Le reti oggi sono essenziali per supportare le aziende, fornire comunicazioni, offrire intrattenimento – la lista continua. Un elemento fondamentale che le reti hanno in comune è lo switch di rete, che aiuta a collegare i dispositivi allo scopo di condividere le risorse.
Cos’è uno switch di rete?
Uno switch di rete è un dispositivo che opera al livello Data Link del modello OSI – livello 2. Prende i pacchetti inviati dai dispositivi che sono collegati alle sue porte fisiche e li invia di nuovo fuori, ma solo attraverso le porte che portano ai dispositivi che i pacchetti sono destinati a raggiungere. Possono anche operare al livello di rete, il livello 3, dove avviene il routing.
Gli switch sono un componente comune delle reti basate su Ethernet, Fibre Channel, Asynchronous Transfer Mode (ATM) e InfiniBand, tra gli altri. In generale, però, la maggior parte degli switch oggi usa ethernet.
Come funziona uno switch di rete?
Una volta che un dispositivo è collegato a uno switch, lo switch prende nota del suo indirizzo MAC (Media Access Control), un codice che è cotto nella scheda di interfaccia di rete (NIC) del dispositivo che si collega a un cavo ethernet che si collega allo switch. Lo switch usa l’indirizzo MAC per identificare da quale dispositivo collegato vengono inviati i pacchetti in uscita e dove consegnare i pacchetti in entrata.
Quindi l’indirizzo MAC identifica il dispositivo fisico al contrario dell’indirizzo IP del livello di rete (Layer 3), che può essere assegnato dinamicamente a un dispositivo e cambiare nel tempo.
Quando un dispositivo invia un pacchetto a un altro dispositivo, questo entra nello switch e lo switch legge la sua intestazione per determinare cosa fare con esso. Corrisponde all’indirizzo o agli indirizzi di destinazione e invia il pacchetto attraverso le porte appropriate che portano ai dispositivi di destinazione.
Per ridurre la possibilità di collisioni tra il traffico di rete che va da e verso uno switch e un dispositivo collegato allo stesso tempo, la maggior parte degli switch offre funzionalità full-duplex in cui i pacchetti che arrivano e vanno verso un dispositivo hanno accesso all’intera larghezza di banda della connessione dello switch. (Immaginate due persone che parlano su un telefono cellulare invece che su un walkie-talkie).
Mentre è vero che gli switch operano a livello 2, possono anche operare a livello 3, che è necessario per supportare le LAN virtuali (VLAN), segmenti logici di rete che possono attraversare subnet. Affinché il traffico passi da una sottorete all’altra deve passare tra gli switch, e questo è facilitato dalle capacità di routing incorporate negli switch.
Switch vs. hub
Un hub può anche collegare diversi dispositivi insieme allo scopo di condividere risorse, e l’insieme dei dispositivi collegati a un hub è noto come un segmento LAN.
Un hub differisce da uno switch in quanto i pacchetti inviati da uno dei dispositivi collegati vengono trasmessi a tutti i dispositivi collegati all’hub. Con uno switch, i pacchetti sono diretti solo alla porta che porta al dispositivo a cui i pacchetti sono indirizzati.
Gli switch tipicamente collegano i segmenti LAN, quindi gli hub si collegano ad essi. Gli switch filtrano il traffico destinato ai dispositivi sullo stesso segmento LAN. Grazie a questa intelligenza, gli switch fanno un uso più efficiente delle loro risorse di elaborazione e della larghezza di banda della rete.
Switch vs. router
Gli switch sono a volte confusi con i router, che offrono anche l’inoltro e il routing del traffico di rete, da cui il loro nome. Ma lo fanno con uno scopo e una posizione diversi.
I router operano al Layer 3 – il livello di rete – e sono usati per connettere le reti ad altre reti.
Un modo semplice per pensare alla differenza tra switch e router è pensare alle LAN e alle WAN. I dispositivi si collegano localmente attraverso gli switch, e le reti sono collegate ad altre reti attraverso i router. Se pensate al percorso generale che un pacchetto potrebbe fare per raggiungere internet – per esempio: dispositivo > hub > switch > router > internet – anche questo dovrebbe aiutare.
Ovviamente, ci sono casi in cui la funzionalità di commutazione è incorporata nell’hardware di un router, e il router funge anche da interruttore.
Il caso più semplice qui è pensare al vostro router wireless domestico. Esso instrada verso una connessione a banda larga attraverso la sua porta WAN, ma di solito ha anche porte ethernet aggiuntive che si possono usare per collegare un cavo ethernet per un computer, una televisione, una stampante o anche una console di gioco. Mentre altri dispositivi in rete, come altri notebook e telefoni, si collegano attraverso il router Wi-Fi, esso offre ancora funzioni di commutazione attraverso la LAN. Quindi il router, in effetti, è anche uno switch. E puoi anche collegare uno switch separato al router per fornire sia l’accesso a internet che alla LAN per ulteriori dispositivi.
Tipi di switch
Gli switch variano in dimensioni, a seconda di quanti dispositivi hai bisogno di collegare in una zona specifica, così come il tipo di velocità di rete/larghezza di banda richiesta per quei dispositivi. In un piccolo ufficio o in un ufficio domestico, uno switch a quattro o otto porte di solito è sufficiente, ma per distribuzioni più grandi si vedono generalmente switch fino a 128 porte. Il fattore di forma di uno switch più piccolo è un apparecchio che si può montare su un desktop, ma gli switch sono anche montabili su rack per il posizionamento in un armadio di cablaggio o in un centro dati o server farm. Le dimensioni degli switch montabili su rack vanno da 1U a 4U, ma sono disponibili anche quelli più grandi.
Gli switch variano anche nella velocità di rete che offrono, da Fast ethernet (10/100 Mbps), Gigabit ethernet (10/100/1000 Mbps), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps) e persino 40/100 Gbps. Quale velocità scegliere dipende dal throughput necessario per i compiti da sostenere.
Gli switch differiscono anche nelle loro capacità. Ecco tre tipi.
Non gestiti
Gli switch non gestiti sono i più semplici e offrono una configurazione fissa. Sono generalmente plug-and-play, il che significa che hanno poche o nessuna opzione tra cui l’utente può scegliere. Possono avere impostazioni predefinite per caratteristiche come la qualità del servizio, ma non possono essere cambiate. Il lato positivo è che gli switch non gestiti sono relativamente poco costosi, ma la loro mancanza di caratteristiche li rende inadatti alla maggior parte degli usi aziendali.
Gestito
Gestito switch offrono più funzionalità e caratteristiche per i professionisti IT e sono il tipo più probabile visto nelle impostazioni aziendali. Gli switch gestiti hanno interfacce a riga di comando (CLI) per configurarli. Supportano agenti SNMP (Simple Network Management Protocol) che forniscono informazioni che possono essere utilizzate per risolvere i problemi della rete.
Possono anche supportare LAN virtuali, impostazioni di qualità del servizio e routing IP. La sicurezza è anche migliore, proteggendo tutti i tipi di traffico che gestiscono.
A causa delle loro caratteristiche avanzate, gli switch gestiti costano molto di più degli switch non gestiti.
Smart o intelligent switch
Smart o intelligent switch sono switch gestiti che hanno alcune caratteristiche oltre a quelle offerte da uno switch non gestito, ma meno di uno switch gestito. Quindi sono più sofisticati degli switch non gestiti, ma sono anche meno costosi di uno switch completamente gestibile. In genere mancano di supporto per l’accesso telnet e hanno GUI web piuttosto che CLI. Altre opzioni, come le VLAN, possono non avere così tante caratteristiche come quelle supportate dagli switch completamente gestiti. Ma poiché sono meno costosi, possono essere una buona soluzione per le reti più piccole con meno risorse finanziarie e quelle con meno esigenze di funzionalità.
Caratteristiche di gestione
L’elenco completo delle caratteristiche e delle funzionalità di uno switch di rete varia a seconda del produttore dello switch e di qualsiasi software aggiuntivo fornito, ma in generale uno switch offre ai professionisti la possibilità di:
- Abilitare e disabilitare porte specifiche sullo switch.
- Configurare le impostazioni per il duplex (mezzo o pieno), così come la larghezza di banda.
- Impostare i livelli di qualità del servizio (QoS) per una porta specifica.
- Abilitare il filtraggio MAC e altre funzioni di controllo dell’accesso.
- Impostare il monitoraggio SNMP dei dispositivi, inclusa la salute del collegamento.
- Configurare il port mirroring, per monitorare il traffico di rete.
Altri usi
Nelle reti più grandi, gli switch sono spesso usati come un modo per scaricare il traffico per scopi analitici. Questo può essere importante per la sicurezza, dove uno switch può essere posizionato davanti a un router WAN, prima che il traffico vada alla LAN. Può facilitare il rilevamento delle intrusioni, l’analisi delle prestazioni e il firewalling. In molti casi, il mirroring delle porte viene utilizzato per creare un’immagine speculare dei dati che scorrono attraverso lo switch prima che vengano inviati a un sistema di rilevamento delle intrusioni o a uno sniffer di pacchetti, per esempio.
Alla sua base, tuttavia, è il semplice compito di uno switch di rete di consegnare in modo rapido ed efficiente i pacchetti dal computer A al computer B, se i computer si trovano dall’altra parte del corridoio o dall’altra parte del mondo. Diversi altri dispositivi contribuiscono a questa consegna lungo il percorso, ma lo switch è una parte essenziale dell’architettura di rete.