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Switch e protocollo ARP


30 Nov 2019 - Reti


Switch e protocollo ARP

Cos’è e come funziona uno Switch di rete.

Lo Switch è un dispositivo di rete Layer 2 che serve ad instradare, bidirezionalmente, il traffico di dati tra macchine all’interno di una rete.
Se un Router si occupa di collegare più reti tra di loro ( https://www.giustinoromano.it/2019/11/19/panoramica-sul-routing/ ), lo Switch è colui che si occupa di collegare tra loro più macchine.

schema_reti

Cliccando l’immagine per ingrandirla possiamo notare lo schema logico di due sistemi di reti.
Dietro ogni router c’è una rete. Infatti i router si occupano di collegare tra loro più reti, lo switch si occupa di collegare tra loro le macchine.
Lo switch si occupa di instradare i frame ( https://www.giustinoromano.it/2019/11/09/il-modello-osi/ ) partendo dagli indirizzi fisici dei dispositivi connessi ad esso : il Mac Address.
Per dispositivi direttamente connessi ad esso intendiamo le schede di rete.

Mac Address

Se i router lavorano con gli Indirizzi IP, gli switch lavorano i Mac Address, o Indirizzi Lan.
E’ un codice di 48 bit, 6 byte, assegnato in modo univoco dal produttore ad ogni scheda di rete, ethernet o wireless, prodotta.
Fondamentalmente rappresenta un, e un solo, elemento della rete a cui appartiene.
Sono progettati per essere globalmente unici.

mac_address

E’ utilizzato per l’instradamento diretto nelle reti locali per raggiungere un host.
In sostanza il tuo pc manda in stampa un file, verso una stampante di rete, utlizzando questo indirizzo.
I primi tre ottetti dell’indirizzo MAC è chiamato OUI e identifica la casa produttrice della scheda di rete!

Funzionamento di uno Switch

Come abbiamo detto in una rete locale (o LAN) le macchine comunicano tra loro attraverso MAC Address. Tuttavia all’atto in cui ci si collega ad una LAN il device non consoce da subito tutti i MAC presenti sul suo segmento di rete.
Ed è a questo punto che entra in scena…udite udite… Il Protocollo ARP.

Il protocollo ARP

Mettiamo che abbiamo la necessità di mandare in stampa un file. Quando abbiamo configurato la nostra stampante le abbiamo necessariamente fornito un indirizzo IP.
A livello 3 dello stack protocollare è generato un pacchetto il quale ha al suo interno l’indirizzo ip sorgente e l’indirizzo ip destinazione.
Questo pacchetto, con queste determinate informazioni, è passato al livello 2 il quale genera un frame con al suo interno gli indirizzi Mac Address sorgente e destinazione.
Tuttavia queste informazioni a volte non sono tutte conosciute, come ad esempio il Mac destinazione.

Arp Table

Se questo non lo conosciamo interviene a tal proposito il protocollo ARP che consente alla macchina di conoscere il Mac destinazione abbinato all’IP.
Per questo motivo l’acronimo di ARP è Address Resolution Protocol.
Quando una stazione deve comunicare con un’altra, ad esempio il tuo pc con la tua stampante di rete, invia una ARP Request sull’indirizzo IP della stampante affinchè questa comunichi il MAC ed entrambi i device di rete salveranno questo MAC in una tabella chiamata ARP Table.

Se cambia IP?

C’è però la possiblità che il tuo pc ha un indirizzo IP che dopo un pò di tempo cambia (è una situazione che si presenta nel momento in cui il device non ha un instradamento statico ma dinamico, ciò significa che un server DHCP gli ha fornito un indirizzo IP e questi server dopo un pò fanno girare gli IP ad altre macchine quindi se oggi il mio indirizzo ip locale della mia macchina potrebbe essere 192.168.1.50 dopo un tot di tempo potrebbe diventare 192.168.1.51).

Comportamento del Protocollo ARP

Come si comporta in questo caso il protocollo ARP?
La stazione tramite questo protocollo è in grado di generare un traffico broadcast, cioè invia un traffico di dati a tutti i device collegati alla LAN, sull’indirizzo MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Ogni device confronta l’indirizzo IP inserito nella richiesta con il proprio e respingono la richiesta se non c’è nessuna corrispondenza.
Tuttavia se una stazione registra che si tratta del proprio indirizzo, reagisce con una risposta ARP (ARP Reply), trasmettendo anche l’indirizzo MAC. Entrambe le parti possono ora registrare l’indirizzo IP e MAC del loro interlocutore nella ARP table, iniziando così lo scambio di dati.




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