Sistemi e Reti Anno 4 Modulo 2 Lezione 10 - Router: architettura, routing table e routing statico
Sistemi e Reti · Anno 4 · Modulo 2 · Lezione 10
✍ Autore: profgiagnotti · Materia: Sistemi e Reti

Il Router: architettura hardware, tabella di routing e routing statico

Dal livello 2 al livello 3: come un router inoltra i pacchetti, come legge la routing table (LPM, Administrative Distance) e come configurare route statiche, default route e floating static su Cisco IOS.

// obiettivi di apprendimento
✓Descrivere l'architettura hardware di un router e il ruolo di CPU, RAM, Flash, NVRAM, ROM e interfacce.
✓Leggere e interpretare una tabella di routing: codici sorgente (C,L,S,O,R), Administrative Distance, metrica, next-hop e interfaccia di uscita.
✓Configurare route statiche e default route su Cisco IOS con next-hop e interfaccia di uscita, e verificare con show ip route.
✓Applicare il principio del longest prefix match per la selezione del percorso più specifico.
✓Configurare floating static route come backup automatico e distinguere AD vs metrica nel troubleshooting.

1. Cos'è un router e perché esiste

Uno switch connette dispositivi all'interno della stessa rete logica — usa indirizzi MAC, opera al livello 2 e non sa nulla di IP. Un router invece connette reti diverse tra loro: prende un pacchetto IP, guarda l'indirizzo di destinazione e decide su quale interfaccia spedirlo affinché raggiunga la sua rete di destinazione. È il dispositivo che rende possibile Internet.

La metafora classica: uno switch è il corridoio di un palazzo (muovi i pacchi da una stanza all'altra sullo stesso piano), un router è l'ufficio postale (ricevi una busta, leggi il CAP, la smisto verso la città giusta).

📌 Definizione da ricordare

Un router è un dispositivo di rete che opera al livello 3 (Network) del modello OSI. Riceve pacchetti IP, consulta la propria routing table per determinare il percorso verso la rete di destinazione e li inoltra sull'interfaccia appropriata. Ogni interfaccia appartiene a una subnet distinta.

SWITCH = L2 · Stessa rete · MAC 💻 💻 💻 ROUTER = L3 · Reti diverse · IP 🌐 📮 🌍

2. Architettura hardware di un router

Un router Cisco (e la maggior parte dei router enterprise) è essenzialmente un computer specializzato con componenti dedicati al forwarding dei pacchetti:

ComponenteFunzioneAnalogia PC
CPUEsegue il sistema operativo (IOS), processa i protocolli di routing, gestisce la CLICPU
RAMContiene routing table, running-config, buffer pacchetti. Volatile: si cancella al riavvioRAM
FlashMemorizza l'immagine IOS. PersistenteSSD/HDD
NVRAMContiene startup-config (caricata al boot). PersistenteUEFI storage
InterfaccePorte fisiche (Ethernet, seriali, fibre). Ogni porta = interfaccia = subnet diversaNIC
ROMBootstrap: POST e mini-IOS di emergenza (ROMMON)BIOS chip
💬 Tip del docente

Le modifiche in CLI modificano la running-config in RAM — operative subito ma perse al riavvio. Per renderle permanenti esegui copy running-config startup-config (o wr). Dimenticarlo è l'errore #1 in laboratorio.

3. Il processo di routing – MAC cambia, IP resta

Quando un pacchetto arriva su un'interfaccia del router, il processo è:

01 · DEINCAPSULAMENTO

Riceve frame L2

Decapsula il frame Ethernet ed estrae il pacchetto IP dal payload.

02 · LETTURA IP

IP destinazione

Legge l'IP di destinazione dall'header IP.

03 · LPM

Lookup routing table

Cerca longest prefix match per quell'IP.

04 · DECISIONE

Interfaccia + next-hop

Determina interfaccia di uscita e IP del prossimo router.

05 · TTL

Decremento TTL

TTL--, se 0 scarta + ICMP Time Exceeded.

06 · REINCAPSULAMENTO

Nuovo frame L2

Riscrive MAC src/dst del next-hop e trasmette.

🎯 Concetto fondamentale

Ad ogni hop il router riscrive gli indirizzi MAC di sorgente e destinazione (livello 2), ma gli indirizzi IP restano invariati per tutto il percorso end-to-end. Questo è il principio chiave del modello a strati.

Host A 10.0.0.5 → 10.2.0.8 Router R1 MAC cambia / IP no / TTL-- Router R2 LPM / AD / forwarding Host B 10.2.0.8 HEADER L2 / L3 PER HOP: Hop A→R1: Eth src A MAC dst R1 MAC | IP src 10.0.0.5 dst 10.2.0.8 TTL 64 Hop R1→R2: Eth src R1 MAC dst R2 MAC | IP src 10.0.0.5 dst 10.2.0.8 TTL 63 (MAC riscritti, IP uguali) Hop R2→B: Eth src R2 MAC dst B MAC | IP src 10.0.0.5 dst 10.2.0.8 TTL 62

4. La routing table e i codici sorgente

La routing table è il cuore di ogni router. Lista ordinata di voci che associano prefissi di rete ai percorsi per raggiungerli.

Struttura di una voce

CampoDescrizioneEsempio
Codice sorgenteCome è stata appresa la routeC S R O B
Rete destinazioneIndirizzo + maschera (prefisso)192.168.10.0/24
ADAffidabilità sorgente (minore = preferita)[1]
MetricaCosto percorso (hop, bw, delay...)[0]
Next-hopIP prossimo router o interfacciavia 10.0.0.1
Interfaccia uscitaPorta da cui inviareGigabitEthernet0/1
TimestampDa quanto tempo nota00:05:43

Codici sorgente IOS

CodiceSignificatoAD predefinita
CConnected — rete direttamente connessa su interfaccia attiva0
LLocal — IP dell'interfaccia stessa (host /32)0
SStatic — configurata manualmente1
RRIP — appresa via RIP120
OOSPF — appresa via OSPF110
DEIGRP — appresa via EIGRP90
BBGP — appresa via BGP esterno20
*Candidate default route—

Output reale: show ip route

IOS · show ip route
Router# show ip route Codes: C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF ... Gateway of last resort is 10.0.0.1 to network 0.0.0.0 C 192.168.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0 L 192.168.1.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0 C 192.168.2.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1 L 192.168.2.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1 S 10.10.0.0/16 [1/0] via 192.168.2.254 O 172.16.0.0/12 [110/20] via 192.168.2.254, 00:12:34, GigabitEthernet0/1 S* 0.0.0.0/0 [1/0] via 10.0.0.1

5. Longest Prefix Match

Quando un pacchetto deve essere instradato verso 192.168.1.50 e la routing table contiene sia 192.168.1.0/24 che 192.168.1.48/28, quale vince?

📌 Definizione – Longest Prefix Match

Quando più voci corrispondono all'IP di destinazione, il router seleziona quella con la maschera più lunga (più specifica). /28 batte /24, /24 batte /16, tutte battono /0.

0.0.0.0/0 default match sempre – meno specifica 192.168.1.0/24 256 IP – corrisponde .1.50 192.168.1.48/28 ✅ VINCE 16 IP .48-.63 più specifica 28 bit Esempio: dst 192.168.1.50 → /28 copre .48-.63 → match più lungo → usa next-hop di /28. Se non esistesse, fallback a /24, poi /0.
🎯 Esempio in classe

Routing table: 10.0.0.0/8, 10.1.0.0/16, 10.1.5.0/24. Arriva pacchetto per 10.1.5.77. Tutte matchano, ma /24 è la più lunga → vince. È come cercare un indirizzo: prima la nazione (/8), poi città (/16), poi via (/24).

6. Administrative Distance e metrica

Cosa succede se la stessa rete è appresa da due sorgenti diverse — es. statica e OSPF verso 10.0.0.0/8? Il router usa l'Administrative Distance.

💡 Nota — AD vs metrica

AD confronta sorgenti diverse (statico vs OSPF vs RIP). Metrica confronta percorsi diversi appresi dalla stessa sorgente (due OSPF verso stessa rete). Sequenza: prima AD, poi metrica.

SorgenteADQuando preferita
Connected (C)0Sempre la più affidabile
Static (S)1Piccole reti, controllo manuale
EIGRP internal90Cisco interno
OSPF110Reti enterprise
RIP120Reti legacy
Floating static es. 200200Solo se la primaria sparisce → backup

7. Routing statico, default route e floating static

Il routing statico significa configurare manualmente ogni route. Nessun protocollo scambia informazioni: sei tu a dire “per X passa per Y”.

QUANDO USARLO

Reti piccole

1-3 router, stub network con un solo percorso uscita, controllo totale, default verso ISP.

SINTASSI

Cisco IOS

ip route dest mask next-hop|interface [AD]

VERIFICA

show + ping

show ip route static, ping, traceroute, show ip int brief.

Configurazione IOS – Sintassi

IOS · Configurazione base
Router(config)# ip route [rete-destinazione] [maschera] [next-hop-IP | interfaccia-uscita] [distanza-amministrativa]

Esempi pratici

IOS · Route statiche pratiche
! Route statica via next-hop IP Router(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.0.0.2 ! Via interfaccia di uscita (solo su point-to-point seriale) Router(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 GigabitEthernet0/1 ! Default route (gateway of last resort) Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.1 ! Floating static – backup con AD alta Router(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.0.0.3 200 ! IPv6 Router(config)# ipv6 route 2001:db8:10::/48 2001:db8::2 Router(config)# ipv6 route ::/0 2001:db8::1

Floating Static Route

Una floating static route è configurata con AD più alta della route principale (dinamica). Entra in RIB solo se la primaria scompare. Failover manuale economico.

🎯 Esempio – Floating static

Route principale via OSPF AD 110: O 10.0.0.0/8 [110/20] via 192.168.1.2
FLoating static AD 200: ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 192.168.2.2 200
Finché OSPF funziona, la floating non appare. Se OSPF cade, diventa attiva automaticamente.

Verifica e troubleshooting

IOS · Troubleshooting
Router# show ip route ! tabella completa Router# show ip route static ! solo statiche Router# show ip route 192.168.10.0 ! dettaglio specifica rete Router# show ip interface brief ! stato interfacce up/down Router# ping 192.168.10.1 source loopback0 ! ping con sorgente specifica Router# traceroute 8.8.8.8 ! tracciamento percorso Router# show ipv6 route ! tabella IPv6

8. Limitazioni del routing statico

⚠️ Limiti – Routing statico

Il routing statico non scala e non si adatta automaticamente.

  • Non scala: con 50 reti → 50 route su ogni router. Con 500 → ingestibile.
  • Non si adatta: se un link cade, il router continua a tentare su quel percorso.
  • Errori umani: refuso → blackhole silenzioso difficile da trovare.
  • Manutenzione: ogni cambio topologia richiede update manuale su tutti i router.

Per reti complesse o con topologie che cambiano si usano i protocolli di routing dinamico — argomento della prossima lezione.

STATICA Manuale, ok <5 router Nessun overhead protocollo Controllo totale percorso S* 0.0.0.0/0 → ISP DINAMICA (next lesson) Scala, si adatta ai guasti Convergenza automatica RIP, OSPF, EIGRP, BGP O 10.0.0.0/8 [110/20] IBRIDO REALE Dinamico interno + static default Floating static = backup PBR per eccezioni S 192.168.0.0/16 AD 200

9. Verifica e laboratorio

🔬 Attività Packet Tracer + CLI

Usa i file PKT in risorse. Topologia: 2 router, 2 switch, 2 LAN 192.168.10.0/24 e 192.168.20.0/24, link seriale 10.0.0.0/30.

  1. Configura IP su interfacce, no shutdown, verifica show ip interface brief. Perché C e L compaiono solo se interfaccia up/up?
  2. Aggiungi su R1: ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 10.0.0.2 e su R2 viceversa. Verifica con show ip route static e ping.
  3. Configura default route verso ISP: ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.1. Cosa mostra Gateway of last resort?
  4. Simula longest prefix match: aggiungi 192.168.20.64/26 via altro next-hop. Pinga .10.0.70 vs .10.0.75, quale percorso viene scelto?
  5. Configura floating static AD 200 come backup di una route OSPF. Spegni interfaccia OSPF: cosa succede nella RIB?
  6. IPv6: ripeti con ipv6 route 2001:db8:20::/64 2001:db8:12::2 e ::/0. Usa PKT IPv6.
✅ Soluzione ragionata (LPM + AD)

LPM: .70 in /24 e /26? /26 (.64-.127) è più lunga → vince. .75 → stesso, va via /26. AD: se hai S AD 1 e O AD 110 per stessa rete, in RIB compare solo S. La O è nel database OSPF ma non installata. Per farla diventare backup, crea S con AD 200: finché O è presente (110 < 200), O vince; se O cade, la S con AD 200 viene installata automaticamente.

✓Il router opera a L3 e connette reti diverse: usa IP, non MAC. Ad ogni hop riscrive i MAC ma preserva gli IP.
✓Architettura: CPU (IOS), RAM (RIB/FIB, running-config volatile), Flash (IOS), NVRAM (startup-config), ROM (bootstrap).
✓Routing table: codice sorgente C/L/S/O/R, prefisso destinazione, AD, metrica, next-hop, interfaccia uscita.
✓Longest prefix match: vince la route più specifica (/28 batte /24 batte /0).
✓AD sceglie tra sorgenti diverse (C=0 < S=1 < OSPF=110 < RIP=120). Metrica sceglie dentro stessa sorgente.
✓ip route rete mask next-hop. Default: 0.0.0.0 0.0.0.0. Floating: AD alta es. 200 → backup automatico.

📚 Prossimo passo – Routing dinamico: algoritmi e protocolli RIP e OSPF

Il routing statico non scala né si adatta ai guasti. Nella prossima lezione vedremo distance-vector vs link-state, RIP (hop count) e OSPF (Dijkstra, metric cost, aree). Prepara i PKT e ripassa AND binario e LPM!