Router: differenze tra le versioni
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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]].
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[[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]].▼
Un router può interconnettere reti di livello 2 eterogenee, come ad esempio reti [[Local area network|LAN]], con un collegamento geografico in tecnologia [[X.25]], [[Frame Relay]] o [[Asynchronous Transfer Mode|ATM]]. Inoltre, rispetto a un bridge, un router è in grado di bloccare il traffico [[Broadcasting (informatica)|broadcast]].▼
In ogni caso sia che operi un instradamento verso il successivo router (''next hop'') che un instradamento nella rete locale adiacente, le funzionalità di livello inferiore dedicate al trasporto dati avvengono sempre con il particolare protocollo di trasporto del collegamento geografico realizzato per interconnetere due o più sottoreti (es. X.25, Frame Relay e ATM) oppure direttamente con quello della sottorete attraversata (ad es. [[Ethernet]] tramite protocollo [[Address Resolution Protocol|ARP]]).▼
Dal punto di vista fisico i router non sono altro che [[computer|sistemi di elaborazione]] dedicati a un solo scopo ([[special purpose]]) cioè indirizzamento/instradamento di pacchetti e quindi possono essere normali computer che fanno girare un [[software]] apposito ([[gateway (informatica)|gateway]]), o – sempre più spesso – apparati (hardware e software) specializzati a questo solo scopo. I router di fascia più alta basati su architetture [[hardware]] specializzate sono progettati per ottenere prestazioni [[wire speed]], letteralmente alla [[velocità di trasmissione|velocità della linea]]: un router wire speed può infatti inoltrare pacchetti alla massima velocità delle linee cui è collegato. Sono questi ultimi i router interni alla [[rete di trasporto]].▼
I Router di fascia media e alta hanno normalmente una costruzione modulare, che permette di aggiungere interfacce verso reti di tipo diverso secondo la necessità.▼
I moderni router sono IP/[[MPLS]] cioè possono instradare pacchetti sia a livello IP cioè senza [[connessione (informatica)|connessione]] consultando la tabella di routing, sia tramite MPLS cioè con etichettatura per la creazione eventuale di connessioni all'interno della rete di trasporto.▼
=== 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.▼
La tabella di routing può contenere informazioni provenienti da un certo numero di fonti, come le rotte statiche o di default configurate manualmente, o le voci dinamiche inserite dai protocolli di routing attraverso i quali il router impara le rotte dagli altri router. Una rotta di default viene usata per instradare tutto il traffico per il quale non è presente una destinazione specifica nella tabella di routing; il suo utilizzo è comune, nonché necessario, nelle piccole reti, come quelle di casa o dei piccoli uffici dove la rotta di default invia tutto il traffico non locale verso i router dell'[[Internet service provider]]. La rotta di default può essere configurata manualmente, appresa dagli altri protocolli di routing, o essere ottenuta tramite DHCP.▼
Un router può eseguire più protocolli di routing allo stesso tempo. Questa cosa è particolarmente vera quando connette assieme parti di una rete che eseguono protocolli di routing differenti: se ciò si verifica, si può usare la ridistribuzione (in genere selettivamente) per condividere le informazioni tra i protocolli di routing che girano sullo stesso router.▼
Oltre a decidere su quale interfaccia verranno inoltrati i pacchetti, scelta influenzata primariamente attraverso la tabella di routing, un router deve anche gestire la congestione quando i pacchetti arrivano con un tasso maggiore di quello che il router può elaborare. Le tre opzioni disponibili sono, ''tail drop'', ''random early detection'' (RED), e ''weighted random early detection'' (WRED). Il ''tail drop'' è il più semplice dei tre: il router scarta semplicemente tutti i pacchetti che eccedono la dimensione dello spazio nel suo buffer. La ''RED'' scarta i datagrammi in maniera probabilistica quando la dimensione della coda eccede una porzione preconfigurata del buffer, fino a raggiungere un massimo predeterminato, raggiunto il quale inizia a scartare tutti i pacchetti in arrivo (come nel tail drop). La ''WRED'' può essere configurata per scartare i pacchetti in maniera più reattiva in base al tipo di traffico.▼
Un'altra funzione che un router può svolgere è quella di [[Classificazione del traffico (informatica)|classificare il traffico]] e decidere quali pacchetti elaborare per prima. Questo viene gestito attraverso la [[Qualità del servizio|Quality of Service]], che è critica quando viene implementato il [[VoIP]], per non introdurre una latenza eccessiva. ▼
Ancora un'altra operazione che un router può effettuare viene chiamata policy-based routing, con la quale le decisioni di routing vengono influenzate da delle regole speciali appositamente costruite .▼
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.▼
=== Configurazione ===▼
[[File:Router.svg|thumb|Simbolo del router negli schemi di rete]]▼
In generale i router, in quanto [[sistema embedded|sistemi embedded]], hanno il loro [[sistema operativo]] e necessitano di essere configurati manualmente da parte dell'[[amministratore di rete]] (specifica delle interfacce di rete, abilitazione protocolli e servizi, [[scheduling]] del traffico per [[qualità di servizio]] etc.) non essendo dispositivi [[plug and play]]. A seconda della tipologia del router, per essere [[configurazione (informatica)|configurato]] esso fornisce un'interfaccia basata su web (accessibile digitando l'indirizzo del [[gateway (informatica)|gateway]] nel [[browser]]) o attraverso un'apposita console a [[riga di comando]] su [[porta seriale]] (è il caso ad esempio dei router [[Cisco Systems]], con sistema operativo [[Cisco IOS|IOS]], e dei router [[Juniper Networks]]). Tipicamente questi sistemi sono configurabili da remoto tramite [[terminale (informatica)|terminale]]. Si può inoltre definire una [[lista di controllo degli accessi]].▼
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.▼
=== Prestazioni ===
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 ==
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* ''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.
▲La tabella di routing può contenere informazioni provenienti da un certo numero di fonti, come le rotte statiche o di default configurate manualmente, o le voci dinamiche inserite dai protocolli di routing attraverso i quali il router impara le rotte dagli altri router. Una rotta di default viene usata per instradare tutto il traffico per il quale non è presente una destinazione specifica nella tabella di routing; il suo utilizzo è comune, nonché necessario, nelle piccole reti, come quelle di casa o dei piccoli uffici dove la rotta di default invia tutto il traffico non locale verso i router dell'[[Internet service provider]]. La rotta di default può essere configurata manualmente, appresa dagli altri protocolli di routing, o essere ottenuta tramite DHCP.
▲Un router può eseguire più protocolli di routing allo stesso tempo. Questa cosa è particolarmente vera quando connette assieme parti di una rete che eseguono protocolli di routing differenti: se ciò si verifica, si può usare la ridistribuzione (in genere selettivamente) per condividere le informazioni tra i protocolli di routing che girano sullo stesso router.
▲Oltre a decidere su quale interfaccia verranno inoltrati i pacchetti, scelta influenzata primariamente attraverso la tabella di routing, un router deve anche gestire la congestione quando i pacchetti arrivano con un tasso maggiore di quello che il router può elaborare. Le tre opzioni disponibili sono, ''tail drop'', ''random early detection'' (RED), e ''weighted random early detection'' (WRED). Il ''tail drop'' è il più semplice dei tre: il router scarta semplicemente tutti i pacchetti che eccedono la dimensione dello spazio nel suo buffer. La ''RED'' scarta i datagrammi in maniera probabilistica quando la dimensione della coda eccede una porzione preconfigurata del buffer, fino a raggiungere un massimo predeterminato, raggiunto il quale inizia a scartare tutti i pacchetti in arrivo (come nel tail drop). La ''WRED'' può essere configurata per scartare i pacchetti in maniera più reattiva in base al tipo di traffico.
▲Un'altra funzione che un router può svolgere è quella di [[Classificazione del traffico (informatica)|classificare il traffico]] e decidere quali pacchetti elaborare per prima. Questo viene gestito attraverso la [[Qualità del servizio|Quality of Service]], che è critica quando viene implementato il [[VoIP]], per non introdurre una latenza eccessiva.
▲Ancora un'altra operazione che un router può effettuare viene chiamata policy-based routing, con la quale le decisioni di routing vengono influenzate da delle regole speciali appositamente costruite .
▲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.
▲[[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]].
▲Un router può interconnettere reti di livello 2 eterogenee, come ad esempio reti [[Local area network|LAN]], con un collegamento geografico in tecnologia [[X.25]], [[Frame Relay]] o [[Asynchronous Transfer Mode|ATM]]. Inoltre, rispetto a un bridge, un router è in grado di bloccare il traffico [[Broadcasting (informatica)|broadcast]].
▲In ogni caso sia che operi un instradamento verso il successivo router (''next hop'') che un instradamento nella rete locale adiacente, le funzionalità di livello inferiore dedicate al trasporto dati avvengono sempre con il particolare protocollo di trasporto del collegamento geografico realizzato per interconnetere due o più sottoreti (es. X.25, Frame Relay e ATM) oppure direttamente con quello della sottorete attraversata (ad es. [[Ethernet]] tramite protocollo [[Address Resolution Protocol|ARP]]).
▲Dal punto di vista fisico i router non sono altro che [[computer|sistemi di elaborazione]] dedicati a un solo scopo ([[special purpose]]) cioè indirizzamento/instradamento di pacchetti e quindi possono essere normali computer che fanno girare un [[software]] apposito ([[gateway (informatica)|gateway]]), o – sempre più spesso – apparati (hardware e software) specializzati a questo solo scopo. I router di fascia più alta basati su architetture [[hardware]] specializzate sono progettati per ottenere prestazioni [[wire speed]], letteralmente alla [[velocità di trasmissione|velocità della linea]]: un router wire speed può infatti inoltrare pacchetti alla massima velocità delle linee cui è collegato. Sono questi ultimi i router interni alla [[rete di trasporto]].
▲I Router di fascia media e alta hanno normalmente una costruzione modulare, che permette di aggiungere interfacce verso reti di tipo diverso secondo la necessità.
▲I moderni router sono IP/[[MPLS]] cioè possono instradare pacchetti sia a livello IP cioè senza [[connessione (informatica)|connessione]] consultando la tabella di routing, sia tramite MPLS cioè con etichettatura per la creazione eventuale di connessioni all'interno della rete di trasporto.
▲=== Configurazione ===
▲[[File:Router.svg|thumb|Simbolo del router negli schemi di rete]]
▲In generale i router, in quanto [[sistema embedded|sistemi embedded]], hanno il loro [[sistema operativo]] e necessitano di essere configurati manualmente da parte dell'[[amministratore di rete]] (specifica delle interfacce di rete, abilitazione protocolli e servizi, [[scheduling]] del traffico per [[qualità di servizio]] etc.) non essendo dispositivi [[plug and play]]. A seconda della tipologia del router, per essere [[configurazione (informatica)|configurato]] esso fornisce un'interfaccia basata su web (accessibile digitando l'indirizzo del [[gateway (informatica)|gateway]] nel [[browser]]) o attraverso un'apposita console a [[riga di comando]] su [[porta seriale]] (è il caso ad esempio dei router [[Cisco Systems]], con sistema operativo [[Cisco IOS|IOS]], e dei router [[Juniper Networks]]). Tipicamente questi sistemi sono configurabili da remoto tramite [[terminale (informatica)|terminale]]. Si può inoltre definire una [[lista di controllo degli accessi]].
▲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.
▲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.
== Aspetti gestionali ==
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Invece, quando un eccesso di "rumore" nella rete o una prolungata assenza di dati cagionano l'interruzione temporanea di funzionamento, il riavvio del dispositivo corregge quasi sempre l'anomalia.
===
Per visualizzare l'elenco dei router attraversati durante l'invio di un [[pacchetto (reti)|pacchetto]] in rete i [[sistema operativo|sistemi operativi]] mettono a disposizione comandi da digitare nella [[shell (informatica)|shell]] di sistema per l'applicazione di '''[[traceroute]]''' ovvero tracciamento dei router (per sintassi e ulteriori spiegazioni vedere il link apposito).<ref>{{cita web|lingua=en|url=http://www.inetdaemon.com/tutorials/troubleshooting/tools/traceroute/definition.shtml|titolo=How Traceroute Works|editore=inetdaemon.com|accesso=14 maggio 2012}}</ref><ref>{{cita web|lingua=en|url=https://www.cisco.com/en/US/products/sw/iosswrel/ps1831/products_tech_note09186a00800a6057.shtml|titolo=Understanding the Ping and Traceroute Commands|editore=cisco.com|accesso=14 maggio 2012}}</ref>
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