Come funziona lo switch

Ti sei messo in testa di costruire una rete efficiente per la tua casa o per la tua azienda, ma il primo dettaglio di cui ti sei accorto è che non basta solo un router per gestire il tuo traffico di rete nel migliore dei modi? In termini di ragionamento sei sulla strada giusta, e adesso ti trovi anche nel posto giusto!

In questa guida ti spiegherò come funziona lo switch di rete, informandoti su quali sono i vari tipi di switch disponibili in modo tale che tu possa scegliere quello più in linea con le tue esigenze di connettività. Uno switch Ethernet può migliorare parecchio la tua rete, che essa sia domestica o aziendale, nonché sbloccare nuove grandi possibilità di gestione del traffico.

Ma per utilizzare al meglio questo tipo di apparato bisogna comprenderne a fondo il funzionamento e valutarne al meglio gli scenari di utilizzo. Dopo aver letto questo articolo, avrai tutte le carte in regola per creare la rete dei tuoi sogni andando a configurare nel modo più ottimale il tuo switch. Sei pronto? Si parte!

Indice

• Cos'è uno switch di rete
• Tipi di switch
  • Switch non gestito
  • Switch gestito
• Come funziona lo switch Ethernet
  • Vantaggi degli switch
• Come scegliere lo switch di rete

Cos'è uno switch di rete

Uno switch è un dispositivo di rete che viene usato per la gestione e l'indirizzamento dei pacchetti di dati all'interno di una rete locale LAN. Detto in parole semplici, lo switch si occupa di connettere tra di loro due o più nodi che sono collegati a una rete locale, e per nodi si intende dei computer, dei server, delle stampanti, degli access point, delle unità disco o altri dispositivi connessi.

Anche se accade spesso, lo switch di rete non è da confondere con l'hub. Sono infatti due tipologie di dispositivi di rete molto differenti in quanto l'hub è un nodo centrale al quale sono connessi tutti gli altri nodi che ripete il segnale ricevuto su tutte le porte, mentre gli switch portano i dati verso un solo dispositivo destinazione, il quale viene identificato da un MAC Address. L'indirizzo MAC è un codice univoco che i produttori assegnano ai loro dispositivi hardware per consentire la loro identificazione nella rete.

Volendo fare un discorso tecnico, lo switch è un dispositivo che nel collegare i dati opera generalmente al livello 2 del modello ISO/OSI, che riduce il dominio di collisione nelle reti LAN Ethernet. Solitamente utilizza la tecnologia Ethernet per identificare, servendosi degli indirizzi MAC, il nodo di partenza e il nodo di destinazione dei pacchetti di dati.

Questi nodi vengono messi in comunicazione per l'indirizzamento dei dati tra di essi all'interno della rete. Un'ulteriore caratteristica importante che riguarda gli switch più avanzati è la possibilità di connettere dispositivi collegati su più LAN e integrare funzionalità per la sicurezza dei dati.

Il risultato che si ottiene, come vedremo meglio negli altri paragrafi di questa guida, è il trasferimento di pacchetti di dati tra due macchine nel modo più sicuro, veloce ed efficiente possibile. Particolarmente importante è il fatto che venga minimizzato il rischio di collisioni sulle porte che può sfociare in rallentamenti quando c'è molto traffico in rete. Per questo motivo, lo switch è un dispositivo di rete indispensabile nelle architetture serie, siano esse domestiche o, ancor di più aziendali.

Tipi di switch

Adesso che hai una bella infarinatura su cosa sia effettivamente uno switch, è arrivato il momento di iniziare a esplorare le tipologie esistenti per cercare di capire qual è il più adatto alle tue esigenze. Troverai tanti switch sul mercato ed è normale se ti sentirai scoraggiato, ma non demordere perché una volta comprese le differenze saprai qual è la tipologia che fa per te.

Gli switch possono avere molti form factor. Oltre a quelli classici che si inseriscono nei rack (armadi di cablaggio) ci sono anche unità da scrivania indipendenti, montati solitamente in casa o in ufficio. Ma la distinzione più importante è quella tra switch gestiti e non gestiti.

Switch non gestito

Lo switch non gestito è uno switch di rete sprovvisto di un'interfaccia dalla quale effettuare configurazioni e di funzionalità aggiuntive avanzate: funzionano quindi in modalità plug and play, senza configurare nulla. Solitamente vengono scelti per chi ha un ambiente piccolo in quanto sono più economici. Questi modelli possono essere utilizzati sia in un rack che su una scrivania.

Switch gestito

Lo switch gestito è tale perché ha un'interfaccia di configurazione che consente di personalizzare il modo in cui viene utilizzato. Solitamente la configurazione di questi dispositivi avviene tramite interfaccia a riga di comando, telnet o Secure Shell. Le modalità di gestione variano dall'interfaccia Web utilizzabile dal classico browser di PC e dispositivi mobili alle console seriali e remote.

Attraverso l'interfaccia di configurazione è possibile impostare funzionalità aggiuntive tra cui il port mirroring, la personalizzazione della larghezza di banda delle porte, l'impostazione di LAN virtuali e molto altro. Tra gli switch gestiti rientrano anche gli switch intelligenti che sono dei gestiti con funzionalità più ristrette e gli switch aziendali che hanno un maggior numero di funzionalità utili per le aziende.

Gli switch aziendali vengono solitamente usati in rete più ampie. Esistono anche gli switch gestiti stackable, ossia dei dispositivi che si possono collegare tra di loro per lavorare insieme con tante porte come se fossero un unico switch.

Come funziona lo switch Ethernet

Ora che conosci anche le tipologie di switch, entriamo un attimo nel pratico e cerchiamo di capire insieme il funzionamento di questa diavoleria. Uno switch Ethernet consente il collegamento dei dispositivi connessi alla rete attraverso dei cavi Ethernet collegati alle sue omonime porte. Lo switch si occupa di indirizzare i pacchetti di dati nelle reti LAN leggendo i MAC del dispositivo di partenza e di quello di destinazione e attraverso una corrispondenza di porta e indirizzo.

Quando due macchine collegate a porte differenti trasmettono dati in contemporanea, vengono minimizzate le collisioni e i pacchetti possono tranquillamente passare dallo switch in simultanea. Uno switch può servirsi della tecnologia PoE (Power over Ethernet) per alimentare i dispositivi collegati ed eliminare la necessità che essi vengano alimentati separatamente.

Come già accennato, lo switch lavora al livello 2 del modello ISO/OSI (Open Systems Interconnection), ossia uno schema che spiega l'architettura logica della rete. Il modello ISO/OSI è formato da 7 livelli e utilizza una serie di protocolli per semplificare un sistema di comunicazione nelle connessioni. Di seguito i 7 livelli del sistema ISO/OSI.

• Livello 1 — Questo è il livello Fisico, ossia il livello dei protocolli che riguardano il mezzo fisico tramite cui c'è la comunicazione nella rete (quindi i cavi o le onde radio nel caso di connessioni wireless).
• Livello 2 — Livello di collegamento o datalink.
• Livello 3 — Il livello Rete, il quale instrada i pacchetti su reti diverse.
• Livello 4 — Il livello Trasporto, il quale suddivide i dati in pezzetti più piccoli per facilitare i trasferimenti rendendoli più veloci ed efficienti.
• Livello 5 — Il livello Sessione. Le applicazioni, per comunicare tra più dispositivi, creano sempre una sessione, che si apre per il trasferimento di dati identificando l'utente e si chiude quando il trasferimento viene completato.
• Livello 6 — Livello Presentazione, rende i dati presentabili all'utente che desidera consultarli dopo il trasferimento.
• Livello 7 — Il settimo livello, detto anche Livello Applicazione, è quello sui protocolli che riguardano le applicazioni tramite cui avviene la comunicazione e che mostrano la loro interfaccia direttamente all'utente.

Lo switch Ethernet operando al livello 2 ha la missione di portare alla giusta destinazione i pacchetti di dati immessi nella rete da un router o altri dispositivi locali. Per maggiori informazioni su quest'ultimo dispositivo leggi la mia guida su come funziona un router Wi-Fi. Questo direzionamento del flusso di dati in arrivo viene effettuato verso il dispositivo di destinazione attraverso la lettura dell'indirizzo MAC di destinazione.

Il riconoscimento del flusso dei dati, il loro salvataggio e lil direzionamento di questi ultimi verso la giusta porta di uscita alla quale è collegato il dispositivo di destinazione sono tutte operazioni gestite in automatico dallo switch, e la comunicazione tra i nodi di rete avviene ad alte prestazioni e come se i due dispositivi fossero collegati tra loro in modo diretto.

Vantaggi degli switch

Di seguito puoi trovare i principali vantaggi degli switch di rete in modo tale da capire perfettamente se è adatto allo scopo che stavi perseguendo per la tua rete domestica o aziendale.

• Riduzione delle collisioni — Uno switch permette ai dati di passare tra i vari nodi della rete minimizzando le collisioni, ovvero delle sovrapposizioni di dati sulle porte che riducono le prestazioni, soprattutto quando c'è molto traffico sulla rete. Ne consegue il miglioramento delle prestazioni di rete.
• Sicurezza — Gli switch, specialmente se affiancati a firewall hardware, possono rendere le reti molto più sicure e impedire ai malintenzionati di entrare facilmente nelle reti locali per rubare i dati spesso molto sensibili che viaggiano al loro interno.
• Efficienza — Uno switch indirizza i pacchetti di dati solo verso i dispositivi che devono riceverli, eliminando il traffico superfluo e minimizzando la congestione di rete.
• Supporto VLAN — Con molti switch si possono creare delle VLAN (reti LAN virtuali) separate per un migliore controllo del traffico e degli accessi alla rete.
• Scalabilità — Gli switch consentono di collegare più dispositivi senza ridurre le performance. Una caratteristica ottima per le reti in continua crescita che così non dovranno essere riprogettate ogni qualvolta bisogna aggiungere un numero consistente di nuovi dispositivi.
• PoE (Power of Ethernet) — Alcuni modelli, come abbiamo già visto, possono fornire alimentazione ai dispositivi collegati attraverso il cavo Ethernet. Tra i dispositivi che possono essere alimentati ci sono telecamere IP e telefoni VoIP.

Come scegliere lo switch di rete

Lo switch di rete va scelto in base alle sue caratteristiche e all'utilizzo che se ne deve fare. Insomma, devi valutare le esigenze specifiche della tua rete, oltre ovviamente al budget che hai a disposizione. Tra le principali caratteristiche da considerare c'è sicuramente la scelta tra switch gestito o non gestito, ma ti ho già spiegato la differenza.

Devi anche valutare il numero di porte, in base al numero di dispositivi che desideri connettere. La velocità di trasmissione è un altro parametro da attenzionare: esistono switch Fast Ethernet con velocità fino a 100 Mbps, Gigabit Ethernet fino a 1 Gbps e 10 Gigabit Ethernet fino a 10 Gbps, ma ce ne sono anche di ancora superiori. In base ai dispositivi da collegare, valuta anche se hai bisogno di uno switch PoE, perché non tutti lo sono.

Come ti ho già spiegato, gli switch PoE possono fornire alimentazione ai dispositivi collegati. Se pianifichi di espandere molto la tua rete in futuro, può inoltre essere una buona scelta comprare uno switch con porte di uplink o funzionalità di stacking. E se guardi al futuro e vuoi aggiornare la rete con le tecnologie più avanzate, puoi scegliere uno switch con supporto IPv6.

Infine se acquisti uno switch per aumentare la sicurezza della tua rete, scegline uno con funzioni incentrate sulla sicurezza come il controllo degli accessi, il filtraggio degli indirizzi MAC e la segmentazione della rete per evitare che gente non autorizzata a vedere certi dati sia inclusa nella rete in cui opera lo switch.

Per capire quale modello specifico di switch acquistare, puoi consultare la mia guida all'acquisto sui migliori switch Ethernet. Per capire come effettuare il collegamento scopri nella mia apposita guida come collegare uno switch Ethernet. Se invece non vuoi comprarne uno, potrebbe interessarti scoprire come utilizzare un vecchio router come switch di rete.

Adesso dovresti avere una panoramica abbastanza completa. Non avere paura se non stai assimilando tutto: l'argomento è complesso e gli switch possono avere innumerevoli funzioni in base a come sono configurati e installati in una rete. Non devi assolutamente sfruttare tutte le funzionalità che uno switch può avere: tutto ciò che devi fare è scoprire qual è l'utilizzo più adatto in base alle tue esigenze. Allora, come useresti il tuo primo switch?

Autore

Salvatore Aranzulla

Salvatore Aranzulla è il blogger e divulgatore informatico più letto in Italia. Noto per aver scoperto delle vulnerabilità nei siti di Google e Microsoft. Collabora con riviste di informatica e cura la rubrica tecnologica del quotidiano Il Messaggero. È il fondatore di Aranzulla.it, uno dei trenta siti più visitati d'Italia, nel quale risponde con semplicità a migliaia di dubbi di tipo informatico. Ha pubblicato per Mondadori e Mondadori Informatica.