Nel quarto capitolo della rubrica inerente Dispositivi di Rete ci occuperemo di un dispositivo sconosciuto ai più e che prende il nome di Switch.

I pochi che ne hanno sentito parlare lo definiscono “un distributore di porte ethernet” o “quello che bisogna comprare quando hai finito le porte ethernet del router“. Seppur vere, in un certo senso, queste due definizioni sono decisamente superficiali e totalmente inadatte a una spiegazione tanto tecnica quanto propedeutica alla comprensione del funzionamento di una rete.

Premettiamo subito che lo Switch non funziona come la classica “ciabatta” che tutti noi, per comodità, abbiamo in casa per collegare apparecchiature elettriche in mancanza di un sufficiente numero di prese. La parola Switch ha un significato ben preciso: “commutatore”.

 

 

Il primo fattore di confusione è legato proprio a questo termine. Nel campo delle telecomunicazioni, infatti, un commutatore è un dispositivo elettronico che si occupa dell’instradamento. Abbiamo già introdotto questo termine nel Volume II del corso, quando abbiamo presentato il Router. A livello logico, un commutatore è composto dai seguenti elementi:

• Un’interfaccia (porta di ingresso) per ogni linea input connessa.
• Una o più interfacce output (porte di uscita).
• Un software di comando che stabilisce l’instradamento del pacchetto associando la porta di ingresso con una porta di uscita (indirizzamento).
• Una struttura hardware di commutazione che esegue la funzione attuativa dell’instradamento, creando il circuito fisico di connessione ingresso-uscita, portando il segnale dalla porta di ingresso alla porta di uscita.

Già da questa spiegazione si intuisce che lo Switch dovrà essere in grado di gestire tutto il traffico che gli arriverà in ingresso e, per questo motivo, dovrà essere adeguatamente dimensionato e configurato. Sì, perché gli Switch più complessi ed evoluti, richiedono tutta una serie di settaggi dei parametri per poter funzionare in maniera corretta. Un altro elemento da non trascurare, inoltre, è il delay (ritardo) generato in output dalle funzionalità di elaborazione. Se stiamo parlando di una linea domestica, questo potrebbe essere un aspetto trascurabile, ma se stiamo dimensionando la rete di un’azienda, questo aspetto va calcolato molto bene, onde evitare che lo Switch diventi un vero e proprio collo di bottiglia.

Adesso che abbiamo capito cos’è lo Switch, cerchiamo di inquadrarlo all’interno di una rete in modo tale da capire il suo funzionamento in sinergia con gli altri dispositivi.

Quando analizziamo una rete, dobbiamo avere ben chiaro il concetto di “Nodo”. Qualsiasi disposiivo collegato alla rete e su essa raggiungibile, prende il nome di “nodo”.

Ecco alcuni esempi.

• Modem
• Router
• Access Point
• PC
• Stampanti
• Media Center

 

 

Se un dispositivo è sulla rete ed è raggiungibile, il dispositivo in questione è un nodo e, come tale, va trattato. Sì, perché un dispositivo connesso alla rete può tentare di accedere ad essa in qualsiasi momento. Se però, per qualsiasi motivo, la rete è occupata da un’altra trasmissione, può avvenire una cosiddetta “collisione”. Quando questo avviene, il nodo passa in uno stato di attesa e ritenta l’accesso al canale di rete dopo un tot di tempo. Se questo fenomeno accadesse troppo spesso, le prestazioni della rete crollerebbero. Cosa accade a questo punto?

Solitamente, la confusione generata da concetti mal posti e, di conseguenza, mal compresi, si scatena in tutta la sua veemenza. Molte persone, infatti, tendono a considerare “Hub” e “Switch” alla stregua di sinonimi. Questo succede perché esternamente i due dispositivi si somigliano molto, ma soprattutto perché c’è una mancata comprensione non solo del funzionamento ma soprattutto della funzione dei due elementi all’interno della rete. Parleremo approfonditamente dell’Hub in un altro articolo, ma per continuare il discorso sappiate che quest’ultimo si limita a inoltrare tutto ciò che riceve a tutti i nodi ad esso collegati, senza alcun protocollo di smistamento. Inserire uno Hub al posto di uno Switch aumenterebbe in maniera esponenziale il verificarsi di collisioni.

L’altro errore “seducente” è quello di considerare “Router” e “Switch” come dispositivi intercambiabili, visto che entrambi sono dotati di protocolli di gestione del traffico e dello smistamento dei pacchetti. Vi ricordate il Modello OSI che avevamo presentato nei precedenti articoli? Per comodità, la riproponiamo qui:

 

Router e Switch lavorano a due livelli differenti della pila: lo Switch è al livello 2 (Data Link Protocol), mentre il Router lavora al livello 3 (Network Protocol).

In questo caso, la confusione deriva dal fatto che, su alcuni testi, vengono affrontati dei casi di studio inerenti alle reti di un’azienda divisa per reparti e cablata seguendo l’esatta ripartizione delle sfere operative dell’organigramma. Utilizzando e configurando opportunamente uno Switch si può impedire, ad esempio, che l’Ufficio Marketing dell’azienda veda i dati del Magazzino o dell’Ufficio Risorse Umane, settando lo Switch come una sorta di router interno per indirizzare correttamente le sottoreti, precludendo l’accesso a chi non ne ha diritto. Il fatto è che nonostante la somiglianza nel funzionamento, i due dispositivi siano totalmente differenti.

Lo studio della teoria in merito al protocollo TCP/IP e la comprensione del modello OSI sono elementi assolutamente propedeutici alla piena comprensione del funzionamento delle Reti di Calcolatori. Andando avanti alla cieca, applicando modelli senza conoscere il funzionamento dei singoli dispositivi, rischia di portarvi facilmente a considerazioni e risultati paradossali. A parziale discolpa degli studenti e di giovani professionisti, c’è l’ambito commerciale che, ormai, propone i classici dispositivi “All in One” che incorporano in un unico corpo macchina il Modem. il Router, l’Access Point e lo Switch, rendendo di fatto una “black box” il funzionamento e lo studio di questi componenti fondamentali.

Quale acquistare?

Prima di passare ai veri e propri consigli per gli acquisti, è utile introdurre il concetto di “dorsale” (backbone). Una dorsale è “una linea logica fisica (singola o multipla) con la quale vengono interconnessi ad un livello superiore (mediante confluenza) tronchi di rete con velocità e capacità inferiore grazie a meccanismi di multiplazione”. Questo tipo di rete permette di ridimensionare il numero delle collisioni. Un dispositivo che esegue queste operazioni è, per l’appunto, lo Switch.

Anche qui, attenzione, perché il nostro caro “errore seducente” è già in agguato: Il termine “dorsale” è un concetto tecnico, derivante dalla necessità di collegare due punti distanti senza sprecare eccessive risorse (un cablaggio diretto sarebbe troppo lungo e avrebbe costi eccessivi). L’esempio più semplice è quello dello stack di Switch. Il primo switch della pila è collegato direttamente al Router, ma tutti quelli sotto sono interconnessi mediante dorsale, che altro non è che un cavetto di pochi cm. che collega in cascata tutti gli Switch.

 

Capito questo, tuttavia, non bisogna andare avanti ragionando per “assoluti”. La dorsale non è IL cavetto che collega gli Switch in cascata, ma è ANCHE il cavetto in questione. Sì, perché esistono dorsali transoceaniche che collegano Europa e Stati Uniti mediante cablaggi sottomarini. Sembrerebbe un concetto banale, ma questa è una delle classiche domande trabocchetto che i professori fanno per vedere se uno studente ragiona sui concetti oppure se si limita (ahinoi!) a impararli a macchinetta.

Detto questo, l’acquisto di uno Switch di rete va ben ponderato a seconda della destinazione d’uso e della tipologia di rete in cui dovrà essere inserito. Ve ne proponiamo quattro, con un focus sull’ultimo che è quello un po’ più orientato all’utilizzo professionale.

• Netgear Switch Ethernet GS305: switch semplice, 5 porte soltanto. Ideale per utilizzo domestico e in piccoli uffici. Il GS305 è stato il prodotto “entry level” per molti dei nostri progetti. Ha una dorsale massima di 1Gbit, prezzo molto competitivo. Essendo di tipo “Unmanaged” (non programmabile), non richiede alcun tipo di configurazione.
• TP-Link TL-SG108: switch dotato di 8 porte. Se non vi bastano le cinque del GS305 e volete abbondare un po’, questo prodotto fa al caso vostro. Anch’esso non programmabile, ha una dorsale massima di 1Gbit.
• Netgear Switch Ethernet GS316: switch dotato di 16 porte. Prodotti di questo genere sono sul confine tra ambito domestico/piccolo ufficio e ambito professionale di alto livello. Simile ai primi due, offre la stessa dorsale massima da 1Gbit senza il bisogno di programmazione.
• Cisco Business CBS250: switch disponibile in diverse configurazioni e 24 porte. Qui il gioco inizia a farsi davvero duro (anche per il portafogli). Oltre a 4 dorsali da 10Gbit, a fare la differenza è l’aspetto legato alla cybersecurity: la possiamo trovare, infatti, integrata nella sicurezza delle porte IEEE 802.1X per il controllo degli accessi alla rete, prevenzione degli attacchi DoS (Denial-of- Service) per aumentare il tempo di attività della rete durante un attacco, ACL (Access Control List) estesi per proteggere la rete dagli attacchi e dall’accesso di utenti non autorizzati. Ovviamente si tratta di uno switch Managed (programmabile). Se avete budget e volete iniziare a fare sul serio, il CBS250 è davvero un ottimo prodotto.

Come potete vedere dai quattro prodotti che vi abbiamo proposto, la differenza tra uno Switch semplice ed economico, destinato all’ambito domestico e un dispositivo di livello superiore è evidente sia tecnicamente sia in termini di prezzo. Occorre quindi pensare molto bene alla situazione in cui siamo e al risultato che dobbiamo ottenere, onde evitare di sprecare soldi inutilmente o non raggiungere i risultati richiesti dalle specifiche progettuali.

Se volete consultare gli altri capitoli inerenti ai Dispositivi di Rete, potete trovarli qui:

• Access Point
• Router
• Modem

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