Una sera la rete di casa smette di funzionare del tutto. Il Wi-Fi c'è ma non si apre nulla, i led dello switch lampeggiano all'impazzata, il router è irraggiungibile. Si riavvia tutto e il problema si ripresenta dopo pochi secondi. Poi si scopre che un bambino, giocando, ha collegato un cavo tra due prese a muro, o che qualcuno ha inserito entrambi i capi di una bretella nello stesso switch. È un loop di rete, e la sua conseguenza ha un nome: broadcast storm.
Perché un anello blocca la rete
Una rete Ethernet domestica è pensata come un albero: dal router partono i collegamenti verso gli switch e da questi verso i dispositivi, senza percorsi alternativi. Ogni switch impara su quale porta si trova ciascun dispositivo e inoltra i pacchetti di conseguenza.
Alcuni pacchetti però, detti broadcast, sono destinati a tutti: per esempio la richiesta con cui un dispositivo chiede chi ha un certo indirizzo IP, o quella con cui cerca un server DHCP. Lo switch li inoltra su tutte le porte tranne quella da cui sono arrivati.
Se esiste un anello, il broadcast esce da una porta, fa il giro e rientra da un'altra, e lo switch lo inoltra di nuovo. I pacchetti Ethernet non hanno un contatore che li faccia scadere, quindi girano all'infinito, moltiplicandosi a ogni passaggio. In pochi secondi tutta la capacità della rete è occupata da copie dello stesso pacchetto, e il traffico normale non passa più.
Come si crea un loop in casa
Le cause più comuni sono banali:
- un cavo collegato tra due prese a muro della stessa stanza o di stanze diverse;
- i due capi di una bretella inseriti nello stesso switch;
- due switch collegati tra loro con due cavi, magari pensando di raddoppiare la velocità;
- un access point mesh collegato via cavo mentre il suo collegamento radio è ancora attivo, in sistemi che non gestiscono bene questa situazione;
- un adattatore powerline e un cavo che collegano gli stessi due punti.
Riconoscere un broadcast storm
I sintomi sono abbastanza tipici:
- la rete si blocca completamente, cablata e Wi-Fi, non solo un dispositivo;
- i led di attività dello switch lampeggiano in modo continuo e sincronizzato;
- il router o lo switch diventano lenti o irraggiungibili;
- il problema torna subito dopo un riavvio;
- staccare un cavo specifico fa tornare tutto normale all'istante.
La diagnosi più rapida è proprio quest'ultima: si scollegano i cavi dallo switch uno alla volta, osservando i led. Quando il lampeggio frenetico si ferma, si è trovato uno dei due capi dell'anello.
La protezione: Spanning Tree Protocol
Le reti professionali usano spesso collegamenti ridondanti di proposito, per avere un percorso di riserva. Per evitare gli anelli esiste lo Spanning Tree Protocol (STP), definito nello standard IEEE 802.1D, e la sua versione più rapida RSTP (802.1w). Gli switch che lo supportano si scambiano messaggi, scoprono gli anelli e mettono in blocco le porte necessarie per trasformare la rete in un albero. Se un collegamento si guasta, riattivano automaticamente quello di riserva.
| Tipo di switch | Protezione dai loop |
|---|---|
| Switch non gestito economico | Di solito nessuna |
| Alcuni switch non gestiti recenti | Rilevamento base dei loop, porta disattivata |
| Switch gestito o smart | STP o RSTP configurabili, spesso anche loop protection |
| Router con switch integrato | Variabile, da verificare nella documentazione |
Come proteggere la rete di casa
- Usa almeno uno switch con STP o rilevamento dei loop nel punto centrale della rete, dove arrivano i cavi delle stanze.
- Attiva RSTP sugli switch gestiti, se non lo è già, e verifica che tutti gli switch gestiti usino lo stesso protocollo.
- Etichetta prese e cavi, così è chiaro cosa si collega a cosa.
- Non collegare due switch con due cavi, a meno di configurare un'aggregazione di link (LACP) su entrambi.
- Scollega le prese a muro non usate dal patch panel, o lasciale su porte isolate, se in casa ci sono bambini piccoli.
Un caso tipico
Nel mio lavoro il caso più frequente è il sistema mesh. Si aggiunge un cavo tra due nodi per migliorare il backhaul, ma uno switch economico in mezzo e un'impostazione non aggiornata creano un percorso doppio, via cavo e via radio. La rete funziona per ore, poi si blocca a intermittenza. Aggiornare il firmware del mesh e sostituire lo switch con uno che gestisce i loop risolve il problema in modo definitivo.
In sintesi
- Un loop di rete fa circolare all'infinito i pacchetti broadcast e blocca tutta la rete.
- Basta un cavo tra due prese o una bretella con entrambi i capi nello stesso switch.
- Si riconosce dai led che lampeggiano senza sosta e dal blocco totale e ripetuto.
- STP e RSTP trovano gli anelli e bloccano le porte in eccesso.
- In casa conviene avere almeno uno switch centrale con protezione dai loop.
