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I router sono una parte essenziale della struttura di rete: per consentire agli utenti di controllare le email o accedere alle applicazioni Web le aziende si basano sui router e gli ingegneri della rete devono configurare correttamente questi dispositivi per poter far fluire uniformemente tutto il traffico. Ma come funziona realmente un router? Scopriamolo assieme in questo articolo.
Come si inserisce il routing nel modello OSI
Pur essendo
soltanto uno schema teorico, il modello OSI è un buon modo per visualizzare come
tutti questi protocolli, indirizzi e dispositivi di rete (quali appunto i router)
si integrano l'un l'altro.
I Layer 2 e 3 del modello OSI
sono quelli che si applicano nel nostro caso. Il Layer 2, lo strato Data
Link, è quello in cui si collocano il protocollo Ethernet, gli indirizzi
MAC e gli switch. Il Layer 3, lo strato Network
, è dove si inseriscono il protocollo IP, gli indirizzi IP e i
router. Considerate che tutto il traffico è trasmesso dal vostro computer,
cominciando dal Layer 7 (la vostra applicazione di rete) sino al Layer 1 (il
livello fisico). Attraverso lo strato fisico, il traffico circola sul vostro
medium di rete (sia che si tratti di un network cablato oppure wireless).
Il traffico passa attraverso un router soltanto se non è sulla vostra LAN locale. I router funzionano soprattutto sul Layer 3 ma devono intepretare almeno gli strati dall'1 al 3. Molti router intepretano ogni tipo di traffico sino agli strati dal 4 al 7 e in vario modo, ma per semplificare il concetto teniamo conto che funzionino soltanto sul Layer 3 (rete) perché questa è la loro funzione primaria.
Come i router usano gli indirizzi MAC Ethernet e gli indirizzi IP
Secondo quanto detto in precedenza, il Layer 2 è
il protocollo Ethernet e il sistema di indirizzamento Ethernet,
ovvero l'indirizzo MAC (chiamato anche indirizzo fisico o indirizzo
Ethernet). Il Layer 3 è il protocollo IP e il sistema di indirizzamento IP.
Oggi, quasi tutte la reti sono basate su Ethernet
e IP. Quindi, di solito, ogni pacchetto sulla vostra rete ha
un indirizzo MAC Ethernet sorgente e destinazione, e un indirizzo IP sorgente e
destinazione. Con un un analizzatore di protocollo di rete potreste vedere l'indirizzo MAC
Ethernet sorgente/destinazione e l'indirizzo IP sorgente/destinazione.
Cosa fa un router con il vostro traffico di rete
I
router interpretano questi indirizzi Ethernet e IP, ma sono soprattutto
interessati agli indirizzi IP di destinazione del pacchetto che state
trasmettendo. Il router prende questa destinazione (supponiamo sia 63.248.129.2)
e la cerca nella sua tabella di routing. Di seguito potete vedere un esempio di
una tabella di routing:
Location-A# show ip route
10.0.0.0/24 is
subnetted, 2 subnets
R 10.2.2.0 [120/1] via 63.248.129.2, 00:00:16,
Serial0
C 10.1.1.0 is directly connected,
Ethernet0
63.0.0.0/30 is subnetted, 1
subnets
C 63.248.129.0 is directly connected,
Serial0
Location-A#
I percorsi nella tabella sono forniti dai percorsi statici (inseriti da voi) o dai percorsi dinamici. Usando tale tabella, il router prova a individuare il percorso migliore per il vostro traffico, che in alcuni casi potrebbe essere unico. Spesso, questo è un “default route” (chiamato anche “gateway of last resort”) che dice soltanto: “Se non ci sono percorsi migliori per trasmettere questo traffico, trasmettilo qui”.
Solitamente gli utenti domestici o dei piccoli uffici hanno un unico collegamento Internet. In questo caso, hanno un default route e tutto il traffico è trasmesso al loro Internet Service Provider (ISP). Tuttavia, nel caso degli ISP, ci possono essere molti dispositivi per la trasmissione di questo traffico. I loro router devono confrontare svariate centinaia di migliaia di percorsi e selezionare quello migliore per il vostro traffico. Tale operazione avviene in alcuni millisecondi e il vostro traffico di andata e ritorno attraverso Internet può passare attraverso centinaia di router. Ma a voi, appare quasi istantaneamente (la velocità dipende da molti fattori).
Alla ricerca del percorso
migliore
Se non viene trovato un percorso valido per il vostro
traffico, il router scarta il vostro traffico e vi trasmette un messaggio ICMP
“destinazione irraggiungibile”. Quando il router trova il percorso migliore ed
è pronto per trasmettere il vostro traffico, si occupa delle seguenti operazioni:
1. Realizzare la Network Address Translation (NAT). Questa non è una funzione tradizionale del router, ma molti router oggi le eseguono. Ciò è soprattutto vero per quei router di una piccola impresa e che funzionano come dispositivi all-in-one. Molte aziende hanno un firewall dedicato che effettua anche la NAT. Con la NAT, il vostro indirizzo IP sorgente privato è tradotto in indirizzo IP sorgente pubblico. Se il router sta effettuando il PAT (sovraccarico della NAT), l'indirizzo IP sorgente pubblico è condiviso fra molti dispositivi.
2. Sostituire il vostro indirizzo MAC sorgente con l'indirizzo MAC del router. All'header del data link viene aggiunto anche l'indirizzo MAC dell'host di destinazione o del router successivo.
3. Incapsulare il pacchetto per il protocollo della WAN. I router effettuano spesso la conversione di protocollo. Per esempio, supponiamo che un router abbia un collegamento PPA T1 a Internet e sia collegato alla LAN via Ethernet. I frame Ethernet devono essere de- incapsulati, modificati, re-incapsulati in Ethernet, quindi PPP, prima che possano essere trasmessi attraverso il collegamento di PPA.
Dall'altro lato del collegamento, il router di destinazione effettua
tutte le stesse operazioni, ma al contrario. Ciò accade per ogni pacchetto
trasmesso e per ogni risposta ricevuta.
Per vedere una tabella di routing
reale prodotta da un ISP, potete effettuare un telnet ai server pubblici di
route Cisco.
Da qui, potete fare uno show ip route e vedere a cosa assomiglia
la tabella di routing dell'ISP.
