Componenti, topologie e switching L2

I componenti della rete

Una rete Cisco si costruisce combinando dispositivi con ruoli precisi:

• Router: opera a Layer 3, instrada i pacchetti tra reti IP diverse basandosi sulla routing table e delimita i broadcast domain.
• Switch L2: inoltra frame Ethernet a Layer 2 usando la MAC address table; ogni porta è un collision domain separato, ma tutte le porte (nella stessa VLAN) condividono lo stesso broadcast domain.
• Switch L3 (multilayer): unisce switching L2 e routing inter-VLAN via SVI, tipico del layer di distribution.
• Wireless LAN Controller (WLC) e Access Point (AP): nel modello split-MAC gli AP lightweight gestiscono la radio mentre il WLC centralizza configurazione, roaming e policy tramite tunnel CAPWAP.
• Next-Generation Firewall (NGFW) e IPS: aggiungono ispezione applicativa, controllo utente e threat prevention oltre il classico filtraggio per porta (es. Cisco Firepower).
• Endpoint: PC, server, telefoni IP, dispositivi IoT che generano il traffico.

Topologie e architetture

Nella spine-leaf ogni leaf si collega a ogni spine ma i leaf non si collegano tra loro, garantendo latenza costante (sempre un solo hop tra due leaf).

Virtualizzazione

• Virtual Machine (VM): hardware emulato da un hypervisor, ogni VM ha un proprio OS completo.
• Container: condivide il kernel dell’host, più leggero e rapido della VM, isola solo l’applicazione.
• VRF: crea più routing table indipendenti sullo stesso router, separando i piani di instradamento (multi-tenant) senza hardware aggiuntivo.

Switching L2: come lavora lo switch

Lo switch prende decisioni basandosi esclusivamente sul MAC address di destinazione del frame. Il processo si articola in tre comportamenti:

1. Learning (popolamento): quando arriva un frame, lo switch legge il MAC sorgente e lo associa alla porta di ingresso nella MAC address table (CAM). L’aging timer di default è 300 secondi: se un MAC non viene rivisto entro quel tempo, l’entry viene rimossa.

2. Forwarding: se il MAC di destinazione è già in tabella, il frame viene inviato solo sulla porta corretta (unicast noto).

3. Flooding: se il MAC di destinazione non è in tabella (unknown unicast), oppure è un broadcast (FFFF.FFFF.FFFF) o un multicast non gestito, lo switch inonda il frame su tutte le porte della VLAN tranne quella di ingresso.

Switch# show mac address-table
Switch# show mac address-table dynamic
Switch# show interfaces status

Punto chiave: il flooding è un comportamento normale, non un errore. È il meccanismo con cui lo switch “impara” e con cui il destinatario, rispondendo, permette allo switch di completare la tabella. Da quel momento il traffico verso quel MAC diventa unicast puntuale.

Collision domain vs broadcast domain

• Un collision domain è l’insieme di dispositivi che competono per lo stesso mezzo; con switch full-duplex ogni porta è un dominio isolato, quindi niente collisioni (CSMA/CD disattivato).
• Un broadcast domain è l’insieme di dispositivi che ricevono i broadcast reciproci. Uno switch estende il broadcast domain; le VLAN lo segmentano e solo un router / SVI L3 lo interrompe davvero.

Trappole tipiche d’esame

• Scenario: lo switch riceve un frame per un MAC assente dalla tabella → risposta giusta: fa flooding su tutte le porte della VLAN tranne l’ingresso (unknown unicast), NON scarta il frame.
• Scenario: “quanti broadcast domain crea uno switch a 24 porte con una sola VLAN?” → risposta giusta: uno solo; sono i router (o VLAN diverse) a crearne di nuovi, non le porte dello switch.
• Scenario: “quanti collision domain?” → risposta giusta: uno per porta (24), perché ogni porta switch è un collision domain separato.
• Scenario: un host cambia porta e il traffico continua ad andare sulla vecchia → risposta giusta: l’entry MAC vecchia resta finché non scade l’aging (300s) o non arriva un frame sorgente che la aggiorna.
• Scenario: lo switch decide dove inoltrare guardando il MAC sorgente → risposta sbagliata: il forwarding usa il MAC di destinazione; il sorgente serve solo al learning.