Router: differenze tra le versioni

Versione delle 06:52, 19 mag 2024

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Un router può essere costruito usando le stesse [[Hardware|parti generiche]] con cui di solito si assemblano i [[personal computer]], ma solitamente sono dei [[Sistema embedded|computer costruiti per un impiego specifico.]] I primi modelli di router utilizzavano l'inoltro basato su software, effettuato dalla [[CPU]]. In seguito, i costruttori hanno iniziato a utilizzare [[ASIC|circuiti integrati per applicazioni specifiche]] per incrementare le prestazioni o aggiungere funzionalità avanzate, come ad esempio il [[Firewall|filtraggio dei pacchetti]].

== FunzionamentoDescrizione ==

=== Funzionamento ===

Quando diversi router si trovano assieme all'interno di reti interconnesse allo scopo di smistarne il traffico, essi possono scambiarsi le informazioni riguardanti le reti di destinazione utilizzando un [[protocollo di routing]]. Ciascun router costruisce una [[tabella di routing]], una tabella contenente in ciascuna riga l'indirizzo IP della rete di destinazione, (pertanto il primo indirizzo di ciascuna subnet calcolabile utilizzando il metodo [[CIDR]], di norma non assegnabile ad alcun [[host]]), e il next-hop, che può essere o l'indirizzo IP di un altro router direttamente connesso, o il nome di un'interfaccia fisica presente sul medesimo router che intende instradare il pacchetto. Le voci della tabella di routing così composte costituiscono le c.d. rotte.

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* [[Forwarding plane]]: Questa unità inoltra i pacchetti dati in entrata e in uscita alle interfacce corrette. Funziona leggendo l'intestazione di ogni pacchetto non appena arriva, e se presente una corrispondenza con le voci della FIB fornite dal control plane, dirige il pacchetto all'interfaccia di uscita in essa specificata.

=== ApplicazioniInstradamento ===

Un router può essere equipaggiato con vari tipi di connessioni di [[livello fisico]], come ad esempio cavi di rame, fibra ottica, o antenne per la trasmissione radio. Può altresì supportare diversi standard di trasmissione appartenenti al [[livello di rete]]. Ciascuna interfaccia di rete viene utilizzata per permettere ai pacchetti di essere instradati da un sistema di trasmissione all'altro. I router possono anche essere utilizzati per connettere due o più [[Sottorete|sottoreti]], gruppi logici di dispositivi di rete ciascuno con un differente [[Indirizzo IP#Composizione e formati|prefisso di rete]].

I router possono fornire connettività indipendente da Internet tra edifici di aziende collocati in diverse aree geografiche, o tra le aziende e Internet, o tra le reti dei [[Internet service provider|fornitori di servizi internet.]] I router più grandi (come il Cisco CRS-1, Juniper PTX o Huawei NE9000) interconnettono i vari ISP, o possono essere usati nelle reti di grandi aziende. I router più piccoli forniscono connettività alle reti delle case e degli uffici.

All'interno delle aziende è possibile trovare router di tutte le dimensioni. I router più potenti si trovano solitamente presso le sale macchine degli [[Internet service provider|ISP]] e negli edifici universitari e della ricerca. Anche le grandi aziende hanno bisogno di router potenti per tenere testa alle richieste sempre più crescenti di traffico [[intranet]]. Per interconnettere i router nelle grandi reti, viene utilizzato comunemente il seguente modello gerarchico.

=== Accesso, distribuzione e trasporto ===

I router di '''accesso''', inclusi quelli domestici, si trovano solitamente nelle case e nei siti dei clienti come le filiali che non hanno bisogno di [[routing gerarchico]] per conto loro. In genere, sono ottimizzati per tenere bassi i prezzi. La maggior parte dei router domestici esegue un sistema operativo basato su [[Linux]], spesso limitato nella funzionalità dal produttore o dal fornitore della connettività, su alcuni di essi è possibile sostituirlo con un [[firmware]] libero e aperto come [[OpenWrt]], [[DD-WRT]] o Tomato, sempre basati su Linux.

I router di '''distribuzione''' aggregano il traffico proveniente da diversi router di accesso. Solitamente sono responsabili di mettere in atto la [[Quality of Service]] attraverso una [[Wide Area Network]], pertanto potrebbero essere dotati di un quantitativo considerevole di memoria, interfacce WAN multiple, e complesse routine di elaborazione dati [[ASIC|integrate nell'hardware]].

Nelle grandi aziende, un '''router di trasporto''' potrebbe fungere da [[Dorsale (informatica)|dorsale ripiegata]] interconnettendo i router di distribuzione di diversi edifici, o di differenti campus aziendali, o da altri siti aziendali più vasti.

=== Sicurezza ===

La raggiungibilità dalle reti esterne deve essere considerata con cura come parte della strategia di sicurezza della rete locale. Un router potrebbe includere un firewall, essere in grado di creare o connettersi a una VPN, in caso contrario tali funzioni possono essere svolte da altri dispositivi. La [[Network address translation|traduzione degli indirizzi di rete]] è una funzionalità che ha l'effetto secondario di limitare la raggiungibilità delle connessioni dall'esterno, viene pertanto considerata da alcuni, [[Sicurezza tramite segretezza|seppur erroneamente]], una caratteristica di sicurezza.

=== Classificazione dei router in base ai differenti tipi di rete ===

I router si possono distinguere in base alla rete sulla quale operano. Un router in una Rete Locale (LAN) di una singola organizzazione viene chiamato ''interior router''. Un router che opera su una tratta del provider o su una dorsale di internet viene chiamato ''exterior router''. Quando un router mette in comunicazione una LAN con Internet o con una rete geografica (WAN) viene chiamato ''border router,'' o ''gateway''.

=== Connettività verso internet e uso interno ===

Alcuni router usati dagli ISP e dalle aziende più grandi sono soliti scambiarsi le rotte attraverso il protocollo di routing [[Border Gateway Protocol|BGP]]. La [[Request for Comments|RFC]] 4098 definisce una classificazione dei router BGP in base alle funzioni che svolgono:

* ''Edge router'' (chiamato anche ''provider edge router''): Situato al confine della rete di un ISP. Questo router usa Exterior Border Gateway Protocol (EBGP) per scambiare le informazioni di routing con i router situati presso un altro ISPs o l'[[Autonomous System]] di una grande azienda.

* ''Subscriber edge router'' (chiamato anche ''customer edge router''): Situato al confine della rete dei clienti di grandi dimensioni, anch'esso utilizza EBGP verso l'autonomous system del proprio provider. Viene tipicamente usato nelle grandi organizzazioni.

* ''Inter-provider border router'': Un router BGP che mantiene sessioni BGP con altri router BGP negli gli Autonomous Systems di molti altri ISP contemporaneamente.

* Core router: Risiede all'interno di un Autonomous System come dorsale per trasportare il traffico tra gli ''edge router''.

== Instradamento ==

Lo scopo principale di un router è quello di interconnettere reti multiple e inoltrare i pacchetti destinati alle reti direttamente connesse o più remote. Un router viene considerato un dispositivo di [[Livello di rete|livello 3]] perché la sua decisione primaria è basata sulle informazioni dei pacchetti IP, che sono di livello 3, nello specifico l'indirizzo IP di destinazione. Quando un router riceve un pacchetto, cerca all'interno della propria tabella di routing per trovare la migliore corrispondenza tra l'indirizzo IP di destinazione e uno degli indirizzi nella tabella di routing. Quando viene trovata una corrispondenza, il pacchetto viene incapsulato dentro un frame del [[livello datalink]] dello stesso tipo utilizzato dall'interfaccia determinata dalla tabella di routing, sulla quale verrà trasmesso. Un router di solito non guarda dentro il [[Payload (informatica)|payload]] di un pacchetto, per effettuare una decisione di routing sono necessari solo gli indirizzi di livello 3 contenuti nell'header, e opzionalmente, altri suggerimenti in esso presenti, come la [[Qualità del servizio|IP QoS]]. Nel mero instradamento IP, i router sono progettati per minimizzare le informazioni sullo [[Stato (informatica)|stato]] associate ai pacchetti individuali. Una volta che un pacchetto viene inoltrato, il router non memorizza alcuna informazione storica su di esso.

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Alcune di queste funzioni possono essere svolte da un [[ASIC]] per evitare l'overhead dello scheduling sulla CPU per elaborare i pacchetti, altre devono essere svolte dalla CPU perché alcuni pacchetti richiedono un'attenzione speciale che non può essere fornita da un ASIC.

=== Caratteristiche ===

[[File:SPOF.png|thumb|Un esempio di rete domestica.]]

Caratteristica fondamentale dei router è l'utilizzo di indirizzi di livello 3 (rete) del modello OSI (corrispondente al livello [[Internet Protocol|IP]] dello [[TCP/IP | stack TCP/IP]]), a differenza dello [[switch]] o del [[bridge (informatica)|bridge]] che instradano a livello locale sulla base degli indirizzi di [[Livello di collegamento dati|livello 2 (collegamento dati)]] detti [[indirizzo MAC|indirizzi MAC]] e dell'[[hub (informatica)|hub]] che ripete i segnali elettrici del livello fisico (livello 1). Gli elementi della tabella di instradamento (o [[routing table]]) non corrispondono necessariamente a singoli calcolatori ma intere reti (''SubNet_ID''), ovvero sottoinsiemi anche molto ampi dello spazio di indirizzamento. Questo è fondamentale per la [[scalabilità]] delle reti, in quanto permette di gestire reti anche molto grandi facendo crescere le tabelle di instradamento in modo meno che lineare rispetto al numero di [[host]].

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Successivamente per garantire la massima affidabilità e lo sfruttamento ottimale dei collegamenti in caso di reti complesse costituite da molte [[sottorete|sottoreti]] diverse e variamente interconnesse, i router possono costruire le loro ''tabelle di instradamento'' del tutto autonomamente e in modo dinamico, scambiandosi periodicamente informazioni su come raggiungere le varie reti che collegano l'un l'altro, in funzione dei guasti sui collegamenti, comprese le eventuali nuove sottoreti. Per fare questo sono stati messi a punto dei [[protocolli di routing]] appositi, come [[Open Shortest Path First|OSPF]], [[Routing Information Protocol|RIP]] e [[Border Gateway Protocol|BGP]], attraverso i quali i router si scambiano informazioni sulle reti raggiungibili. In alternativa è pur sempre idealmente possibile, ma non sempre effettivamente realizzabile, una configurazione delle tabelle di routing IP in maniera manuale e statica sempre da parte dell'amministratore di rete se il numero di sottoreti cui è connessa una certa sottorete è basso.

=== FunzionamentoPrestazioni ===

In quanto sistemi di elaborazione le prestazioni dei router sono riconducibili alle loro capacità di memorizzazione e processamento o elaborazione: da tale velocità dipenderà il ritardo aggiuntivo di elaborazione e anche la [[velocità di trasmissione]] sui link di uscita. Se tale capacità è inferiore alla capacità di trasferimento della linea quest'ultima non potrà essere sfruttata a pieno nelle sue risorse [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmissive]] e quando ciò accade il router si comporta da [[collo di bottiglia (ingegneria)|collo di bottiglia]] per la trasmissione. Inoltre il router può incorrere in [[congestione (reti)|congestione]] quando il [[traffico (telecomunicazioni)|traffico]] in ingresso è maggiore del traffico da esso smaltibile con effetti di perdita di pacchetti delle varie trasmissioni se il relativo [[buffer]] di memoria si satura. In generale si può distinguere tra router di bordo (''edge router'') e router interni (''core router'') con differenti capacità di routing/trasmissione.

== Applicazioni ==

Un router può essere equipaggiato con vari tipi di connessioni di [[livello fisico]], come ad esempio cavi di rame, fibra ottica, o antenne per la trasmissione radio. Può altresì supportare diversi standard di trasmissione appartenenti al [[livello di rete]]. Ciascuna interfaccia di rete viene utilizzata per permettere ai pacchetti di essere instradati da un sistema di trasmissione all'altro. I router possono anche essere utilizzati per connettere due o più [[Sottorete|sottoreti]], gruppi logici di dispositivi di rete ciascuno con un differente [[Indirizzo IP#Composizione e formati|prefisso di rete]].

I router possono fornire connettività indipendente da Internet tra edifici di aziende collocati in diverse aree geografiche, o tra le aziende e Internet, o tra le reti dei [[Internet service provider|fornitori di servizi internet.]] I router più grandi (come il Cisco CRS-1, Juniper PTX o Huawei NE9000) interconnettono i vari ISP, o possono essere usati nelle reti di grandi aziende. I router più piccoli forniscono connettività alle reti delle case e degli uffici.

All'interno delle aziende è possibile trovare router di tutte le dimensioni. I router più potenti si trovano solitamente presso le sale macchine degli [[Internet service provider|ISP]] e negli edifici universitari e della ricerca. Anche le grandi aziende hanno bisogno di router potenti per tenere testa alle richieste sempre più crescenti di traffico [[intranet]]. Per interconnettere i router nelle grandi reti, viene utilizzato comunemente il seguente modello gerarchico.

=== Accesso, distribuzione e trasporto ===

I router di '''accesso''', inclusi quelli domestici, si trovano solitamente nelle case e nei siti dei clienti come le filiali che non hanno bisogno di [[routing gerarchico]] per conto loro. In genere, sono ottimizzati per tenere bassi i prezzi. La maggior parte dei router domestici esegue un sistema operativo basato su [[Linux]], spesso limitato nella funzionalità dal produttore o dal fornitore della connettività, su alcuni di essi è possibile sostituirlo con un [[firmware]] libero e aperto come [[OpenWrt]], [[DD-WRT]] o Tomato, sempre basati su Linux.

I router di '''distribuzione''' aggregano il traffico proveniente da diversi router di accesso. Solitamente sono responsabili di mettere in atto la [[Quality of Service]] attraverso una [[Wide Area Network]], pertanto potrebbero essere dotati di un quantitativo considerevole di memoria, interfacce WAN multiple, e complesse routine di elaborazione dati [[ASIC|integrate nell'hardware]].

Nelle grandi aziende, un '''router di trasporto''' potrebbe fungere da [[Dorsale (informatica)|dorsale ripiegata]] interconnettendo i router di distribuzione di diversi edifici, o di differenti campus aziendali, o da altri siti aziendali più vasti.

[[File:03-freiffunk-router-mit-gaesten2.png|thumb|Altro esempio di applicazioni di un router che instrada fra tre sottoreti]]

Come per lo switch esistono più tipologie di instradamento che possono essere utilizzate da un router:

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[[File:Cisco7600seriesrouter.jpg|thumb|Router [[Cisco Systems|Cisco]] serie 7600]]

=== Le prestazioniSicurezza ===

La raggiungibilità dalle reti esterne deve essere considerata con cura come parte della strategia di sicurezza della rete locale. Un router potrebbe includere un firewall, essere in grado di creare o connettersi a una VPN, in caso contrario tali funzioni possono essere svolte da altri dispositivi. La [[Network address translation|traduzione degli indirizzi di rete]] è una funzionalità che ha l'effetto secondario di limitare la raggiungibilità delle connessioni dall'esterno, viene pertanto considerata da alcuni, [[Sicurezza tramite segretezza|seppur erroneamente]], una caratteristica di sicurezza.

In quanto sistemi di elaborazione le prestazioni dei router sono riconducibili alle loro capacità di memorizzazione e processamento o elaborazione: da tale velocità dipenderà il ritardo aggiuntivo di elaborazione e anche la [[velocità di trasmissione]] sui link di uscita. Se tale capacità è inferiore alla capacità di trasferimento della linea quest'ultima non potrà essere sfruttata a pieno nelle sue risorse [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmissive]] e quando ciò accade il router si comporta da [[collo di bottiglia (ingegneria)|collo di bottiglia]] per la trasmissione. Inoltre il router può incorrere in [[congestione (reti)|congestione]] quando il [[traffico (telecomunicazioni)|traffico]] in ingresso è maggiore del traffico da esso smaltibile con effetti di perdita di pacchetti delle varie trasmissioni se il relativo [[buffer]] di memoria si satura. In generale si può distinguere tra router di bordo (''edge router'') e router interni (''core router'') con differenti capacità di routing/trasmissione.

=== Classificazione dei router in base ai differenti tipi di rete ===

I router si possono distinguere in base alla rete sulla quale operano. Un router in una Rete Locale (LAN) di una singola organizzazione viene chiamato ''interior router''. Un router che opera su una tratta del provider o su una dorsale di internet viene chiamato ''exterior router''. Quando un router mette in comunicazione una LAN con Internet o con una rete geografica (WAN) viene chiamato ''border router,'' o ''gateway''.

=== Connettività verso internet e uso interno ===

Alcuni router usati dagli ISP e dalle aziende più grandi sono soliti scambiarsi le rotte attraverso il protocollo di routing [[Border Gateway Protocol|BGP]]. La [[Request for Comments|RFC]] 4098 definisce una classificazione dei router BGP in base alle funzioni che svolgono:

* ''Edge router'' (chiamato anche ''provider edge router''): Situato al confine della rete di un ISP. Questo router usa Exterior Border Gateway Protocol (EBGP) per scambiare le informazioni di routing con i router situati presso un altro ISPs o l'[[Autonomous System]] di una grande azienda.

* ''Subscriber edge router'' (chiamato anche ''customer edge router''): Situato al confine della rete dei clienti di grandi dimensioni, anch'esso utilizza EBGP verso l'autonomous system del proprio provider. Viene tipicamente usato nelle grandi organizzazioni.

* ''Inter-provider border router'': Un router BGP che mantiene sessioni BGP con altri router BGP negli gli Autonomous Systems di molti altri ISP contemporaneamente.

* Core router: Risiede all'interno di un Autonomous System come dorsale per trasportare il traffico tra gli ''edge router''.

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