Le reti moderne sono fondamentali per qualsiasi azienda. Forniscono applicazioni aziendali, messaggi multimediali e dati chiave agli utenti finali di tutto il mondo. Un elemento fondamentale che le reti hanno in comune è lo switch di rete, che aiuta a connettere i dispositivi allo scopo di condividere risorse all’interno di una rete locale (LAN).

Che cos’è uno switch di rete?

Uno switch di rete è un dispositivo fisico che opera a livello Data Link (Layer 2) del modello OSI (Open Systems Interconnection). Prende i pacchetti inviati dai dispositivi collegati alle sue porte fisiche e li inoltra ai dispositivi che i pacchetti sono destinati a raggiungere. Gli switch possono funzionare anche a livello di rete (Layer 3) in cui si verifica il processo di routing. Gli switch sono un componente comune delle reti basate su Ethernet, Fibre Channel, ATM (Asynchronous Transfer Mode) e InfiniBand, anche se oggi la maggior parte di essi utilizza Ethernet.

Come funziona uno switch di rete?

Una volta che un dispositivo è collegato a uno switch, lo switch annota il suo indirizzo MAC (Media Access Control), un codice che viene inserito nella scheda di interfaccia di rete (NIC) del dispositivo. La scheda NIC si collega a un cavo Ethernet che si collega allo switch. Lo switch utilizza l’indirizzo MAC per identificare i pacchetti in uscita del dispositivo inviati e dove recapitare i pacchetti in entrata.

L’indirizzo MAC identifica il dispositivo fisico e non cambia, mentre l’indirizzo IP del livello di rete (Layer 3) può essere assegnato dinamicamente a un dispositivo e cambiare nel tempo.  Quando un pacchetto entra nello switch, lo switch legge la sua intestazione e invia il pacchetto attraverso le porte appropriate che conducono ai dispositivi di destinazione.

Per ridurre la possibilità di collisioni tra il traffico di rete che va e viene da uno switch e un dispositivo connesso allo stesso tempo, la maggior parte degli switch offre funzionalità full-duplex, per cui i pacchetti provenienti da e diretti a un dispositivo hanno accesso all’intera larghezza di banda della connessione dello switch.

Mentre è vero che gli switch operano nel Layer 2, possono anche operare nel Layer 3 necessario per supportare LAN virtuali (VLAN), segmenti di rete logici che possono estendersi su subnet. Affinché il traffico possa spostarsi da una subnet all’altra, deve passare da uno switch all’altro e ciò è facilitato dalle funzionalità di routing integrate negli switch.

Qual è la differenza tra uno switch e un hub?

Anche un hub può connettere più dispositivi insieme allo scopo di condividere risorse e la raccolta di dispositivi collegati a un hub è nota come segmento LAN. Un hub però è diverso da uno switch in quanto i pacchetti inviati da uno dei dispositivi connessi vengono trasmessi a tutti i dispositivi connessi all’hub. Con uno switch, invece, i pacchetti vengono indirizzati solo alla porta che conduce al dispositivo indirizzato.

Gli switch in genere collegano i segmenti LAN, quindi gli hub si collegano ad essi. Gli switch filtrano il traffico destinato ai dispositivi sullo stesso segmento LAN. Grazie a questa capacità, gli switch utilizzano in modo più efficiente le proprie risorse di elaborazione e la larghezza di banda della rete.

Qual è la differenza tra uno switch e un router?

Gli switch sono talvolta confusi con i router, che offrono anche l’inoltro e il routing del traffico di rete, da cui il loro nome. Ma lo fanno con uno scopo e una posizione diversi. I router operano nel Layer 3 (il livello di rete) e vengono utilizzati per connettere le reti ad altre reti. Un modo semplice per capire la differenza tra switch e router è pensare al rapporto tra LAN e WAN. I dispositivi si connettono localmente tramite switch e le reti sono connesse ad altre reti tramite router. Questo è il percorso che un pacchetto potrebbe intraprendere per raggiungere Internet: dispositivo>hub>switch>router>Internet.

Naturalmente, ci sono casi in cui la funzionalità di switching è integrata nell’hardware di un router e il router funziona anche come switch. Pensate al vostro router wireless di casa. Si instrada a una connessione a banda larga attraverso la sua porta WAN, ma di solito ha anche porte Ethernet aggiuntive a cui collegare un computer, televisore, stampante o persino una console da gioco. Mentre altri dispositivi sulla rete, come altri notebook e smartphone, si connettono tramite Wi-Fi, il router offre ancora funzioni di switching attraverso la LAN. Quindi il router, in effetti, è anche uno switch. E potete anche collegare uno switch separato al router per fornire accesso a Internet e LAN a dispositivi aggiuntivi.

Quali sono i diversi tipi di switch?

Gli switch variano sia nelle dimensioni (a seconda del numero di dispositivi necessari per la connessione in un’area specifica), sia nella velocità di rete/larghezza di banda richiesta. In un piccolo ufficio di un’azienda (o in casa) uno switch a quattro o otto porte di solito è sufficiente, ma per le distribuzioni più grandi in genere si vedono switch fino a 128 porte. Il form-factor di uno switch più piccolo è un’appliance di rete che è possibile posizionare su una scrivania, ma gli switch sono anche montabili su rack per il posizionamento in un armadio di cablaggio, in un data center o in una server farm. Le dimensioni degli switch montabili su rack vanno da 1U a 4U, ma sono disponibili anche switch più grandi.

Gli switch variano anche a seconda della velocità di rete che offrono, che va da Fast Ethernet (10/100 Mbps), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps) e 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps), fino a 40/100 Gbps. La scelta delle velocità dipende dalla velocità effettiva necessaria per le attività supportate.

switch di rete

C’è poi un’ulteriore differenziazione tra gli switch di rete.

Non gestito

Gli switch non gestiti sono i più semplici e offrono una configurazione fissa. Sono generalmente plug-and-play, il che significa che hanno poche opzioni tra cui l’utente può scegliere. Possono avere impostazioni predefinite per funzionalità come QoS (Quality of Service), che però non possono essere modificate. Il lato positivo è che gli switch non gestiti sono relativamente economici, ma la loro mancanza di funzionalità li rende inadatti per la maggior parte degli usi aziendali.

Gestito

Gli switch gestiti offrono più funzionalità e caratteristiche per i professionisti IT e sono i più frequenti nei setup di rete aziendali. Le opzioni gestite dispongono di interfacce a riga di comando (CLI) per essere configurate. Questi switch supportano inoltre sia agenti SNMP (Simple Network Management Protocol) che forniscono informazioni utilizzabili per risolvere i problemi di rete, sia LAN virtuali, impostazioni QoS e IP routing. Anche la sicurezza è migliore, visto che proteggono tutti i tipi di traffico che gestiscono. Grazie alle loro funzionalità avanzate, gli switch gestiti costano molto di più degli switch non gestiti.

Intelligente

Gli switch intelligenti (o smart) sono switch che hanno alcune funzionalità oltre a quelle offerte da uno switch non gestito, ma meno di quelle di uno switch gestito. Sebbene siano più sofisticati degli switch non gestiti, sono anche meno costosi di uno switch completamente gestito. Generalmente mancano di supporto per l’accesso telnet e hanno interfacce GUI su web anziché CLI. Altre opzioni, ad esempio le VLAN, potrebbero non avere tante funzionalità quante quelle supportate dagli switch completamente gestiti. Poiché sono meno costosi, gli switch intelligenti possono essere adatti per le aziende più piccole con meno risorse finanziarie e/o quelle con meno esigenze a livello di funzionalità.

Switch KVM

Utilizzato nei data center o in altre aree con grandi quantità di server, uno switch KVM fornisce una connessione tramite tastiera, monitor e mouse a più computer (l’acronimo sta proprio per Keyboard, Video e Mouse), consentendo agli utenti di controllare gruppi di server da un’unica posizione o console. Aggiungendo un extender KVM, gli switch KVM possono consentire l’accesso locale e remoto alle macchine, consentendo a un’azienda di centralizzare la manutenzione e la gestione del server.

Quali sono le funzionalità di gestione degli switch di rete?

L’elenco completo delle caratteristiche e delle funzionalità di uno switch di rete varia a seconda del produttore dello switch e di eventuali software aggiuntivi forniti, ma nel complesso uno switch consente di:

  • Abilitare e disabilitare porte specifiche sullo switch
  • Configurare le impostazioni duplex (half o full), nonché la larghezza di banda
  • Impostare i livelli di qualità del servizio (QoS) per una porta specifica
  • Abilitare il filtro MAC e altre funzionalità di controllo degli accessi
  • Configurare il monitoraggio SNMP dei dispositivi, incluso lo stato del collegamento
  • Configurare il mirroring delle porte per il monitoraggio del traffico di rete

Qual è il valore degli switch di rete?

Gli switch rimangono importanti nelle aziende moderne di oggi, in quanto le loro capacità possono consentire un’ulteriore connettività wireless, oltre a supportare i dispositivi Internet of Things e gli edifici intelligenti che contribuiscono a creare un funzionamento più sostenibile. Anche il crescente utilizzo di dispositivi Industrial Internet of Things (IIoT) che collegano sensori e macchinari nelle fabbriche richiede tecnologie di switching per connettersi alla rete aziendale.

Gli switch moderni includono spesso anche la tecnologia Power over Ethernet (PoE) in grado di fornire fino a 100 W di potenza per supportare i dispositivi connessi in rete. Ciò consente alle aziende di distribuire dispositivi in aree in cui non è richiesta una presa di corrente separata, come telecamere di sicurezza, illuminazione esterna, punti di accesso wireless, telefoni VoIP e tantissimi tipi di sensori (temperatura, umidità, ecc.) in grado di monitorare aree remote. I dati raccolti e trasmessi dai dispositivi IoT possono essere raccolti da uno switch ed essere dati in pasto agli algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning per aiutare a ottimizzare ambienti più smart.

Quali sono gli altri usi degli switch di rete?

Nelle reti più grandi, gli switch vengono spesso utilizzati per facilitare il lavoro dei professionisti della sicurezza nel rilevamento delle intrusioni, nell’analisi delle prestazioni e nel firewalling. In molti casi, il mirroring delle porte può creare un’immagine speculare dei dati che fluiscono attraverso lo switch prima che vengano inviati a un sistema di rilevamento delle intrusioni o a uno sniffer di pacchetti.

Gli switch continuano ad essere utilizzati nei grandi data center e negli ambienti cloud, insieme a innovazioni come i digital twin, il consolidamento dei cavi di rete e gli ambienti SD-WAN. Nella sua forma più elementare, tuttavia, gli switch di rete consegnano in modo rapido ed efficiente i pacchetti dal dispositivo A al dispositivo B, sia che si trovino dall’altra parte del corridoio o dall’altra parte del mondo. Diversi altri dispositivi contribuiscono a questo tipo di consegna, ma lo switch continua a essere una parte essenziale dell’architettura di rete.