Virtual LAN (VLAN)

(1)

Laboratorio di Applicazioni Telematiche – Antonio Cianfrani -- A.A. 2013/2014

Antonio Cianfrani

Virtual LAN (VLAN)

(2)

INFOCOM Dept. Richiami sullo standard Ethernet

 Lo standard Ethernet (IEEE 802.3) è utilizzato per le Local Area Network (LAN): livello 2 della pila protocollare.

 Consente l’utilizzo di un mezzo trasmissivo condiviso utilizzando la tecnologia CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

 Carrier Sense: tutti i dispositivi che devono inviare dei messaggi devono “ascoltare” il mezzo prima e durante l’invio.

 Multiple Access: possono nascere problemi di collisione (trasmissione quasi contemporanea)

 Collision Detection: il segnale risulterà amplificato e i dispositivi utilizzeranno un algoritmo di Backoff (random)

(3)

INFOCOM Dept.

Frame Ethernet

 Il frame ethernet è costituito da un Header, l’unità dati del protocollo di strato 3 e un Trailer

Preamble Start of +

frame

Destination Address

Source Address

Lenght Type or

Layer 3 PDU (Ipv4 packet)

Frame Check Sequence

 Gli indirizzi di sorgente e di destinazione sono indirizzi MAC (6 bytes). Sono espressi di norma in formato esadecimale:

00-24-9A-3C-74-02, 00:24:9A:3C:74:02, 0024.9A3C.7402

(4)

INFOCOM Dept. Dispositivi di livello 2

 Hub: dispositivo che rilancia i frame ethernet, ricevuti su una interfaccia, su tutte le sue altre interfaccie

 Switch: ogni frame ethernet ricevuto su una interfaccia è

inviato esclusivamente sulla interfaccia d’uscita che consente di raggiungere la destinazione. Il suo funzionamento si basa su una tabella MAC (MAC address table)

(5)

INFOCOM Dept.

MAC address table

 La MAC table di uno switch è una tabella che contiene per ogni indirizzo MAC di destinazione la rispettiva porta di uscita

 Ogni volta che uno switch riceve un frame ethernet, legge il MAC destination address e determina la porta di uscita

consultando la MAC table

 La MAC table viene riempita tramite un processo di apprendimento (MAC source address)

(6)

INFOCOM Dept. Configurazione base di uno switch

 Gli switch hanno una IOS simile a quella dei router

 I parametri di base da configurare su uno switch sono:

 Un indirizzo IP ed una maschera di sottorete (?)

 Un default getway (?)

 L’indirizzo IP e la maschera di sottorete servono per il management dello switch (connessione tramite telnet)

 Il default gateway serve per avere l’accesso ad un server web/tftp remoto (principalmente per caricare una nuova IOS)

(7)

INFOCOM Dept.

Interfaccia di management

(8)

INFOCOM Dept. VLAN: motivazioni

 LAN Ethernet: tutti gli host appartenenti ad una stessa

infrastruttura fisica (switches, hubs, cavi) fanno parte della stessa rete IP

 Se bisogna realizzare più reti IP all’interno di uno stesso edifico sono necessarie più infrastrutture fisiche

 L’introduzione delle VLAN consente di eliminare questa limitazione: più reti logiche possono condividere la stessa infrastruttura fisica

 Virtual LAN: sottorete IP indipendente che può condividere la stessa rete fisica di altre VLANs

(9)

INFOCOM Dept.

Vantaggi delle VLAN

 _Sicurezza

 Riduzione dei costi

 Limitazione del traffico di broadcast

(10)

INFOCOM Dept. VLAN: configurazione

 Per definire più VLANs all’interno di una rete Ethernet bisogna correttamente configurare gli switch della rete

 Ogni VLAN è identificata da un numero (VID: 1 - 1005) ed ha un proprio blocco di indirizzi

 Le VLAN devono essere definite all’interno dello switch

Switch (config)# vlan x

Switch (config-vlan)# name nome (opzionale)

VLAN 10

“student”

Switch (config)# vlan 10

Switch (config-vlan)# name student

(11)

INFOCOM Dept.

Porte dello Switch

Le porte di uno switch possono essere di due tipi

 Porte d’accesso (access port): porte a cui sono connessi solo dispositivi appartenenti ad una VLAN

 Porte Trunk: porte su cui possono transitare frame

appartenenti a VLAN diverse  necessità di differenziare i frame

VLAN 30

“guest”

VLAN 10

“student”

VLAN 30

“guest”

VLAN 10

“student”

ACCESS PORT TRUNK PORT

(12)

INFOCOM Dept. Access Port

 Come fa uno switch a sapere a quale VLAN appartiene un frame che riceve su una particolare interfaccia/porta?

 Le VLAN sono port-based  VLAN di appartenenza in base alla porta su cui è stato ricevuto il frame

 Bisogna configurare staticamente le porte di accesso in modo da associarle alle VLAN corrette

Switch (config)# interface FastEthernet o/x Switch (config-if)# switchport mode access Switch (config-if)# switchport access vlan y

(13)

INFOCOM Dept.

Limiti delle porte Access

VLAN 10

VLAN 20

VLAN 30

VLAN 10

VLAN 20

VLAN 30

TRUNK

(14)

INFOCOM Dept. Trunk Port (1/3)

 Porta Trunk: porta su cui possono

transitare frame appartenenti a VLAN diverse.

 Come fa uno switch a sapere a quale VLAN appartiene un frame che riceve su una porta trunk?

 E’ necessario estendere lo standard Ethernet.

 802.3Q: inserimento di un tag all’interno del frame ethernet

contenente il VID (identificativo della VLAN cui appartiene il frame)

(15)

INFOCOM Dept.

Trunk Port (2/3)

 Con il termine trunk si intende la connessione punto-punto tra due porte trunk di uno switch

 I frame che attraversano un trunk sono tutti “tagged” ad eccezione di quelli appartenenti ad una specifica VLAN: la Native VLAN.

 La Native VLAN è usata per il traffico di controllo Switch (config)# interface FastEthernet o/x Switch (config-if)# switchport mode trunk

Switch (config-if)# switchport trunk native vlan 99

(16)

INFOCOM Dept. Trunk Port (3/3)

 Di default la porta trunk accetta tutte le VLAN.

 E’ possibile configurare la porta trunk in modo che solo un sottoinsieme di VLAN sia consentito:

Switch (config-if)# switchport trunk allowed vlan y

VLAN 10

VLAN 20

VLAN 30

FE 0/13

R(config)# interface FastEthernet 0/13 R(config-if)# switchport mode trunk

R(config-if)# switchport trunk native vlan 99 R(config-if)# switchport trunk allowed 10-20

(17)

INFOCOM Dept.

Funzionamento dello switch

 Uno switch instrada il traffico in base alla VLAN di appartenenza

 Il traffico broadcast ricevuto su una interfaccia di accesso sarà inviato solo sulle altre interfacce (accesso o trunk) del router su cui è configurata la VLAN in questione

VLAN 10

VLAN 20

VLAN 30

FE 0/13

FE 0/1, FE 0/2 e FE 0/3: access port FE 0/13: trunk port (allowed 10,20,30)

broad

FE 0/3 FE 0/2

FE 0/1

(18)

INFOCOM Dept. Gestione delle VLAN (1/2)

 Il comando show vlan brief elenca le VLAN configurate e l’associazione alle porte

Nessuna VLAN configurata

VLAN 20 configurata ed

associata all’interfaccia

FastEthernet 0/18

(19)

INFOCOM Dept.

Gestione delle VLAN (1/2)

 Il comando show interface FastEthernet x/y switchport consente di valutare la modalità di una interfaccia

Access port Trunk port

(20)

INFOCOM Dept. Inter-VLAN routing

 Quando due host appartenenti a VLAN diverse devono comunicare è necessaria la presenza di un router

(21)

INFOCOM Dept.

VLAN Troubleshooting

Possibili problemi di funzionamento di una rete Ethernet con VLAN:

 Native VLAN mismatch

 Trunk mode mismatch

 Incorretti indirizzi IP all’interno delle VLAN

 VLAN non consentite (allowed) sui trunk