Cablaggio ad Anello
L'articolo descrive una soluzione adottata nella implementazione di una infrastruttura di rete Ethernet con spiccate caratteristiche di affidabilità e velocità di trasmissione. Il nome coniato per la realizzazione è giustificato dalla modalità di cablaggio che vede la posa di un cavo che collega gli apparati attivi attraverso due percorsi fisici distinti, chiudendosi ad anello dopo aver raggiunto tutti gli armadi previsti nel progetto. Questa configurazione, prevista sia per le dorsali orizzontali che per quelle verticali, garantisce continuità di servizio e prestazioni elevate.
Si desidera anticipare che la soluzione rappresenta un compromesso tra affidabilità e prestazioni sbilanciato, in questo caso, verso le seconde; con la stessa modalità di cablaggio, ma una scelta differente sulla configurazione degli apparati, sarebbe possibile realizzare un progetto di prestazioni eventualmente inferiori, ma affidabilità elevatissima, con una soluzione in grado di prevedere il disaster recovery per i centri stella.
Il primo obiettivo del progetto era la continuità di servizio. Per questo è stata fatta la scelta di raddoppiare tutti i collegamenti di dorsale e diversificarne la posa su percorsi fisici distinti.
La topologia tipica di una rete Ethernet è ad albero, dove la radice è costituita da un centro stella principale e le biforcazioni dei rami da centri stella periferici. I dispositivi di accesso costituiscono le foglie dello schema. Il funzionamento di questa tecnologia non prevede la chiusura ad anello dei collegamenti tra gli apparati, che comprometterebbe il funzionamento del sistema, ma consente di configurare apposite funzionalità (cfr. Spanning Tree Protocol in IEEE 802.1D) che in presenza di anelli disabilitano opportune interfacce di collegamento in modo da aprire gli anelli ed utilizzare le connessioni ridondanti solo qualora le principali presentino un guasto.
Grazie a questa funzionalità è possibile realizzare reti affidabili, raddoppiando i percorsi tra gli apparati e affidandosi alla funzione di riconfigurazione automatica della topologia per garantire la continuità di servizio a seguito della presenza di un guasto su linee, interfacce o apparati.
Rimandando alla letteratura specializzata per la descrizione degli aspetti critici delle funzioni descritte, si vuole in questo contesto far notare esclusivamente due caratteristiche della soluzione:
- poiché per garantire il funzionamento corretto della rete è necessario disabilitare le connessioni che chiudono uno o più anelli, tutte le risorse, come apparati, interfacce o linee di collegamento disabilitati, non possono essere utilizzate se non in caso di guasto e non possono contribuire ad accrescere le capacità del sistema in termini prestazionali;
- in presenza di guasti le funzioni di controllo devono elaborare una nuova topologia e durante il transitorio necessario alla convergenza degli algoritmi di calcolo, la rete non è utilizzabile.
Per superare questi aspetti della tecnologia è possibile sfruttare la funzione di aggregazione dei collegamenti tra apparati di rete Ethernet (IEEE 802.3ad Link Aggregation Task Force) e accoppiare due strutture topologiche ad albero speculari, fondendole, appunto, in un anello.
In altre parole dalla radice dell'albero partono sempre due collegamenti distinti su percorsi alternativi che raggiungono ogni nodo. I due collegamenti sono aggregati e quindi non creano un anello, ma garantiscono ottime prestazioni, in quanto offrono una velocità di trasferimento pari alla somma delle interfacce, e affidabilità, in quanto a seguito di un guasto su una delle interfacce o delle linee la seconda garantisce il servizio.
Nell'esempio in figura si descrive un cablaggio di piano realizzato in fibra dove, limitatamente ai tre nodi rappresentati, la linea attestata sul Centro Stella raggiunge uno dei nodi sul percorso in blu e torna al Centro Stella sul percorso in rosso. Nella rappresentazione le linee che entrano ed escono nei nodi periferici con lo stesso colore sono continue, mentre le altre rappresentano i due collegamenti dedicati al nodo.
Questo tipo di cablaggio è stato definito "ad anello" in quanto è realizzabile tramite un cavo unico, collegato con ambedue i capi alla radice, del quale per ogni nodo viene utilizzata una linea singola che, una volta tagliata, si suddivide in due rami, ognuno dei quali collega il nodo alla radice, sui due versi dell'anello.
Ipotesi di massima affidabilità
Come già anticipato, sfruttando le caratteristiche di affidabilità di questa soluzione, si potrebbe progettare una infrastruttura che, rinunciando in qualche misura alle prestazioni, sarebbe in grado di offrire un elevato livello di affidabilità, prevedendo configurazioni predisposte per il disaster recovery. Infatti rinunciando all'aggregazione di linee sulle dorsali e prevedendo di duplicare i centri stella, si otterebbe una soluzione in grado di far fronte a incidenti importanti a carico di grosse aree dell'infrastruttura, garantendo il servizio anche a fronte della caduta di un centro stella principale o di centri stella periferici.
In questo caso la configurazione degli apparati dovrebbe prevedere soluzioni di stacking remoto degli switch tramite le interfacce di uplink, banalmente mediante trunking 802.1Q o soluzioni proprietarie quali quella del Virtual Switching System di Cisco, o strategie completamente diverse quali la segmentazione in sottoreti IP della infrastruttura, affidando la ridondanza dei percorsi ai protocolli di routing.
