Reti di calcolatori: domini di broadcast e maschera di sottorete

Reti di calcolatori: domini di broadcast e maschera di sottorete
Dominio di collisione e dominio di broadcast.
In una rete di calcolatori, un insieme di nodi che concorrono per accedere allo stesso mezzo trasmissivo
costituiscono un dominio di collisione.
Facendo riferimento al modello ISO/OSI, questo concetto si colloca al livello datalink, e in particolare al
sottolivello di accesso al mezzo trasmissivo (MAC, Medium Access Control). L'espressione ha origine nelle
reti in cui l'accesso al mezzo trasmissivo è regolato in modo non deterministico: un nodo (più precisamente
l'hardware di rete di cui esso è munito) può cercare di accedere al mezzo in qualunque momento ma, se
questo risulta già occupato da una trasmissione in corso, si ha una collisione, e il nodo attende per un tempo
casuale prima di ritentare. Il tempo casuale viene incrementato ad ogni nuovo tentativo fallito, per cui si può
avere un rapido decadimento delle prestazioni della rete in situazione di traffico intenso.
Naturalmente, quanto più è ampio un dominio di collisione, tanto più probabili sono le collisioni, e quindi
anche il decadimento della velocità di trasmissione all'interno del dominio. È dunque importante limitare la
proliferazione dei nodi all'interno di uno stesso dominio di collisione. Poiché dispositivi come repeater e hub
si limitano a inoltrare ogni trasmissione ricevuta a tutti i nodi cui sono collegati, espandere una rete tramite
simili dispositivi porta a creare domini di collisione sempre più ampi e quindi meno performanti.
Dispositivi come switch e bridge, invece, possono essere usati per dividere un dominio di collisione in parti
più piccole e quindi più efficienti. Infatti, quando due nodi comunicano attraverso uno switch, questo crea
una sorta di mezzo trasmissivo dedicato fra i due nodi, su cui essi possono trasmettere senza disturbare le
trasmissioni fra gli altri nodi, né esserne disturbati. Si avranno collisioni solo nel caso che, mentre lo switch
mette in comunicazione due nodi, altri nodi vogliano comunicare proprio con questi.
Un dominio di broadcast è un insieme di computer in una rete che possono scambiare dati a livello
datalink, senza che questi debbano risalire fino al livello di rete in altri nodi dello stesso insieme.
Tipicamente, due diversi domini di broadcast sono separati da un router, che deve esaminare le
intestazioni IP dei pacchetti per poterli inoltrare verso la loro destinazione.
Dispositivi come hub, switch, bridge o repeater si limitano invece ad esaminare le intestazioni di livello
datalink, e quindi i nodi ad essi collegati condividono lo stesso dominio di broadcast.
Il nome deriva dal fatto che in una rete IEEE_802.3, anche se segmentata con switch o bridge, i pacchetti
con indirizzo destinazione di tipo broadcast vengono comunque inviati a tutti i calcolatori, quindi il dominio di
broadcast può essere visto come l'insieme massimo di calcolatori che possono inviarsi reciprocamente
pacchetti di tipo broadcast.
La segmentazione delle reti in domini di broadcast.
Gli amministratori delle reti di grandi dimensioni preferiscono suddividere la rete locale in reti interconnesse
per facilitarne gestione ed amministrazione, con l’effetto di non secondaria importanza di ottenere una
riduzione del traffico in quanto i protocolli adottati non consentono in genere ai pacchetti broadcast di
transitare all’interno dei router. Gli strumenti adottati per segmentare la rete sono il gateway e la
subnet mask o “Maschera di Sottorete”.
Il gateway (dall'inglese, portone, passaggio) è un dispositivo di rete che opera al livello di rete e superiori del
modello ISO/OSI. Il suo scopo principale è quello di veicolare i pacchetti di rete all'esterno della rete locale
(LAN), o più in generale verso le altre sottoreti. Da notare che gateway è un termine generico che indica il
servizio di inoltro dei pacchetti verso l'esterno; il dispositivo hardware che porterà a termine questo compito è
tipicamente un router.
Nelle reti più semplici è presente un solo gateway che inoltra tutto il traffico diretto all'esterno verso la rete
internet. In reti più complesse in cui sono presenti parecchie subnet, ognuna di queste fa riferimento ad un
gateway che si occuperà di instradare il traffico dati verso le altre sottoreti o a rimbalzarlo ad altri gateway.
La subnet mask è necessaria al computer che deve comunicare con un altro indirizzo IP per sapere se
deve instradare i pacchetti verso il gateway della sua rete locale oppure usare l'indirizzo di rete locale del
destinatario (ethernet, tokenring o quant’altro). Normalmente viene indicata con un indirizzo di 4 byte scritti
sotto forma di 4 numeri decimali separati da un punto, come nel caso degli indirizzi IP, ad esempio
255.255.255.192. Quando il sistema operativo (più precisamente: il livello IP dello stack TCP/IP) riceve da
un programma la richiesta di inviare un pacchetto IP ad un certo indirizzo IP destinatario, per prima cosa
calcola l'AND logico fra la subnet mask e il proprio indirizzo ip, e lo confronta con l'AND logico tra la subnet
mask e l'indirizzo IP di destinazione. Se il risultato delle operazioni è identico (cioè i bit che identificano l’id di
rete, o net ID, sono identici, mentre variano solo i bit dell’ id di host) allora il sistema operativo invierà il
pacchetto nella rete locale indirizzandolo con l’indirizzo di rete locale del PC destinatario; se invece il
Tratto da: Dispensa sulle "Reti Informatiche" (per le classi V) di Paolo Acunzo
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE - “G. FELTRINELLI” Piazza Tito Lucrezio Caro, 8 - 20136 Milano
risultato delle operazioni è differente significa che il computer destinatario non appartiene alla rete locale, e il
pacchetto verrà trasmesso al gateway della rete locale affinché lo instradi verso la rete remota che contiene
il computer destinatario.
Supponiamo, ad esempio, che il protocollo IP del nostro computer sia configurato come segue:
Indirizzo IP: 192.168.32.97
Subnet Mask: 255.255.255.224
e che richiediamo di connetterci all'indirizzo IP 192.168.32.130. Allora lo strato IP calcolerà il risultato dell’
operazione:
192.168.32.97 AND 255.255.255.224 = 192.168.32.96
operazione che per maggiore chiarezza riportiamo anche in numeri binari:
11000000.10101000.00100000.01100001 AND
11111111.11111111.11111111.11100000 =
------------------------------------11000000.10101000.00100000.01100000
Ora ripetiamo l'operazione con l’IP di destinazione:
192.168.32.130 AND 255.255.255.224 = 192.168.32.128
Per maggior chiarezza riportiamo l'operazione in binario:
11000000.10101000.00100000.10000010 AND
11111111.11111111.11111111.11100000 =
--------------------------------------------------11000000.10101000.00100000.10000000
I due risultati 192.168.32.96 e 192.168.32.128, essendo differenti tra di loro, indicano due macchine
appartenenti a diverse reti.
Se al posto dell'indirizzo da raggiungere ci fosse stato l'indirizzo 192.168.32.100, i due indirizzi avrebbero
indicato macchine appartenenti alla medesima sottorete. Infatti:
192.168.32.100 AND 255.255.255.224 = 192.168.32.96
come si può constatare esprimendo gli indirizzi in binario:
11000000.10101000.00100000.01100100 AND
11111111.11111111.11111111.11100000 =
--------------------------------------------------11000000.10101000.00100000.01100000
Un computer connesso alla rete locale confronta l’indirizzo di destinazione dei dati da inviare con la subnet
mask: se corrispondono, significa che il computer di destinazione è sulla stessa rete locale; se invece non
corrispondono, il computer d’origine invia i dati al gateway predefinito, il quale si occuperà del loro
successivo instradamento verso la rete remota di destinazione.
Il protocollo NetBEUI non ha alcuna funzionalità per distinguere tra più reti interconnesse, a differenza del
TCP/IP che consente l’adozione della subnet mask per configurare e gestire le subnet.
Tratto da: Dispensa sulle "Reti Informatiche" (per le classi V) di Paolo Acunzo
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE - “G. FELTRINELLI” Piazza Tito Lucrezio Caro, 8 - 20136 Milano
Esempio: rete suddivisa in tre sottoreti
TrattoTratto
da: Dispensa
sulle "Reti Informatiche"
(per leMarino
classi –V)Petrini
di Paolo
Acunzo
da: “Telecomunicazioni”
vol.2 – Francesco
Editore
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE - “G. FELTRINELLI” Piazza Tito Lucrezio Caro, 8 - 20136 Milano
TrattoTratto
da: Dispensa
sulle "Reti Informatiche"
(per leMarino
classi –V)Petrini
di Paolo
Acunzo
da: “Telecomunicazioni”
vol.2 – Francesco
Editore
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE - “G. FELTRINELLI” Piazza Tito Lucrezio Caro, 8 - 20136 Milano