19/08/14 1

Disciplina:Disciplina:Dispositivos de Rede II

Professor:Professor:Jéferson Mendonça de Limas

4º Semestre4º Semestre

Aula 03 – Regras de Segmentação e SwitchesAula 03 – Regras de Segmentação e Switches

2014/1

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Domínio de Colisão

Os domínios de colisão são os segmentos físicos conectados da rede onde podem ocorrer colisões. As colisões fazem com que a rede se

torne ineficiente.(ensinamentosdanet.blogspot.com)

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Domínio de Broadcast

Um domínio de broadcast é um segmento lógico de uma rede de computadores em que um computador ou qualquer outro dispositivo

conectado à rede é capaz de se comunicar com outro sem a necessidade de utilizar um

dispositivo de roteamento.

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Segmento de Rede

Um segmento de rede:

● é um comprimento de cabo● dispositivos podem ser conectados ao cabo● tem seu próprio e único endereço● tem um limite no seu comprimento e no número

de dispositivos que podem ser conectados a ele

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Quantos domínios de Colisão e Broadcast podem ser encontrados na Figura abaixo?

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Facilitando a Resolução

●Conceitos importantes sobre equipamentos de rede:● Hubs são ativos de rede de nível 1 que apenas repetem o sinal

em todas as portas formando apenas um único domínio de broadcast e de colisão;

● Bridges são dispositivos da camada 2 que segmentam duas redes locais formando domínios de colisão separados, assim, somente máquinas no mesmo segmento "competem" por acesso ao meio de transmissão. As pontes formam um único domínio de broadcast;

● Switches trabalham na camada de enlace e são capazes de segmentar quadros com base nos endereços MAC, formando assim, um domínio de colisão para cada uma de suas portas num único domínio de broadcast, assim como as bridges;

● Roteadores trabalham na camada de rede (nível 3) e, por padrão, são dispositivos capazes de "quebrar" domínios broadcast, encaminhando o tráfego específico e otimizando a utilização da banda.

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Pensando

1. Qual a função de um repetidor?

2. Qual as vantagens e desvantagens de usar repetidores?

3. Ao enviar uma mensagem do PC no segmento 1 ao um PC do segmento 2,

interligados por repetidores, somente estes dois Pcs visualizarão a Mensagem? Explique.

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Regras de Segmentação da Rede

● Não é possível ampliar o comprimento máximo de uma rede adicionando infinitos repetidores.

● Existem regras que limitam o uso deles.

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Regra Básica (Ethernet)

●1 - Regra básica: a rede só pode conter, no máximo, 5 segmentos e 4

repetidores, em série

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Dica: a regra se aplica a maior distância entre dois PCs na rede

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Possui 4 repetidores e 5 segmentos para a

comunicação de um PC do seg.1 ao seg. 5

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A regra se aplica?

Regras Segmentação (Fast Ethernet)

Existem duas classes de hubs Fast-Ethernet: classe I e classe II. A diferença reside no facto de os primeiros recuperarem o sinal para uma forma digital para o

retransmitir, enquanto os segundos apenas amplificam e reenviam o sinal recebido de forma analógica. Uma

vez que os hubs classe I introduzem um atraso superior (máx. 140 bits) aos classe II (máx. 92 bits), pode existir um único hub classe I entre qualquer par de máquinas

numa rede, mas podem existir dois hubs classe II.

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Regras Segmentação (Gigabit Ethernet)

Regra muito simples: pode haver apenas um repetidor.

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Switches

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O que é um Switch?

●Dispositivos que filtram e encaminham pacotes entre segmentos de redes locais.●Criam um circuito virtual entre dois dispositivos conectados, criando um canal dedicado para transferência dos dados.●Aumentam o desempenho da rede, já que deixam a comunicação sempre disponível, salvo quando dois ou mais computadores tentam acessar o mesmo dispositivo.●Criam microsegmentação (diminuem os domínios de colisão).●Encaminham quadros de broadcast.

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Diferença entre

●Com o Hub, existe um único domínio de colisão.● Um quadro enviado é propagado a todos

os hosts da rede

●Com o Switch cada porta é um domínio de colisão.● Um quadro enviado é direcionado somente

ao host de destino.

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Diferença de Hub e Switch

● Rede com Hub

Diferença de Hub e Switch

● Rede com Switch

Operações Básicas de um Switch

● Comutar Quadro de Dados

– Recebe os quadros de dados em uma interface, seleciona a porta correta e encaminha o quadro de dados para o destino.

● Manter as operações do Switch

– Os switchs criam e mantêm uma tabela de encaminhamento. Constroem e mantém uma topologia sem loops na rede local.

Switchs no Modelo OSI

Tipos de Switch

● Gerenciável

– Tem uma interface que permite ao administrador de rede realizar configurações via software

● Não-Gerenciável

– Não possui uma interface de gerência. Quando possui configurações a serem feitas estas serão manuais. (Através de jumpers)

Interfaces Gerenciáveis de Switchs

Funcionamento dos Switchs

● Mapeia os endereços dos nós que residem em cada segmento de rede e permite a passagem somente do tráfego necessário.

● Aprende quais hosts estão em cada uma de suas portas.

● Examina o tráfego de entrada, deduz os endereços MAC e cria uma tabela de endereçamento para cada uma de suas portas.

● Quando recebe um pacote ele determina o destino e a origem, encaminhando corretamente o pacote, bloqueando o acesso deste a outra rede se a origem e destino estiverem no mesmo segmento.

Métodos de encaminhamentos

● Existem quatro métodos:

– Store-and-Forward

– Cut-Through

– Fragment Free

– Adaptative Cut-Through

Método: Store-and-Forward

● Faz a verificação do pacote antes de enviá-lo ao destino, guardando cada pacote no buffer.

● Método que permite identificar erros e evitar que se propaguem pela rede.

● Com o pacote no buffer é verificado o CRC e o tamanho do quadro.

● Se o CRC estiver errado ou o quadro for muito pequeno ou grande demais o quadro é descartado. (Tamanho quadro ethernet de 64 a 1518 bytes)

● Este método assegura operações sem erros e aumenta a confiabilidade da rede.

● O Tempo gasto para verificação do pacote aumenta a latência da rede. Quanto maior o pacote maior a latência.

● Uso em redes onde a verificação de erros e um bom throughtput são desejáveis.

Método: Cut-Through

● Criados para reduzir a latência.

● Analisam apenas os 6 primeiros bytes de dados do pacote, onde está o endereço de destino.

● Assim realizam rapidamente o encaminhamento.

● Ele não detecta pacotes corrompidos por colisões (conhecidos como runts) e nem erros de CRC.

● Quanto maior o número de colisões, maior a largura de banda gasta com encaminhamento de pacotes corrompidos.

● Comutação simétrica: tanto a porta de origem quanto a de destino precisam operar na mesma taxa de bits, a fim de manter a integridade dos pacotes.

Método: Fragment Free

● Projetado para eliminar o problema de encaminhamento de pacotes corrompidos.

● Lê os primeiros 64 bytes do pacote (Cabeçalho), garantindo assim que o quadro tenha pelo menos o tamanho mínimo.

● Inicia o envio antes mesmo que todo o quadro de dados e checksum sejam lidos.

● Assim assegura que pacotes corrompidos por colisão (runts) sejam enviados pela rede.

● Verifica a confiabilidade das informações de endereçamento e do protocolo LLC, para garantir que o destino e o tratamento dos dados estejam corretos.

Métodos Informações

● O método rápido é o Cut-Through

● O método mais eficiente é o Fragment Free

● O método mais confiável é o Store-and-Forward

– Usa melhor a banda da rede, permite que as portas trabalhem em diferentes velocidades.

Método: Adaptative Cut-Through

● Switchs Híbridos, suportam os métodos store-and-forward e cut-through.

● Qualquer um dos modos pode ser ativado pelo gerente da rede, ou o switch, pode ser inteligente o bastante para escolher um dos métodos, baseado no número de quadros com erro que estão trafegando na rede.

● Quando o número de quadros com erro se eleva ele muda do modo cut-through para store-and-forward, voltando para o anterior assim que a rede se normalizar.

Métodos Informações

● O método rápido é o Cut-Through

● O método mais eficiente é o Fragment Free

● O método mais confiável é o Store-and-Forward

– Usa melhor a banda da rede, permite que as portas trabalhem em diferentes velocidades.

Classificação de Switchs quanto a camada do modelo OSI

● Os switchs podem ser:

– De Nível 2 (Layer 2)

– De Nível 3 (Layer 3)

Switchs Layer 2

● Atuam somente na Camada 2 do Modelo OSI.

● Permite comunicação baseada somente em endereços MAC.

● Não filtram broadcast e multicast.

● Funcionam como bridges multiportas.

● Principal função: dividir a rede em multiplos domínios de colisão.

● Possibilitam múltiplas comunicações simultâneas.

Switchs Layer 3

● Possui as mesmas funções que uma switch de camada 2 e mais algumas funções de roteamento (Camada de rede).

● Geralmente possuem maior velocidade e processamento que os de camada 2, o roteamento é realizado em nível de hardware.

● Determinam o caminho baseados no cabeçalho da camada 3(IP), realizam validação do cabeçalho por checksum e possuem suporte a protocolos de roteamento tradicionais (RIP, OSPF, etc).

● Permitem a definição de redes virtuais (VLANs) e a comunicação entre diversas VLANs sem a necessidade de um roteador externo.

Switchs Layer 3

● Utiliza-se estes switchs em segmentação de redes LAN muito grandes, onde os switchs de camada 2 provocaria uma perda de performance e eficiência, devido a quandidade de broadcast e multicast.

● A pouco tempo no mercado os Switchs Layer 4 muitas vezes chamados de Layer 3+ (Layer 3 Plus).

– Incorporam as funcionalidades de um switch nível 3 e mais a capacidade de se implementar aplicação de políticas e filtros a partir de informações da camada 4, como portas UDP e TCP.

Partes do Switch

● Backplane

– Barramento Interno Switch, a velocidade varia de acordo com cada equipamento

– A largura de banda agregada dos servidores e hosts não pode ultrapassar a do backplane.

● Memória CAM

– Armazena em uma tabela a porta e o endereço MAC. Também conhecidada como SAT (Source Address Table).

● Buffer (Cache)

– Armazena temporariamente os pacotes, antes de transmiti-los ao destino.

Características a se Considerar na Compra de um Switch

● Método de Operação (cut-through / Store-and-Forward)

● Suporte a VLANs

● Suporte a VLAN Trunk

● Método de Segmentação (Layer 2 ou 3)

● Número Máximo de VLANs

● Capacidade do Backplane

● Capacidade de Aprendizagem de Endereços MAC

● Número de Portas

● Suporte ao protocolo Spanning Tree

● Implementação de Controle de Broadcast, Filtros Multicast, Controle de Fluxo, Filtros de protocolo

● Capacidade de empilhamento

● Suporte a definição de QoS

● Suporte a Link Agregation