ulteriore calza in rame. |  |
È importante notare che, per i cavi FTP e STP, è necessario connettere a terra il conduttore schermante. Ciò può porre dei problemi rilevanti nel caso in cui gli impianti elettrici non siano stati realizzati a regola d'arte, pregiudicando le prestazioni offerte dal cablaggio.
Le categorie definiscono le caratteristiche e le prestazioni offerte da ciascun singolo elemento del cablaggio. I doppini sono distinti in cinque distinte categorie EIA 568 di differenti prestazioni:
- Categoria 1: per la telefonia analogia;
- Categoria 2: per la telefonia digitale e per trasmissioni dati a bassa velocità;
- Categoria 3: per segnali fino a 16 Mhz;
- Categoria 4: per segnali fino a 20 Mhz;
- Categoria 5: per segnali fino a 100 Mhz;
- Categoria 5E (enhanced): per segnali fino a 100 Mhz, estensione della categoria cinque per trasmissioni di tipo Gigabit Ethernet;
- Categoria 6: per segnali fino a 250 Mhz;
- Categoria 7: per segnali fino a 600 Mhz.
Le classi, introdotte dalla norma ISO 11801, definiscono invece le caratteristiche e le prestazioni offerte da un intero collegamento, inteso come insieme di parti installate. Per ottenere una certa classe di collegamento (ad esempio la classe D), è necessario utilizzare degli elementi appartenenti alla corrispondente categoria (ad esempio la categoria 5E).
Le classi ISO dei collegamenti in rame sono invece quattro:
- classe A: per applicazioni voce e a bassa velocità (fino a 100 khz);
- classe B: per applicazioni a media velocità (fino a 1 Mhz);
- classe C: per applicazioni ad alta velocità (fino a 16 Mhz);
- classe D: per applicazioni ad alta velocità (fino a 100 Mhz);
- classe D2000+ : per applicazioni Gigabit Ethernet (fino a 100 Mhz);
- Classe E2000+ (fino a 250 MHz);
- Classe F2000+ (fino a 600 MHz).
Lo standard ISO 11801 segna con precisione la qualità dei collegamenti realizzati con cavi in rame
. In particolare, attraverso la definizione della classe D
, fissa i parametri da tenere in considerazione affinché il cablaggio possa supportare protocolli di trasmissione che richiedono una larghezza di banda fino a 100 MHz. Per quanto riguarda i cavi di tipo twisted pair
, la valutazione della qualità deve basarsi sulla misurazione delle seguenti grandezze:
- impedenza caratteristica del cavo;
- attenuazione;
- return loss;
- NEXT (Near End Cross Talk);
- ACR (Attenuation to Cross talk Ratio);
già indicate nella precedente tabella.
L'impedenza caratteristica di un cavo twisted pair dipende dalle caratteristiche costruttive del cavo stesso e deve essere pari a 100 Ohm. Questo valore dovrebbe, almeno idealmente, essere costante in tutta la banda di frequenze 0 - 100 Mhz.
L'attenuazione del cavo comporta invece una perdita di potenza del segnale durante la sua propagazione. Essa dipende sia dalla frequenza di trasmissione sia dalla lunghezza del cavo stesso. L'attenuazione di un cavo di lunghezza pari a 100 metri per segnali a 100 Mhz deve essere inferiore a 23.6 dB, mentre nel caso di una trasmissione Fast Ethernet (segnali a 31 MHz) l'attenuazione massima di un cavo di lunghezza pari a 100 metri deve invece essere inferiore a 13 dB. Il valore dell'attenuazione determina ovviamente la lunghezza massima di un collegamento.
Nei cavi twisted pair
di buona qualità devono anche essere limitati eventuali segnali riflessi. In questo senso, il return loss misura le perdite delle componenti riflesse del segnale. Un altro effetto indesiderato presente nei cavi twisted pair è il trasferimento di potenza del segnale alle coppie di fili adiacenti (come già accennato il cavo UTP racchiude 4 distinte coppie di fili). Il NEXT è il parametro che tiene conto di questo fenomeno ed è definito dal rapporto tra la potenza di segnale indotto e la potenza del segnale trasmesso. È evidente che saranno auspicabili valori del NEXT il più possibile ridotti. Il valore massimo del NEXT, come vedremo tra breve, è implicitamente definito dal parametro ACR.
La Attenuation to Cross talk Ratio o ACR definisce il rapporto che esiste tra la potenza del segnale effettivamente ricevuto (o utile) e la potenza del segnale dissipata su una coppia di fili adiacente. Per questo motivo, l'ACR dovrebbe essere il più possibile elevato. In sostanza:
ACR(dB) = NEXT(dB) - Attenuazione(dB)
Altri parametri di cui si deve tenere conto sono: ELFEXT, FEXT, velocità di propagazione, resistenza.
In ogni caso, le modalità d'installazione dei cavi contribuiscono notevolmente a modificarne il comportamento: per questo motivo, al termine delle opere di posa, l'installatore deve necessariamente certificarne le effettive prestazioni utilizzando un'apposita strumentazione.
Il mercato offre al presente diverse soluzioni per la posa di cavi in rame. In generale, è possibile trovare tipi di cavi adatti per pose in ambienti interni ed esterni.
I cavi da posare in ambienti esterni devono essere resistenti all'umidità e all'acqua, ai raggi solari (se aerei) e all'azione dei roditori. La protezione è ottenuta ponendo i cavi all'interno di tubi ad alta resistenza meccanica e in grado di isolarli da eventuali sollecitazioni esterne.
Per quanto riguarda i cavi da posare in ambienti chiusi, è importante tenere conto di alcune norme italiane, quali la UNI/CEI 20-37 (i cavi non devono rilasciare gas tossici o corrosivi ad alte temperature - si tratta di cavi LSOH
) e la UNI/CEI 20-22 (i cavi non devono contribuire a propagare un incendio). In alcune situazioni il cavo deve attraversare contemporaneamente sia un luogo chiuso sia un ambiente esterno. Sul mercato sono reperibili anche cavi adatti a soddisfare entrambi i requisiti.
Altre norme UNI/CEI da rispettare nella posa dei cavi sono comprese nella sezione dedicata al Capitolato Generale
, in particolare al Capo II art.8 di tale documento.
Una rete locale in grado di offrire velocità di trasmissione superiori al 100 Mbit/s deve essere basata su un adeguato sistema di cablaggio. Attualmente la tecnologia Gigabit Ethernet consente trasmissioni fino a 1000 Mbit/s utilizzando il cablaggio strutturato in rame. Com'è possibile ciò? Nel caso delle applicazioni Ethernet e Fast-Ethernet sono utilizzate solamente due delle quattro coppie di fili del cavo UTP. Nel 1999 furono aggiornati gli standard EIA 568, ISO 11801 ed EN 50173 contemplando la possibilità di trasmettere a 1000 Mbit/s su un cavo in rame sfruttando tutte le coppie di fili (per un collegamento di lunghezza massima di 100 metri). È però necessario, affinché sia possibile raggiungere queste velocità di trasmissione, che il cavo superi test più restrittivi di quelli normalmente previsti per la categoria 5.
In termini concreti, occorre fissare dei vincoli più rigorosi rispetto ai parametri già esistenti e introdurre alcune nuove grandezze:
- PSNEXT (powersum NEXT): è la somma dei NEXT di tre coppie di fili sulla quarta;
- PSELFEXT (powersum ELFEXT): il FEXT (Far End Cross Talk), diversamente dal NEXT, rappresenta il disturbo alla terminazione di una coppia causato da un segnale che si propaga in una coppia adiacente. Senza scendere nei dettagli, la differenza tra attenuazione e FEXT definisce l'ELFEXT. Il PSELFEXT è la somma degli ELFEXT di tre coppie sulla quarta;
- DELAY-SKEW: è la differenza tra i ritardi di propagazione di due segnali che si propagano su coppie diverse di fili;
- PSACR (powersum ACR): analogamente all'ACR, è la differenza (in dB) tra PSNEXT e Attenuazione.
È evidente che ciò si tradurrà in una migliore tecnologia costruttiva dei cavi (che per questo motivo sono detti di categoria 5 enhanced
).
I cavi in fibra ottica offrono prestazioni indubbiamente migliori rispetto ai cavi in rame, in particolare per la larghezza di banda disponibile e per la bassa attenuazione delle potenze in gioco. Oltre a ciò, sono immuni alle interferenze elettromagnetiche e non generano disturbi (per questo motivo sono spesso utilizzate in ambienti ospedalieri). Due fattori ne limitano l'utilizzo: il costo e la difficoltà di posa. Per questi motivi, trovano spesso impiego per i collegamenti di dorsale. Come è possibile notare nella seguente tabella, le norme ammettono l'utilizzo sia di fibre monomodali sia multimodali.
| Standard | EIA/TIA 658 A | ISO 11801 | CENELEC EN 50173 |
|---|---|---|---|
| Cavi in fibra ottica per cablaggio orizzontale o per dorsale | Cavo multimodale 62.5/125 microm con connettori SC per le nuove installazioni, connettori ST per installazioni esistenti; Cavo monomodale 8/125 microm opzionale (solo dorsali) | Cavo multimodale 62.5/125 microm o 50/125 microm (opzionale) con connettori SC per le nuove installazioni, connettori ST per installazioni esistenti; Cavo monomodale 8/125 microm opzionale (solo dorsali) | Cavo multimodale 62.5/125 microm o 50/125 microm (opzionale) con connettori SC per le nuove installazioni, connettori ST per installazioni esistenti; Cavo monomodale 8/125 microm opzionale (solo dorsali) |
Le fibre multimodali sono attualmente le più diffuse.
Due parametri fondamentali da considerare per la classificazione di una fibra ottica sono il diametro del nucleo (core o kernel) e il diamerto del rivestimento esterno (mantello o cladding). Le prestazioni migliori sono offerte dalle fibre con diametro del kernel più ridotto, dal quale dipende la attenuazione della fibra. La norma ISO 11801 richiede il rispetto dei seguenti parametri (misurati alla frequenza di 850 nm):
- Larghezza di Banda > 200 Mhz * Km.
- Attenuazione < 3.5 dB/km.
- Attenuazione dei connettori < 0.75 dB.
- Return Loss > 20 dB.
- Perdite per giunzioni < 0.3 dB.
Lo standard ISO 11801 definisce quattro tipi di fibre ottiche:
- OM1 (50 o 62.5 /125 microm): multimodale;
- OM2 (50 o 62.5 /125 microm): multimodale;
- OM3 (50/ 125 microm): multimodale;
- OS1 (6/125 microm): monomodale;
e tre distinte classi di connessione:
- OF-300: per coprire una distanza minima di 300 metri;
- OF-500: per coprire una distanza minima di 500 metri;
- OF-2000: per coprire una distanza minima di 2000 metri.
Le fibre ottiche, per essere connesse ai pannelli di permutazione ottici (detti anche cassetti ottici
), devono essere dotate di un connettore terminale. Le seguenti figure ne illustrano i tipi più comuni. Lo standard ISO 11801 raccomanda l'utilizzo di connettori SC-Duplex, costituiti da due connettori SC accoppiati; l'attenuazione introdotta non deve superare gli 0.75 dB; eventuali giunzioni tra le fibre non devono introdurre un fattore di ulteriore attenuazione superiore agli 0.3 dB.
Il mercato offre al presente diverse soluzioni per la posa delle fibre ottiche. In generale, è possibile trovare tipi di cavi adatti per pose in ambienti interni ed esterni.
I cavi da posare in ambienti esterni devono essere resistenti all'umidità e all'acqua, ai raggi solari (se aerei) e all'azione dei roditori. La protezione è ottenuta ponendo la fibra ottica all'interno di tubi ad alta resistenza meccanica e in grado di isolarla da eventuali sollecitazioni esterne.
Per quanto riguarda i cavi da posare in ambienti chiusi, è importante tenere conto di alcune norme italiane, quali la UNI/CEI 20-37 (i cavi non devono rilasciare gas tossici o corrosivi ad alte temperature - si tratta di cavi LSOH
) e la UNI/CEI 20-22 (i cavi non devono contribuire a propagare un incendio). In alcune situazioni il cavo deve attraversare contemporaneamente sia un luogo chiuso sia un ambiente esterno. Sul mercato sono reperibili anche cavi adatti a soddisfare entrambi i requisiti.
Nel 1998 l'IEEE ha approvato uno standard Gigabit Ethernet per trasmissioni su fibra ottica chiamato 802.3z.
Le modalità di trasmissione previste sono due:
- 1000 BASE-SX, per trasmissioni con lunghezze d'onda pari a 850 nm;
- 1000 BASE-LX, per trasmissioni con lunghezze d'onda pari a 1300 nm.
In base al tipo di fibra e alla modalità di trasmissione prescelta, è possibile coprire distanze diverse.
| Mezzo trasmissivo | Distanza massima |
|---|---|
| Fibra multimodale 62.5/125 a 850 nm | 220 metri |
| Fibra multimodale 62.5/125 a 1300 nm | 550 metri |
| Fibra multimodale 50/125 a 850 nm | 500 metri |
| Fibra multimodale 50/125 a 1300 nm | 550 metri |
| Fibra monomodale 6/125 a 1300 nm | 5 km |
Come si è già visto, gli apparati attivi sono dispositivi utili a far transitare i pacchetti di dati nei mezzi trasmissivi. Esempi di questo tipo di apparecchiature sono gli hub, gli switch, i router, i transceiver (o media converter) e i bridge. Gli esemplari di apparati attivi attualmente in commercio sono numerosissimi. Inoltre, la valutazione dei dispositivi più idonei per la propria rete LAN dipende da numerosi elementi. Le apparecchiature d'interesse sono comunemente due: gli Hub e gli Switch.
Esistono hub adatti a diversi generi di mezzi trasmessivi, ad esempio per il cavo coassiale, che permettono di connettere alcuni segmenti di cavo per realizzare tratte estese, oppure hub per cavi twisted
dotati di 8, 12, 16, 24 porte di tipo RJ-45 e che realizzano la interconnessione di un gruppo di stazioni di lavoro. Essendo solo semplici amplificatori di segnali, gli hub non svolgono alcuna funzione di separazione dei percorsi sui dati che ritrasmettono. Per semplicità, se un PC collegato sulla porta numero 1 dell'hub sta trasmettendo, i dati saranno propagati a tutti gli altri PC connessi alle altre porte dell'hub. In ultima analisi, i pacchetti si snoderanno in tutta la rete, tenendola inutilmente occupata ed inibendo la possibilità ad altri PC di spedire i dati nello stesso tempo. Gli hub sono tuttavia apparecchiature economiche ed adatte all'interconnessione di un numero limitato (20-30) di PC ed a basso volume di traffico.
Lo switch invece arricchisce il modo di funzionare di un hub, oltre a rigenerare e amplificare il segnale elettrico, registra il pacchetto in arrivo, lo esamina per individuare attraverso quale porta deve arrivare e lo ritrasmette su quella unica porta. L'operazione di registrazione e ritrasmissione dei pacchetti di dati implica l'introduzione di un lieve ritardo, ma consente di trasferire i pacchetti a diverse velocità, senza apparenti effetti di congestione. Uno switch con due sole porte è anche chiamato bridge. L'utilizzo di switch consente quindi di separare i flussi di traffico e di isolare l'impiego di banda ai soli segmenti di rete che congiungono i calcolatori attivi, ottimizzando le prestazioni della rete. Ovviamente, essendo gli switch apparati più evoluti degli hub sono anche più costosi.
Esistono molti modi di classificare gli switch (le considerazioni fatte nel seguito valgono anche per gli hub). Si cercherà qui di elencare le tipologie più comuni di apparati in commercio in modo strettamente operativo.
Innanzitutto, le apparecchiature possono essere installate in modi diversi. Possiamo quindi distinguere tra apparati:
- da armadio, destinati ad essere collocati all'interno di armadi rack;
- da tavolo (o di tipo desktop), da appoggiare semplicemente sul proprio tavolo.
Un secondo criterio di classificazione tiene conto dell'espansibilità dei dispositivi, che possono essere:
- standalone, ossia in un singolo elemento;
- stackable, in grado di essere interconnessi tra loro con un connettore privato ad elevate prestazioni; il pregio di questa tipologia di switch è che, pur presentandosi da un punto di vista logico come un unico apparato, sono in realtà espandibili nel tempo a seconda delle esigenze;
- a chassis; in questo caso si tratta di un unico dispositivo, dotato di diverse feritoie per l'inserimento di più moduli d'espansione; rispetto ai dispositivi stackable, offrono migliori prestazioni (il bus di interconnessione dei moduli è interno) e costi complessivamente inferiori ma sono alle volte meno scalabili.
Un ultimo criterio di distinzione degli apparati attivi può riferirsi alla possibilità di gestire questi dispositivi da una postazione remota di controllo. In questo caso è possibile parlare di apparati attivi:
- unmanaged (privi di gestione), meno intelligenti, meno costosi ma privi di alcuna possibilità di controllo remoto;
- manageable (gestibili), ossia in grado di permettere all'amministratore della rete la configurazione dei parametri di funzionamento e di fornire informazioni sul loro stato, sul traffico di rete che li attraversa, o su eventi critici che li hanno interessati.
In linea generale, è opportuno impiegare gli apparati da tavolo solamente in condizioni sfavorevoli di usufruibilità degli spazi interni; in caso contrario, la collocazione degli switch all'interno degli armadi rack è sempre consigliabile. Gli apparati manageable
sono sicuramente da preferire nel caso di LAN estese e con un elevato numero di postazioni collegate.
La scelta di un apparato di rete è sempre un'attività complessa e di cui è spesso difficile prevedere a priori tutte le ripercussioni.
In generale, è necessario vagliare attentamente le seguenti caratteristiche, oltre al costo.
- Prestazioni: in linea di principio, i dispositivi dovrebbero poter sostenere il carico immediato di traffico presente in rete ed offrire sufficiente margine di performance per fare fronte alle esigenze a medio termine degli utenti. In concreto, per chi si accinge alla progettazione di una nuova rete, questi dati sono ignoti e difficilmente prevedibili. In ogni caso, la scelta dell'apparato dovrebbe tenere conto di alcuni valori normalmente dichiarati dai produttori:
- switch fabric speed (matrice di commutazione interna): offre una misura della capacità massima di traffico che l'apparato è in grado di propagare;
- throughput: numero di pacchetti al secondo che l'apparato è in grado di inoltrare;
- latency: tempo massimo impiegato dall'apparato per far uscire un pacchetto.
- Affidabilità: molti switch in commercio offrono la possibilità di installare un alimentatore secondario in grado di attivarsi automaticamente nel caso di arresto di quello primario.
- Aderenza agli standard ed interoperabilità: la capacità degli switch di dialogare con apparati forniti da altri produttori.
- Facilità d'utilizzo (management remoto, monitoring e alerting): è utile verificare se l'apparato può essere controllato remotamente e attraverso quali protocolli di dialogo (HTTP, Telnet, Secure Shell), se può essere configurato in modo da intercettare determinati eventi (ad esempio un picco anomalo di traffico) e segnalarli all'amministratore di rete, se offre il supporto ai protocolli di management SNMP e RMON.
- Supporto, assistenza e tempi d'intervento tecnico: è bene valutare se il produttore offra un supporto telefonico e/o Web e in quali orari, per quale periodo gli apparati saranno coperti da garanzia in caso di guasto, quali siano i tempi d'intervento per la sostituzione delle unità guaste.
Nel seguito, a puro scopo esemplificativo, sono elencate le principali risorse offerte da uno switch a chassis di medie prestazioni:
- Fast path technology: wire-speed switching of intra-module traffic for up to 71.4 Mpps throughput.
- Fast switch fabric: high-performance switch fabric (up to 36.6 Gbps).
- latency: < 10 micros (FIFO).
- Rapid Convergence Spanning Tree Protocol (802.1w): increases network uptime through faster recovery from failed links.
- 802.3ad Link Aggregation Control Protocol (LACP): support up to 6 trunks, each with up to 4 links (ports) per trunk.
- Cisco Fast EtherChannel (FEC): supports Cisco's proprietary FEC trunking protocol.
- VLAN: supports up to 30 port-based VLANs, GVRP, and 802.1Q VLAN tagging.
- Port security: prevents unauthorized access using MAC address lockdown.
- Secure Shell (SSHv2): encrypts all transmitted data for secure remote access over IP networks.
- Traffic prioritization (802.1p): allows real-time traffic classification into 8 priority levels mapped to 3 queues.
- RMON and switch monitoring (SMON): provides monitoring and reporting capabilities for statistics, history, alarms.
- Stacking capability.
- Cisco Discovery Protocol (CDP): enables real-time mapping of nodes to switch ports.
- Find, fix, and inform: finds and fixes common network problems automatically, then informs administrator.
- Layer 3 static routes: enable VLAN-to-VLAN communications and up to 16 external routes - including one default route - in IP networks.
- Lifetime warranty: for as long as you own the product, with next-business-day advance replacement (available in most countries).
- Operating temperature: 32ºF to 131ºF (0ºC to 55ºC), relative humidity: 15% to 95% @ 104ºF (40ºC), non-condensing.
- Dimensions: switch XXXX: 17.4 x 15.3 x 8.75 in (44.2 x 38.9 x 22.23 cm).
- Weight: switch XXXX: 22.9 lb (10.4 kg).
La necessità di condividere i dati e le risorse tra più utenti, unita ad un sempre più forte bisogno di mobilità, favorisce oggigiorno la crescita del mercato delle reti LAN wireless (letteralmente, senza fili). Anche ambienti come le scuole possono trarre vantaggio, per l'accesso ai dati locali e remoti, dall'utilizzazione di queste tecnologie, usufruendo di prestazioni paragonabili a quelle delle LAN cablate. Spesso poi l'impiego delle frequenze radio (Radio Frequencies o RF) è realizzato come un ampliamento di una LAN cablata
già esistente, allo scopo di incrementarne l'estensione e la flessibilità. In generale, una rete wireless deve essere progettata per fornire all'utente un'opportuna copertura geografica, all'interno della quale sia possibile muoversi mantenendosi collegati al resto della rete locale.
Le reti wireless, secondo lo scenario d'impiego, possono essere:
-
host-to-host, adatte ad ambienti di estensione ridotta e con uno scarso numero di utilizzatori; ciascun PC (tipicamente di tipo
notebook
) è dotato di una propria scheda wireless e si collega direttamente ai PC adiacenti, condividendo le proprie risorse o rendendole disponibili agli altri; - con access point (stazione radio base), offrono un campo d'azione più ampio e possono essere collegate alle LAN cablate. In questo modo gli utenti mobili possono usufruire degli identici servizi di rete normalmente offerti agli utenti fissi. Se necessario, una rete wireless può anche essere ampliata semplicemente installando più access point. Ciascuno di questi può fare da riferimento per un certo numero di PC wireless all'interno di una determinata zona. Le varie aree di copertura (chiamate celle), si sovrappongono parzialmente, così da offrire una certa continuità di copertura agli utenti mobili. Questi, spostandosi da una cella a quella adiacente, si agganciano all'access point con il segnale più elevato. Questa procedura di migrazione inter-cella è anche chiamata roaming (si tratta di una tecnologia ampiamente utilizzata nel caso delle reti radiomobili cellulari);
- LAN-to-LAN, in grado di collegare via radio due LAN cablate collocate ad una certa distanza e che non sia possibile tecnicamente interconnettere tra loro.
Le tecnologie impiegate per le reti wireless sono essenzialmente tre:
- A banda stretta, la trasmissione e la ricezione dei dati avviene tra i 430 e i 470 MHz (UHF). Poiché la banda disponibile per il canale è abbastanza limitata, questo tipo di tecnologia offre prestazioni ridotte (tipicamente 9.6 Kbit/s). La concessione d'uso delle frequenze deve essere richiesta al Ministero delle Comunicazioni.
-
Spread Spectrum, è la tecnologia più diffusa. Ne esistono due varianti: frequency hopping (salto di frequenza) e direct sequence (sequenza diretta). In questi casi, la banda disponibile è molto estesa: ciò consente di
distendere
la potenza del segnale su una gamma di frequenze molto ampia, arrecando poco disturbo agli altri utenti radio. Per questo motivo, non è necessario richiedere al Ministero la assegnazione delle frequenze, anche se purtroppo resta obbligatorio il pagamento di un canone annuale di utilizzo. - Infrarossi, scarsamente utilizzata in quanto i campi infrarossi si propagano con difficoltà in aria. Per questo motivo la distanza massima percorribile dai segnali è appena di qualche metro.
A partire dal 1990, il comitato di standardizzazione IEEE 802 ha proposto varie specifiche da rispettare (da parte dei costruttori di apparati wireless) allo scopo di garantire il più possibile la interoperabilità dei prodotti. Negli anni seguenti, altre proposte sono state fatte da parte di altri enti, come ETSI o il WLI Forum. Nella seguente tabella sono riassunti i principali standard vigenti.
| Organizzazione | Standard | Caratteristiche | Banda disponibile |
|---|---|---|---|
| IEEE | 802.11 | Frequency hopping | 2 Mbit/s |
| IEEE | 802.11 | Direct Sequence | 2 Mbit/s |
| IEEE | 802.11b | Direct Sequence | 1, 2, 5.5, 11 Mbit/s |
| IEEE | 802.11 High Speed | Alta capacità | 20 Mbit/s |
| ETSI | HiperLAN | Alta capacità | 24 Mbit/s |
| WLI Forum | OpenAir | Elevata scalabilità | 1.6 Mbit/s |
Nel predisporre la realizzazione di una rete wireless è di fondamentale importanza tenere in considerazione alcuni vincoli che determineranno la scelta degli apparati, quali il numero di utenti, la copertura degli ambienti, la compatibilità elettromagnetica.
Normalmente gli access point in commercio possono rispondere alle esigenze di 20-30 utenti contemporanei.
La copertura radio dipende dalla topologia dei locali. Per questo motivo sarebbe appropriato programmare dei rilievi sul campo utilizzando delle adeguate strumentazioni. Infatti, è assai poco intuibile in quale modo contribuiranno al deterioramento della potenza del segnale gli ostacoli presenti all'interno degli ambienti (muri, scaffali, lampade, tavoli, armadi, eccetera). La portata di un access point inoltre può dipendere anche dalla velocità di trasmissione. Nel caso di un access point 802.11 a 11 Mbit/s la portata può variare da 25 metri (indoor, in ambienti chiusi) a 150 metri (outdoor, in campo aperto).
Per quanto riguarda la compatibilità elettromagnetica, in Europa sono vigenti le norme ETSI 300328: queste prevedono una potenza massima di trasmissione di 100 mW EIRP (Effective Isotropic Radiated Power - si suppone l'utilizzazione di una antenna isotropica ideale), un guadagno massimo di antenna pari a 3dB e una potenza massima di alimentazione degli apparati di 50mW.
Al di là della pura implementazione fisica per mezzo di un sistema di cablaggio, la progettazione di una LAN richiede anche di effettuare delle scelte relativamente all'architettura della LAN stessa. In un ambiente di rete condiviso da utenti appartenenti a diverse aree amministrative si pone infatti il problema di organizzare la LAN secondo un'architettura che tenga conto di queste divisioni e garantisca la massima funzionalità e sicurezza.
Nelle LAN di prima generazione, tutte le stazioni risultavano connesse alla medesima infrastruttura di comunicazione (cavo) e quindi inevitabilmente le informazioni inviate da una stazione raggiungevano tutte le altre stazioni. Questa caratteristica trasmissione broadcast è tipica delle LAN standardizzate in ambito IEEE 802 e viene utilizzata per svolgere varie funzioni di rete (ad esempio il protocollo ARP si basa sulla disponibilità della trasmissione broadcast).
A causa della trasmissione broadcast nascono però alcuni problemi:
- riservatezza dei dati: in un'unica LAN, utilizzando opportuni programmi di lettura dei dati che transitano in rete (gli sniffer) è possibile che per un qualunque utente intercettare i dati di una connessione fra altri utenti;
- efficienza: il traffico broadcast, ad esempio i messaggi di ARP request, viaggiano per tutta la rete consumando capacità e quindi togliendo risorse alla effettiva trasmissione dei dati, se la LAN è molto vasta la quantità di traffico broadcast può risultare molto elevata;
- tolleranza ai guasti: se una interfaccia di rete, a causa di un guasto produce un malfunzionamento sulla LAN (per esempio inizia ad inviare pacchetti senza sosta), questo corrompe il funzionamento dell'intera LAN.
Sulla base di queste considerazioni è quindi desiderabile la separazione fisica della LAN in più di una sezione. Nelle LAN di prima generazione questa separazione si poteva realizzare tramite la posa di diversi mezzi trasmessivi (per esempio diversi spezzoni di cavo coassiale per una Ethernet 10BASE5) collegati fra loro tramite uno o più bridge capaci di svolgere una funzione di filtro, lasciando passare da una LAN all'altra solamente il traffico strettamente necessario.
Nelle LAN moderne, in particolare Ethernet, le stazioni sono connesse alle porte di un apparato attivo, hub o switch, che si occupa di realizzare l'effettiva comunicazione. La separazione fisica di una LAN in sottoparti distinte può quindi essere realizzata semplicemente utilizzando diversi apparati per diversi insiemi di stazioni. Questo però non è sempre possibile o facilmente praticabile, a causa del fatto che la ripartizione logica della rete solitamente non corrisponde alla disposizione fisica degli utenti, oppure a seguito di spostamenti degli utenti stessi. Può infatti accadere che un piano di un edificio sia condiviso da personale appartenente ad aree logiche diverse, sia che un'area logica sia ripartita su più piani e/o edifici, eccetera.
Molti dei moderni apparati di rete permettono di creare delle cosiddette LAN virtuali.
In questo modo è possibile creare con un solo apparato una serie di LAN virtualmente distinte dette appunto LAN virtuali. Sebbene tutti gli host delle varie LAN siano connessi tutti al medesimo apparato essi si comportano come se fossero collegati ad apparati distinti e quindi sono virtualmente
separati.
La LAN virtuale può essere realizzata utilizzando diverse metodologie che dipendono dal tipo di apparato utilizzato ma anche dalle scelte fatte dal gestore della rete. Di fatto gli apparati che implementano le VLAN svolgono un'azione di filtraggio dei frame che può essere basata su:
- porta di provenienza;
- indirizzo MAC;
- protocollo di livello 3 o indirizzo IP.
Nel modulo 5 abbiamo visto che gli indirizzi IP di 32 bit (4 byte) sono logicamente suddivisi in due parti; Net-ID e Host-ID, dove il Net-ID identifica la rete, mentre l'Host-ID identifica l'host all'interno della rete. L'indirizzo con i bit relativi alla parte di host posti a zero risulta essere l'indirizzo della rete in cui si trova l'host, mentre quello con i bit di host posti tutti a uno indica l'indirizzo broadcast di quella rete, cioè quello usato per inviare pacchetti a tutti gli host della rete. Quindi il numero di host possibili in una certa rete è pari alla dimensione dello spazio di indirizzamento della parte di host-id diminuita di 2 unità. Ad esempio:
Inoltre in base al numero di bit assegnati a net-ID e host-ID, gli indirizzi IP sono suddivisi in cinque classi:
- Classe A - Utili per reti che hanno un numero cospicuo di host. Il campo host-ID è di 24 bit, pertanto possono essere identificati circa 16 milioni di host per ogni rete di questo tipo. Sette bit sono dedicati al net-ID, per un massimo di 128 reti di classe A.
- Classe B - Sono utilizzati per reti di dimensioni intermedie. Il net-ID è di 14 bit, per cui si possono avere al massimo circa 16.000 reti di classe B, ciascuna con una dimensione massima di circa 65.000 indirizzi (host-ID da 16 bit).
- Classe C - Sono utilizzati per numerose reti con pochi host. Le reti di classe C contengono meno di 256 host (host-ID da 8 bit) e sono individuate da 21 bit nell'ID di rete.
- Classe D - Sono riservati al multicasting, cioè all'indirizzamento di gruppi di host.
- Classe E - Sono riservati per usi futuri.
Lo spazio di indirizzamento va partizionato tra le varie classi di indirizzi, in modo che non vi siano sovrapposizioni tra classi diverse. Questo si ottiene fissando, per ogni classe, particolari configurazioni nel primo byte.
Una rete IP può essere logicalmente partizionata in più sottoreti o subnet. In pratica questa operazione permette al gestore di una rete IP di suddividerla in sezioni logicalmente distinte.
Il subnetting viene realizzato ripartendo l'Host-ID in due parti, una che identifica la sottorete ed una che identifica univocamente gli host della sottorete stessa.
Nell'esempio che segue viene mostrato come i 16 bit di Host-ID di un indirizzo di classe B possano essere ripartiti in 8 bit di Subnet-ID e 8 bit di Host-ID. Per convenzione il Subnet-ID deve essere contiguo al Net-ID mentre l'Host-ID deve occupare la parte più a destra dell'indirizzo IP.
L'operazione di subnetting è locale alla rete IP considerata per cui non viene vista
al di fuori della rete stessa. Per realizzarla è necessario configurare correttamente il parametro Netmask delle interfacce IP. La Netmask è una sequenza di 32 bit. I bit aventi valore 1 nella Netmask indicano che i corrispondenti bit dell'indirizzo IP fanno parte del Net-ID o del Subnet-ID, mentre i bit a 0 nella Netmask indicano che i bit in posizione corrispondente nell'indirizzo IP dell'host fanno parte dell'Host-ID.
Ad esempio per un host della rete di classe B 137.204.0.0, che sia suddivisa in sottoreti identificate da 8 bit avrà una configurazione dell'interfaccia di rete del tipo:
Numero IP: 137.204.60.230 (137.204 Net-ID, 60 Subnet-ID, 230 Host-ID)
Netmask:
in formato binario: 11111111 11111111 11111111 00000000
in formato decimale: 255.255.255.0
Oggi è consuetudine riassumere queste informazioni in modo unitario come segue:
- Numero IP e netmask: 137.204.60.230/24
ad indicare che 24 bit dell'indirizzo sono utilizzati per indirizzi di rete o sottorete mentre 8 sono utilizzati per indirizzo di host.
È importante notare che l'operazione di subnetting in rete IP è solamente logica:
- host di diverse subnet possono essere sulla medesima rete fisica (LAN);
- host della medesima subnet possono essere su diverse reti fisiche (LAN).
Un'azienda di grandi dimensioni possiede tre siti distribuiti su una grande area urbana: S1, S2, S3. Ciascun sito aziendale è dotato di infrastrutture informatiche comprendenti, tra l'altro, una LAN ed un router di uscita verso il mondo esterno. Tutti i siti devono essere interconnessi tra loro con una rete MAN a maglia completa M. Il protocollo usato è il TCP-IP.
I siti sono così divisi:
- S1, S2: 50 host;
- S3: 20 host.
Si richiede di progettare il piano di numerazione IP della rete utilizzando una rete di classe C a cui viene assegnato l'indirizzo 196.200.96.0 comprensiva della numerazione dei router, definendo le relative netmask.
Al progettista, dovendo utilizzare una rete di classe C, vengono messi a disposizione 8 bit, su cui creare delle eventuali subnetwork. Una possibile scelta della netmask è la seguente illustrata in una tabella che mostra il risultato in termini di netmask, numero di subnet e di host per tutte le possibili suddivisioni degli ultimi 8 bit dell'indirizzo in Subnet-ID e Host-ID:
| Ultimo byte netmask | #host | #subnets |
|---|---|---|
| 00000000 | 254 | 1 |
| 10000000 | 126 | 2 |
| 11000000 | 62 | 4 |
| 11100000 | 30 | 8 |
| 11110000 | 14 | 16 |
| 11111000 | 6 | 32 |
| 11111100 | 2 | 64 |
Una possibile soluzione al problema di progetto potrebbe quindi essere la seguente:
Subnets:
196.200.96.0 (S1)
196.200.96.64 (S2)
196.200.96.128 (S3)
196.200.96.192 (M)
Netmask: 255.255.255.192
Broadcast:
196.200.96.63 (S1)
196.200.96.127 (S2)
196.200.96.191 (S3)
196.200.96.255 (M)
Per cui la configurazione degli indirizzi IP di hosts e router verrà fatta seguendo lo schema che segue:
Routers LAN:
196.200.96.62 (S1)
196.200.96.126 (S2)
196.200.96.190 (S3)
Routers MAN:
qualunque indirizzo tra: 196.200.96.193 e .254 (M)
IP Hosts: qualunque indirizzo tra:
196.200.96.1 e .61 per la LAN S1
196.200.96.65 e .125 per la LAN S2
196.200.96.129 e .189 per la LAN S3
In questo esempio si è seguita una convenzione non strettamente necessaria ma molto diffusa che vuole che quando ad una LAN è collegato un solo router che rappresenta il punto di accesso al di fuori della LAN, all'interfaccia di quest'ultimo si associ il massimo numero IP disponibile, ossia quello che nella parte di Host-ID contiene la configurazione di bit immediatamente precedente a quella di broadcast (tutti i bit a 1).
Un datagramma può essere consegnato in due modi:
- Direct delivery: host sorgente e destinatario sulla stessa rete fisica; l'host sorgente associa l'indirizzo IP dell'host destinatario al suo indirizzo fisico (MAC) utilizzando il protocollo ARP, incapsula il datagram in un frame, e lo spedisce direttamente al destinatario utilizzando la LAN.
- Indirect delivery: host sorgente e destinatario non sulla stessa rete fisica; in questo caso l'host sorgente invia ad un router i pacchetti da consegnare, sarà poi responsabilità del router fare si che il datagramma raggiunga l'host destinazione. Il router deve essere collegato alla stessa rete fisica dell'host sorgente, per l'invio del datagramma al router l'host sorgente usa direct delivery.
In generale fra calcolatori appartenenti alla medesima Subnet IP la consegna dei datagrammi avviene in modo diretto. Quando due host appartengono a due Subnet diverse invece, la consegna dei datagrammi deve avvalersi di un router anche se gli host sono connessi alla medesima LAN (e quindi sarebbe teoricamente possibile operare con instradamento diretto).
Quindi host di diverse Subnet non possono dialogare fra loro a meno che non vengano presi opportuni accorgimenti (ad esempio inserendo un router sulla LAN), indipendente dal collegamento fisico alla LAN.
La soluzione più usuale per interconnettere della Subnet è quella di utilizzare un router che faccia da ponte
fra le subnet, in modo del tutto analogo ai compiti che svolge per interconnettere due LAN separate.
La ripartizione di una rete IP in più sottoreti viene molto utilizzata in particolare quando si devono gestire reti di grandi dimensioni.
La ragione è prettamente di tipo logico/organizzativo e si giustifica per le stesse ragioni che portano alla realizzazione di strutture gerarchiche in presenza di grandi organizzazioni. Con il subnetting si crea una struttura gerarchica in grado di semplificare compiti di tipo gestionale/amministrativo:
- gli host di aree logiche distinte non sono in grado di dialogare in condizioni normali a meno che non sia stato opportunamente configurato un router per l'interconnessione, questo può essere importante per ragioni di sicurezza (ad esempio gli host di un laboratorio didattico sono separati dagli host degli uffici amministrativi);
- la gestione della numerazione può essere demandata a responsabili locali per le varie aree della rete, senza bisogno di coinvolgere l'amministratore;
- il mantenimento delle informazioni relative al piano di numerazione della rete risulta più organico ed ordinato, al fine di evitare errori di doppia assegnazione o perdita di informazioni.
Se da un lato porta questi indiscutibili vantaggi la creazione di sottoreti richiede una attenta e preventiva progettazione del piano di numerazione. Infatti una volta creato uno spazio di 64 indirizzi per una sottorete, risulterebbe problematico scoprire a posteriori che la sottorete deve poter ospitare 80 host e quindi non dispone di un numero di indirizzi sufficienti. Questo richiederebbe la creazione di una nuova sottorete, utilizzando indirizzi che potrebbero già essere stati dedicati ad un'altra area logica e determinando quindi dei problemi di carattere gestionale.
È quindi importante:
- Dedicare attenzione all'identificazione delle aree logiche in cui suddividere la rete.
- Censire gli host appartenenti alle aree logiche per valutarne la numerosità.
- Prevedere il potenziale tasso di crescita di tale numero di host, al fine di progettare le sottoreti lasciando un certo margine per il loro sviluppo.
A fronte dei vantaggi suddetti è bene comunque anche tenere presente che l'organizzazione di una rete IP in sottoreti comporta dei costi, da un lato di tipo logico per la realizzazione del piano di numerazione, e dall'altro di tipo fisico in quanto per garantire l'interconnessione è necessario dotarsi di almeno un router.
Con l'aumentare delle dimensioni e della complessità di Internet ci si è reso conto che l'indirizzamento IP sarebbe più flessibile senza l'uso delle classi. In particolare due sono i problemi che si pongono. Si è quindi modificato lo standard (e anche l'implementazione del software dei router), per poter supportare un indirizzamento che non sia rigidamente rispondente alla suddivisioni in classi. È il cosiddetto CIDR o Classless Inter-Domain Routing.
Il CIDR permette di creare, oltre alle sottoreti già viste in precedenza delle Super-reti, come aggregazioni di reti IP.
Ad esempio per un ente che ha bisogno di circa 2000 indirizzi IP una rete di classe B è troppo grande (64000 indirizzi) per cui è più opportuno assegnarli 8 reti di classe C (8 x 256 = 2048 indirizzi). Supponiamo si tratti delle reti dalla 194.24.0.0 alla 194.24.7.0.
Queste 8 reti di classe C possono essere accorpate in un'unica super-rete:
Identificativo: 194.24.0.0/21
Supernet mask: 255.255.248.0
Indirizzi: 194.24.0.1 - 194.24.7.254
Broadcast: 194.24.7.255
Il CIDR permette di:
- distribuire i numeri IP in modo più efficiente e conforme con le effettive necssità;
- semplificare le informazioni da memorizzare nei router.