Obiettivo

Capire come uno switch costruisce la MAC address table e decide se inoltrare, filtrare o fare flooding di un frame, e come ARP collega IP e MAC.

1. Il frame Ethernet

CampoDimensioneNote
Preamble + SFD8 BSincronizzazione
Destination MAC6 B
Source MAC6 B
Type (o tag 802.1Q + Type)2 B (+4 B)0x0800 = IPv4, 0x86DD = IPv6, 0x0806 = ARP
Data (payload)46–1500 BMTU = 1500
FCS4 BCRC di controllo errori

Il MAC address è di 48 bit (12 cifre hex): i primi 24 bit sono l’OUI del produttore. Destinazioni speciali: broadcast FFFF.FFFF.FFFF, multicast (il bit meno significativo del primo byte = 1).

2. Le 4 azioni dello switch

  1. Learning — legge il Source MAC del frame in arrivo e lo associa alla porta d’ingresso (e alla VLAN).
  2. Forwarding — cerca il Destination MAC nella tabella: se lo conosce, lo invia solo sulla porta associata (known unicast).
  3. Flooding — se il destination è sconosciuto (unknown unicast), broadcast o multicast, lo invia su tutte le porte della stessa VLAN tranne quella d’ingresso.
  4. Filtering — se il destination è sulla stessa porta da cui è arrivato il frame, lo scarta.

Aging

Le voci dinamiche scadono dopo 300 secondi senza traffico dal MAC (mac address-table aging-time). La tabella è per VLAN ed è in memoria CAM.

show mac address-table
show mac address-table dynamic
show mac address-table address 0011.2233.4455
clear mac address-table dynamic
mac address-table static 0011.2233.4455 vlan 10 interface g0/2

3. Metodi di switching (frame switching)

MetodoDecide dopo…Controlla errori (FCS)?
Store-and-forwardAver ricevuto tutto il frameSì (scarta i frame errati)
Cut-throughAver letto il Destination MACNo (latenza minima)
Fragment-freePrimi 64 byteParziale (evita i runt)

Gli switch Catalyst moderni usano di default store-and-forward.

4. Domini di collisione e di broadcast

DispositivoDomini di collisioneDomini di broadcast
Hub1 in totale1
Switch1 per porta1 per VLAN
Router1 per interfaccia1 per interfaccia

5. ARP (Address Resolution Protocol)

Risolve IP → MAC sulla stessa subnet (L3 → L2).

  1. L’host A vuole parlare con 192.168.1.20: controlla la ARP cache.
  2. Se manca, invia una ARP Request in broadcast (FFFF.FFFF.FFFF): “Chi ha 192.168.1.20?“.
  3. L’host B risponde con una ARP Reply in unicast con il proprio MAC.
  4. Se la destinazione è fuori subnet, l’host fa ARP per il MAC del default gateway, non per quello remoto.
! Cisco IOS
show ip arp
clear ip arp

! Windows / macOS / Linux
arp -a

Reti sicure: DAI (Dynamic ARP Inspection) contro l’ARP poisoning; Gratuitous ARP = annuncio non richiesto (FHRP (First Hop Redundancy Protocol)).

Common Mistakes

  • Pensare che lo switch impari il MAC dal destination: impara sempre dal source.
  • Confondere domini di broadcast (VLAN/router) e di collisione (porte dello switch).
  • Dimenticare che il flooding avviene solo nella VLAN del frame.
  • In un attacco di MAC flooding la tabella si riempie e lo switch inizia a fare flooding di tutto: si contrasta con Port Security (Layer 2).

🎯 Synthesis

Lo switch impara dal source MAC, inoltra sul destination noto e fa flooding se è ignoto o broadcast; ARP traduce IP in MAC con una request broadcast e una reply unicast.

Vedi anche: VLAN - Trunking & Inter-VLAN Routing