VLAN – Segmentazione della rete con switch

Cos’è una VLAN

Una VLAN (Virtual Local Area Network) è una suddivisione logica di una rete fisica. Host collegati allo stesso switch possono appartenere a reti di livello 2 separate.

Due host nella stessa VLAN si comportano come se fossero collegati allo stesso switch fisico dedicato.
Due host in VLAN diverse sono isolati a livello 2.

Le VLAN lavorano al livello 2 (Data Link)
Ogni VLAN ha il proprio dominio di broadcast
Uno switch può gestire più VLAN contemporaneamente

Topologia di esempio: switch con 3 VLAN

In laboratorio utilizziamo uno switch Layer 2 con tre VLAN:

VLAN 10 – PC0, PC1
VLAN 20 – PC2, PC3
VLAN 30 – PC4, PC5

Nota importante: tutti gli host appartengono alla stessa rete IP 192.168.1.0/24, ma la comunicazione dipende dalla VLAN.

Configurazione VLAN sullo switch

La prima operazione è la creazione delle VLAN nello switch.

Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name VLAN10
Switch(config)# vlan 20
Switch(config-vlan)# name VLAN20
Switch(config)# vlan 30
Switch(config-vlan)# name VLAN30

Successivamente, le porte vengono impostate in modalità access e associate alla VLAN corretta.

Switch(config)# interface fastEthernet 0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10

Verifica: comunicazione all’interno e tra VLAN

Quando due PC appartengono alla stessa VLAN, la comunicazione funziona normalmente.

Ping riuscito: stesso dominio di broadcast, ARP risolto correttamente.

Quando invece un PC tenta di comunicare con un host in VLAN diversa, il ping fallisce.

L’ARP non riceve risposta: lo switch non inoltra broadcast tra VLAN diverse. Serve un dispositivo di livello 3 per comunicare tra VLAN.

Inter-VLAN Routing: perché serve un router (router-on-a-stick)

Finché usiamo solo uno switch Layer 2, le VLAN restano separate: i broadcast (ARP compreso) non attraversano il confine di VLAN. Per permettere comunicazione tra VLAN diverse, serve un dispositivo di livello 3 (router o switch L3) che faccia routing tra le reti.

La soluzione più comune in laboratorio è il router-on-a-stick:

una sola interfaccia fisica del router collegata allo switch
il collegamento switch↔router viene impostato TRUNK
sul router si creano subinterface (una per VLAN) con 802.1Q (dot1Q)

Topologia con router per inter-vlan routing

Nota operativa: ogni VLAN deve corrispondere a una sottorete IP diversa. In questo esempio sono state usate 3 sottoreti /26.

Impostare la porta dello switch in modalità TRUNK

Prima di tutto bisogna scegliere la porta dello switch collegata al router (es. Fa0/7) e configurarla come trunk. In modalità trunk la porta può trasportare traffico di più VLAN contemporaneamente, aggiungendo un tag 802.1Q ai frame Ethernet.

Porta switch in modalità trunk e VLAN abilitate

In Packet Tracer, se imposti una porta come Trunk, vedrai anche la selezione delle VLAN consentite. In laboratorio, per iniziare, puoi permettere VLAN 10, 20, 30.

Switch# configure terminal
Switch(config)# interface fastEthernet 0/7
Switch(config-if)# switchport mode trunk
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20,30
Switch(config-if)# end

Consiglio pratico: la porta verso i PC resta access (una VLAN sola), la porta verso il router (o verso un altro switch) diventa trunk (più VLAN).

Configurare le subinterface sul router con dot1Q

Sul router utilizziamo una singola interfaccia fisica (es. Fa0/0). Per ogni VLAN creiamo una subinterface (Fa0/0.ID) e abilitiamo l’incapsulamento 802.1Q con il comando encapsulation dot1Q.

Configurazione subinterface con encapsulation dot1Q

L’IP assegnato alla subinterface è il gateway per quella VLAN. Ogni PC nella VLAN deve avere come default gateway l’IP della subinterface corrispondente.

Router# configure terminal
Router(config)# interface fastEthernet 0/0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

Router(config)# interface fastEthernet 0/0.10
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 10
Router(config-subif)# ip address 192.168.1.62 255.255.255.192
Router(config-subif)# exit

Router(config)# interface fastEthernet 0/0.20
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 20
Router(config-subif)# ip address 192.168.1.126 255.255.255.192
Router(config-subif)# exit

Router(config)# interface fastEthernet 0/0.30
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 30
Router(config-subif)# ip address 192.168.1.190 255.255.255.192
Router(config-subif)# exit

Router(config)# end

Attenzione: se tutte le VLAN sono su una sola rete /24, il routing non ha senso. Con router-on-a-stick, ogni VLAN deve essere una rete diversa (es. /26, /27, ecc.).

Verifica: subinterface attive e comunicazione tra VLAN

Dopo la configurazione, controlliamo che le subinterface siano UP e abbiano un IP assegnato. Il comando più rapido è:

show ip interface brief con subinterface attive

Router# show ip interface brief

Se le subinterface sono up/up e i PC hanno gateway corretto, allora un PC in VLAN10 può pingare un PC in VLAN20 o VLAN30: il traffico passa nel trunk e viene instradato dal router.

Problemi tipici (da controllare in ordine):

porta verso router non in trunk / VLAN non consentite nel trunk
PC con gateway sbagliato (deve puntare alla subinterface della sua VLAN)
IP e mask non coerenti con la sottorete assegnata alla VLAN
interfaccia fisica del router in shutdown

Riepilogo rapido

Le VLAN separano logicamente una rete fisica
Ogni VLAN è un dominio di broadcast distinto
Host nella stessa VLAN comunicano senza problemi
Host in VLAN diverse non comunicano senza routing
Uno switch L2 non instrada traffico tra VLAN

VLAN – Virtual LAN

Segmentazione logica della rete con switch