In questo articolo parleremo di:

• STP
• Subnetting / IPv4
• IPv6

STP: Spanning Tree Protocol

In una topologia di rete con link ridondati, alcuni frame potrebbero rimanere in loop per tempo infinito. STP impedisce ad alcune porte di innoltrare i frame, in modo da evitare i loop.

In breve STP o RapidSTP bloccano alcune porte in modo che non inoltrino frame.

• Se la porta è in stato forwarding per una vlan, la porta viene usata normalemente per quella vlan.
• Se la porta è in stato blocking, tutto il traffico di quella vlna non viene ricevuto

Errori dei frame in loop:

• Broadcast storm: Un frame broadcast, multicast o unicast con destinazione sconosciuta rimane in loop nella LAN, saturando la rete.
• MAC table instability: i frame in loop possono far cambiare continuamente la tabella MAC adress, può portare i frame ad essere inviati nel luogo sbagliato.
• Multiple copies: ricezione di più copie dello stesso frame, confondendo il destinatario.

Nel dettaglio cosa fa STP/RSTP: Mette le porte in forwarding o blocking state.

• Forwarding: la porta inoltra i frame
• Blocking: non innoltrano i frame e non apprendo indirizzi MAC.

In ambito STP, bridge e switch sono sinonimi.

Per decidere quale interfaccia lasciare in forwarding STP usa tre criteri:

• Elegge uno switch root e mette tutte le interfacce abilitate in forwarding
• Ogni switch non root cerca la sua porta con il minor costo tra sè e il root, una volta trovato il root cost viene salvata la root port per quello switch
• Con due switch collegati, lo siwtch con il root cost più basso viene posto in forwarding, perche è il designed switch con l'interfaccio chiamata designated port.
• Tutte le altre interfacce vengono messe in blocking state.

BID: Bridge ID

Valore univoco di 8 byte che identifica univocamente uno switch.

• 2 byte di priority
• 6 byte di ID basato su MAC address

BPDU: Bridge Protocol Data Unit per scambiare informazioni tra gli switch, il più comune è Hello BPDU, questo condivide BID dello switch mittente e la configurazione.

Lo switch con il BID più basso è lo switch root. Il processo inizia con tutti gli switch che si considerano root port inviano Hello BPDU, lo switch con il BID più basso diventa root.

Al termine di ciò si procede con la fase per scegliere le root port, il processo è simile a quello per la root switch, ma in questo caso si considera il costo tra lo switch e la root switch.

Tiebreaker, se sono presenti 2 o più percorsi con lo stesso root cost:

• Scegliere fra i bridge vicini quello con ID migliore
• Scegliere in base alla priorità della porta (più comune)
• Scegliere in base al numero della porta (meno usato)

Infine per decidere la porta designata si campionano le richieste di Hello BPDU da ogni porta dello switch, quella migliore viene scelta.

STP ogni 2 secondi esegue un processo di controllo:

1. Dal root invia un Hello BPDU con root cost 0 da tutte le sue porte forwarding
2. Gli switch non root che ricevono Hello aggiungono il loro BID e port cost, poi inoltrano a tutte le porte forwarding
3. Il processo si ripete fino al termine della rete e il root riceve il pacchetto finale, nel caso le informazioni sono differenti si dovrà eseguire di nuovo tutto il processo di configurazione.

Quando una porta passa da blocking a forwarding, attraversa due stati intermedi transitori:

• Listening: La porta è attiva, non inoltra frame, e rimuove dalla MAC table gli indirizzi associati, prevenendo possibili loop.
• Learning: La porta non inoltra frame ma apprende i MAC address, aggiornando la MAC table.

RSTP è una versione più veloce di STP, con tempi di convergenza più rapidi.

• Utilizza un meccanismo dove si può modificare la root port senza attesa
• Introduce la alternate port, questa diventa la seconda migliore opzione alla root port, nel caso di problemi si può cambiare velocemente dalla root alla alternate port
• Può modificare la designated port senza attesa
• Riduce i tempi dei timer

STP vs RSTP alcune differenze:

EthernetChannel: Fornisce un modo per evitare che la convergenza STP sia necessaria, combina più segmenti paralleli con uguale velocità, di conseguenza se un collegamento fallisce ma almeno uno è atttivo non serve la convergenza.

PortFast: Permette di saltare lo stato di listening e learning, passando direttamente a forwarding, utile per le porte che si connettono a dispositivi finali.

Cisco ha un protocollo proprietario RPVST+ che è una versione migliorata di RSTP

Root Guard: Impedisce che una porta diventi root port.

BPDU Guard: Disabilita la porta se riceve un BPDU se PortFast è abilitato sulla porta.

Subnetting

Recap PILA TCP/IP:

Indirizzo IP

è un numero che identifica un nodo in una rete, esistono delle classi di indirizzi IP, che determinano la dimensione della rete.

Classi di indirizzi IP maggiormente utilizzate:

• Classe A 1 - 127
• Classe B 128 - 191
• Classe C 192 - 223

Numero di host per classe:

• Classe A: 2^24 - 2 = 16.777.214
• Classe B: 2^16 - 2 = 65.534
• Classe C: 2^8 - 2 = 254

Subnet: Subdivided network (Un sottoinsieme della rete).

Routing:

• Gli indirizzi nella stessa sottorete non devono essere separati da router, la subnet deve rimanere coesa
• Gli indirizzi delle varie subnet sono separati da almeno un router, device non possono accedere ad una subnet se si trovano in un’altra subnet

Analisi delle esigenze per la subnetting:

• Qauli host devono essere raggruppati in una sottorete?
• Quante sottoreti richiede questa rete?
• Quanti indirixxi IP host richiede ciascuna sottorete?
• Tutte le sottoreti avranno la stessa dimensione o no?

Dunque si pianifica la rete prendendo in considerazione le varie vlan, point to point serial link, ethernet wan link, ecc. Anche se la subnet è di layer 3 e la vlan di layer 2.

La sottorete deve essere sufficientemente grande, in modo che 2^H - 2 >= numero di host.

Se possibile suddividere le sottoreti in modo che siano uguali, in modo da facilitare la gestione.

La subnet mask o maschera di rete è poi quella che determina la dimensione della sottorete.

Info

All'inizio degli anni 90, il mondo stava esaurendo le reti IP pubbliche che potevano essere assegante, soluzioni;

• Una nuova versione di IP IPv6, con indirizzi molto più grandi (128 bit)
• Assegnazione di un sottoinsieme di una rete Ip pubblica a un'organizzazione
• NAT (Network Address Translation) che consente l'utilizzo di reti IP private, consente alle aziende di riutilizzare le stesse reti IP.

In pratica sono stati creati degli indirizzi IP privati che possono essere utilizzati all'interno di una rete aziendale, ma non possono essere utilizzati esternamente e dunque non vanno in conflitto con gli indirizzi IP pubblici.

Ogni rete ha quattro numeri chiave che la identificano:

• Classe dell'indirizzo: Determinata dal primo ottetto.
• Ottetti di rete e host:
  • Classe A: 1° ottetto di rete, 3 ottetti di host.
  • Classe B: 2 ottetti di rete, 2 ottetti di host.
  • Classe C: 3 ottetti di rete, 1 ottetto di host.
• Indirizzo di rete: Ottieni azzerando gli ottetti di host.
• Indirizzo di broadcast: Ottieni mettendo a 255 gli ottetti di host.

Le subnet mask devono seguire queste regole:

• Deve essere composta da 32 bit
• 1 e 0 non devono essere alternati
• Se esistono 1 sono a sinistra
• Se esistono 0 sono a destra

Subnet mask le devierse notazioni utilizzate:

• Binaria: 11111111.11111111.11111111.00000000
• DDN (Dotted Decimal Notation): 255.255.255.0
• prefix: /24

Esempio: 11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0 = /24

Tabella utile per le conversioni:

Classless: Utilizza la subnet mask per determinare la dimensione della rete, non si basa sulla classe dell'indirizzo.

Classful: Utilizza la classe dell'indirizzo per determinare la dimensione della rete.

Esercizi:

IPV6

• 128 bit
• Abbreziazione in esadecimale (8 gruppi di 4) esempio: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Ancora non molto diffuso. ha bisogno di ulteriori protocolli per funzionare adeguatamente, infatti richiedera poi un aggiornamento dei dispostivi da parte delle aziende.

Un protoccolo che cambia é il: ARP: Address Resolution Protocol, scorpre l'indirizzo MAC usato dai vicini, IPV4. NDP: Neighbor Discovery Protocol, IPV6.

Rimangono sempre valide le regole di v4, incapsulamento, instradamento e traffico, in ogni parte del percorso bisogna trovare un IPv6 mittente e destinatario, anche se è possibile tradurre da IPv4 a IPv6 tramite il NAT non sempre è possibile eseguire il contrario, quindi è importante scegliere una tecnica e mantenerla su tutta la rete\sottorete.

Routing IPv6 protocols:

Conversione in binario di un indirizzo IPv6: ogni carattere esadecimale corrisponde a 4 bit

Tabella di conversione:

Abbreziazione di un indirizzo IPv6:

Regole:

• Eliminare gli zeri iniziali in ogni quartetto (gruppo di 4 cifre esadecimali). Ad esempio, 00AB diventa AB, e 0000 diventa 0.
• Sostituire sequenze consecutive di quartetti di tutti zeri (0000) con ::. Questo può essere fatto una sola volta nell'indirizzo per evitare ambiguità.

Esempio:

FE00:0000:0000:0001:0000:0000:0000:0056
FE00:0:0:1:0:0:0:56
FE00:0:0:1::56

Prefix lenght:

La lunghezza del prefisso (prefix length) in IPv6 specifica il numero di bit iniziali dell'indirizzo che rappresentano la parte di rete (network), analoga alla subnet mask in IPv4.

/64: La lunghezza del prefisso più comune per le sottoreti IPv6.

In questa configurazione, i primi 64 bit sono dedicati alla parte di rete e i restanti 64 bit sono per gli indirizzi degli host.

Si può anche avere una lunghezza del prefisso diversa da 64, si può incontrare come multiplo di 4,

Utile ricordarsi che ongni 4 bit corrispondono ad un carattere esadecimale, cosi da poter trovare il corretto prefisso.

Esempio

2001:0db8:abcd:0000:0000:0000:0000:0000/48
2001:db8:abcd::/48

Tipologie di indirizzi IPv6:

• Global Unicast: Funzionano in modo silimare agli indirizzi pubblici in IPv4, questi indirizzi sono globalmente unici, ogni organizzazione puó richiedere un blocco di inidirri IPv6 che nessun altro puó utilizzare e viene assegnato come Global routing prefix.
• Unique Local: Sono indirizzi IPv6 utilizzati per comunicazioni private all'interno di una rete locale, non vengono utilizzati per il routing pubblico, inizano con FD.
• Link Local: Utilizzati per la comunicazione tra i dispositivi sulla stessa rete o sottorete, non vengono inoltrati dai router, inizano sempre con FE80.
• Multicast: Utilizzati per inviare un pacchetto a un gruppo di host, iniziano con FF00.
• Anycast: Sono indirizzi assegnati a più interfacce, ma i pacchetti inviati a un indirizzo Anycast vengono instradati all'interfaccia più vicina.
• DEPRECATO -> Site-Local, Indirizzi IPv6 che non sono più utilizzati, inizano con FEC0.

SLAAC: Stateless Address Autoconfiguration, permette ai dispositivi di ottenere un indirizzo IPv6 senza un server DHCP.

Entriamo piú nel dettaglio di Unique local unicast address:

non sono registrati pressono nessuna autorità e possono essere utilizzati liberamente da piú organizzazioni

• FD alle prime due cifre esadecimali
• ID globale unico a 40 bit
• Utilizzare 16 bit per la sottorete

Altre informazioni utili:

I device possono ricevere il loro IP statisticamente o dinamicamente tramite DHCP o SLAAC, Stateless Address Autoconfiguration, un protocollo integrato in IPv6.

NDP Neighbor Discovery Protocol, comprende alcune funzioni:

• Neighbour MAC Discovery, funzione che sostiuisce la tabella ARP IPv4
• Router Discovery, apprendimento dinamico dei router nella sottorete
  • Router Solicitation, RS, messaggio inviato al multicast chiedendo a tutti i router in LAN di identificarsi
  • R Advertisement, RA, contiene varie info del router tra cui IPv6
• SLAAC, tramite i messaggi NDP il device apprende la lunghezza e IP di sottorete
• DAD, prima di utilizzare l’IP il device invia messaggi NDP per assicurarsi che nessun altro device abbia lo stesso IP
  • Neighbor S, NS, richiesta di rispondere con un NA
  • NA, messaggio di risposta a NS che contiene IPv6 e MAC

Sito molto utile per esercitarsi con IPv4 e IPv6:

• Improve your IP skills

See you in the next post! Stay Tuned!