Nel mondo dell’informatica uno switch è un dispositivo che permette le veicolazione e l’instradamento dei dati in una rete. In questo modo il traffico dei dati è mosso in maniera bidirezionale tra i vari dispositivi collegati tra di loro e tra le macchine del data center.
Esistono due tipologie differenti, gli “switch managed” e gli “switch unmanaged”, o per meglio dire gestiti e non gestiti. Quando si va a implementare una rete Ethernet industriale può essere necessario scegliere tra queste due tipologie.
In questo breve articolo vedremo quali sono le differenze principali tra questi due switch. Cominciamo quindi subito analizzando la funzione di uno switch in generale e poi approfondendo le due tipologie nel dettaglio.
Perché è importante usare uno switch di rete e come configurarlo
Un qualsiasi nodo di una network, ovvero uno qualsiasi dei dispositivi che sono messi in comunicazione da una rete, può in qualsiasi momento cercare di accedere alla rete e cominciare a trasmettere. Ma se la rete è occupata già da un’altra trasmissione si rischia di avere una collisione di dati.
Proprio per questo i master e gli slave di una network devono avere una programmazione molto precisa, che permetta loro di attendere un tempo definito prima di trasmettere o cercare di ritrasmettere i dati. Ad ogni tentativo fallito, infatti, il tempo di attesa viene incrementato. Se il traffico di dati è intenso le prestazioni della rete possono risentirne anche di parecchio. Questo succede soprattutto quando il numero dei dispositivi collegati va ad essere aumentato ulteriormente con l’utilizzo di ripetitori.
Lo switch permette di gestire al meglio il traffico dei dati quando ci sono vari nodi collegati. Il suo compito è quello di separare i domini di collisione delle porte a esso connesse. Uno switch può essere attraversato da diversi pacchetti di dati nello stesso momento, senza andare a bloccare la rete.
Per essere più precisi ed esprimerci in termini ancora più “informatici”, possiamo dire che uno switch commuta i pacchetti dei dati nelle Local Area Network, ovvero nelle LAN. Sia per l’entrata che per l’uscita si utilizza un indirizzo fisico, ovvero il Media Access Control (MAC), che è assegnato dal produttore di ogni scheda Ethernet.
La corretta e univoca corrispondenza tra la porta e l’indirizzo permette il corretto e perfetto instradamento dei dati dallo switch e la qualità della connettività è in questo modo garantita al meglio. Dunque, da una qualsiasi delle sue porte, uno switch invia il suo pacchetto di dati al nodo destinatario e solo ad esso, in modo preciso e servendosi di intelligenze applicative avanzate.
Lo switch unmanaged, ovvero non gestito
Tra le due versioni, questa è quella più economica, che non va a includere funzioni avanzate né tantomeno possibilità di configurazione. Il suo compito principale è quello di indirizzare il flusso di dati Ethernet in ingresso verso la porta giusta. La porta giusta è indicata dall’ID del dispositivo di destinazione, ed è solo a quella che arriverà il frame. Lo switch di solito è dotato di alcuni LED, che si occupano della diagnostica di base. Questa si attiva quanto il traffico Ethernet è regolare.
Lo switch unmanaged non permette di calcolare il consumo di banda, né tantomeno il numero di tentativi di ritrasmissioni che vengono compiuti (i retries). È per questo che lo switch non gestito è una soluzione così economica, perché permette soltanto funzioni molto basilari. Vengono quindi usati per applicazioni Ethernet semplici e basilari, anche in alcuni processi produttivi ma solo laddove un eventuale improvviso arresto dell’impianto non provochi danni e non sia grave.
Lo switch managed, ovvero gestito
Se si vuole ottenere un miglior controllo della rete Ethernet industriale, come ad esempio una rete Profinet, allora si deve scegliere lo switch gestito. Questo è infatti uno switch che è possibile personalizzare e che ha molte diverse funzionalità che possiamo definire intelligenti. Esso può infatti essere configurato, può definire le priorità del traffico dati e controlla il flusso di questi in modo decisamente migliore rispetto allo switch non gestito.
Con questo tipo di switch è possibile assegnare una priorità di trasmissione, il che permette di dare una maggiore affidabilità e controllo della rete Ethernet, andandone anche a migliorare le performance. Altra particolarità che va a distinguere lo switch gestito è la ridondanza, vale a dire la possibilità di garantire un percorso alternativo al traffico di rete. In questo modo, nel caso ci fosse un problema di connessione o una rottura di un cavo, ci sarà sempre una via diversa su cui dirottare i dati.
Dove viene utilizzato questo tipo di switch? Viene impiegato in molteplici protocolli IT, come ad esempio l’SNMP, cioè il Simple Network Management Protocol, l’LLDP, cioè Link Layer Discovery Protocol ecc…. In questo modo si possono anche ottenere dati dagli switch. Infatti con l’SNMP l’utente riceverà degli avvisi se avvengono troppi “retries”, cosa che non avviene con lo switch non gestito. Inoltre si può anche controllare il consumo di banda in tempo reale e anche questo abbiamo visto che non è possibile con lo switch unmanaged. Il protocollo LLDP, invece, rileva la topologia e le connessioni fisiche delle porte ed è quindi utilizzato da molteplici software di monitoraggio denominati NMS (Network Management Software).
Quando è utile utilizzare questo switch? Quando, a differenza del caso precedente, non si possono permettere fermi impianto o rallentamenti di produzione e quindi quando è indispensabile individuare in tempi brevi e veloci eventuali danni o malfunzionamenti delle rete. I livelli di sicurezza di questi switch sono altissimi, così come anche quelli di controllo e gestione della rete stessa.
Ci sono alcuni contesti industriali in cui è fondamentale che non avvengano fermi impianti, ad esempio nella distribuzione e nella produzione di cibo. Un blocco del sistema in questi casi, infatti, porta a perdite anche piuttosto grosse e a dover sostenere costi aggiuntivi, ovviamente non desiderati.
E’ chiaro quindi che tutte queste garanzie e caratteristiche tecniche avanzate in più rispetto agli switch non gestiti, portano ad avere un costo più elevato. Si può però facilmente intuire che sebbene il costo iniziale è più alto, il costo globale e futuro sarà più basso in quanto i guasti e i rallentamenti della produzione sono molto più rari rispetto a quelli che si verificano con gli switch non gestiti.
