Redes de Telecomunicações

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1 Redes de Telecomunicações Mestrado em Engenharia Electrotécnica e e de Computadores 1º semestre 2009/2010

2 Capítulo 3 Redes Ethernet João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 69

3 Introdução A Ethernet foi inventada em 1973 tendo como objectivo interligar diferentes equipamentos, no âmbito das redes locais de computadores (LAN, Local Area Networks). A maior parte do tráfego de dados hoje em dia é gerado através de interfaces Ethernet. A popularidade da Ethernet deve-se ao baixo custo da tecnologia, tendo a preocupação de baixo custo estado sempre associada a todos os desenvolvimentos ulteriores. Um LAN ocupa normalmente uma área relativamente restrita, como seja parte de um edifício, um edifício ou um campus. Nos dias de hoje a aplicação de Ethernet alargou-se às redes metropolitanas (Metro Ethernet) e às redes de núcleo (Carrier Ethernet). João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 70

4 Arquitectura e Modelo OSI A Ethernet foi desenvolvida pelo Grupo de Trabalho IEEE802.3 no comité IEEE 802 responsável pelo desenvolvimento de normas para as redes locais e metropolitanas. OSI Rede Ligação de dados Fisica Ethernet LLC MAC Fisica MAC: Medium Access Control LLC: Logical Link Control A Ethernet inclui a camada física e a camada de ligação de dados do modelo OSI. A ligação de dados subdivide-se em MAC e LLC. A sub-camada LLC é responsável ela interface com as camadas superiores e pelo controlo de fluxo e de erros. A sub-camada MAC é responsável por controlar o acesso ao meio, assim como por garantir uma transmissão de informação sem erros. Organiza a sequência de bits recebida em tramas. A camada física tem a ver com o meio de transmissão/recepção de bits, com as propriedades eléctricas, ópticas e mecânicas, o tipo de fichas, etc. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 71

5 Papel da sub-camada MAC Em topologias de rede com meio partilhado é responsável pelo controlo de acesso ao meio entre várias estações usando por exemplo o protocolo CSMA/CD. Endereçamento MAC: O endereço MAC constitui o endereço físico de cada estação ligada à rede. Permite identificar a fonte e o destino das tramas. O endereço físico da maioria das estações está impresso na placa de rede da estação (NIC: Network Interface Card) Processamento da trama: Permite identificar os limites e o tipo de tramas. Detecção e correcção de erros: Usa códigos de redundância cíclica para detectar e corrigir erros. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 72

6 Endereço MAC (IEEE802.3) O endereço MAC IEEE802.3 é constituído por 6 octetos (48 bits) e apresenta a seguinte estrutura: I/G U/L 48 bits 46 bits I/G bit 0 = endereço individual, 1 = endereço de grupo U/L bit 0 = endereço universal 1 = endereço local O bit I/G é feito igual a 0 para indicar que a trama é destinada a uma estação individual (endereço unicast), ou igual a 1 quando a trama é destinada a uma grupo de estações (endereço de grupo). O endereço de grupo pode ser multicast (um grupo determinado), ou broadcast (todas a estações). O bit U/L indica se o endereço corresponde a um endereço indicado pelo IEEE (U/L=0), ou atribuído via software por uma organização (U/L=1). Normalmente os endereços MAC são representados em hexadecimal. Ex: Octeto Representação Binária Representação Hexadecimal B - 2E EE O número de endereços disponíveis é igual a 2 48 = João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 73

7 Como verificar o endereço MAC? Para verificar o endereço MAC de um computador: > ipconfig /all Fonte: Prof. Paulo Correia, TRC, Endereço MAC João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 74

8 Formato da Trama (IEEE 802.3) A Ethernet usa o formato da trama representado abaixo. Apesar da evolução da tecnologia a estrutura das tramas tem-se mantido inalterada octetos Preâmbulo S F D Endereço de destino Endereço de fonte Compri mento / Tipo Dados+ Enchimento (Pad) FCS Preâmbulo: sequência de 7 octetos ( ) que permite a sincronização do receptor, pois este opera em modo burst. SFD (StartofFrame): Padrão de 8 bits ( ) que indica o início da trama. Endereço de destino e endereço da fonte são campos com 6 octetos. Comprimento/tipo: sequência de 2 octetos que indica o comprimento, ou o tipo do campo de dados. FCS (Frame Check Sequence): Conjunto de 4 octetos que contem o valor do CRC calculado sobre todos os bits da trama com excepção do preâmbulo e SFD. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 75

9 Especificidades da trama O campo comprimento/tipo indica um valor entre 0 e (65 535). Se o valor desse campo estiver situado entre 0 e 1500 indica o comprimento do campo de dados. Se o seu valor estiver situado entre 1536 e representa o tipo do campo de dados. O parâmetro tipo é usado por exemplo para identificar as tramas de controlo MAC na operação de controlo de fluxo. O campo de dados é o único campo de dimensão variável( octetos). Se o número de octetos do campo de informação for inferior a 46, terão de ser inseridos octetos de enchimento até perfazer esse número. No campo de endereços o primeiro bit colocado a zero indica um endereço unicast (enviado para uma estação),enquanto este bit colocado a 1 indica multicast (grupo de estações). O número total de endereços unicast (ou multicast) é igual a 2 47 = Note-se que o espaço de endereços do IPV4 é igual a 2 32 = João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 76

10 Ethernet:Tipos Desde a publicação da norma IEEE em 1985 a Ethernet evolui desde um serviço half-duplex operando a 10 Mb/s, até a um serviço full-duplex operando a 10 Gb/s. Tipo Débito Modo Topologia CSMA/ CD Suporte Ethernet 10 Mb/s Halfduplex barramento Sim Par simétrico Fast- Ethernet 100 Mb/s Half e full duplex estrela Sim Par e fibra Gigabit- Ethernet 1 Gb/s Half e full duplex estrela Sim Par e fibra 10 Gigabit Ethernet 10 Gb/s Full duplex estrela Não Fibra 100 Gigabit Ethernet? 100 Gbit/s Full duplex? Não Fibra Half-duplex Full-duplex CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) Ethernet Comutada João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 77

11 Topologias das redes locais Bus: Anel: PC Cabo coaxial T coaxial Carga adaptada PC Estrela (Bus Lógico): Estrela : HUB Switch Trama João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 78

12 Topologias: Bus A transmissão é escutada por todas as estações. Cada estação é identificada através do seu endereço físico. A B C A B C A B C C C C A envia uma trama para C Não é endereçada a B: é ignorada A trama é copiada por C Como o meio é partilhado é necessário definir regras de acesso ao meio, para evitar que uma estação monopolize a rede e para regular a comunicação em presenças de colisões. Para controlar o acesso ao meio (MAC) em redes em bus usa-se o protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection). João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 79

13 CDMA e colisões Cada estação monitoriza a actividade do meio físico (Carrier Sence) e só transmite se o meio estiver livre. Todas as estações podem aceder ao meio (Multiple Access). Podem ocorrer colisões se houver duas estações a transmitir simultaneamente. Quando a colisão é detectada (Collision Detection), as estações esperam um tempo aleatório antes de retransmitir. L A B A B Trama gerada a t=0 Trama quase chegar a B (t=t-δ) Colisão detectada t=2t Ocorre uma colisão a t=t B B B A T t = 2 x T p = (2x L)/v, T t = N t (mínimo) /Db : Duração da trama T p = tempo de propagação (ida); L = distância máxima D b = débito binário; N t = Número de bits da trama Ethernet v = velocidade de propagação; N t (mínimo)= 64 x 8 = 512 bits A norma IEEE802.3 impõe para D b = 10 Mb/s um L = 2500 m D b = 100 Mb/s L = 250 m D b = 1 Gb/s L = 25 m!!! João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 80

14 Topologias: Anel Normalmente à topologia física em anel está associada uma topologia lógica também em anel. A C B C Uma das soluções para o controlo do acesso ao meio é a rede Token Ring. Periodicamente é enviado de estação para estação um testemunho (token). Uma estação só pode transmitir tramas na posse desse testemunho. Quando a estação não tem dados a transmitir limita-se a repeti-lo para a estação seguinte. No anel as tramas em circulação são retiradas pelo nó emissor. D A envia uma trama dirigida para C. A trama passa por B. Este nó ignora a trama. A D C Em C a trama é copiada. Esta continua a circular no anel até A onde é removida. C B C C João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 81

15 Topologias: Estrela A topologia em estrela usando um hub ou concentador, corresponde a uma topologia lógica em bus. HUB Rede com Hub: topologia lógica em bus Capacidade Total 100 Mb/s Um hub pode ser visto como um repetidor, com múltiplos portos de saída. O hub responsabiliza-se por regenerar o sinal recebido e retransmiti-lo para todos os outros portos. 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s Rede com switch : topologia lógica em estrela Os switches permitem implementar a Ethernet comutada e estender o modo de operação para full-duplex. Switch 100 Mb/s Capacidade Total N x 100 Mb/s Contrariamente aos hubs que só operam a nível da camada física, os switches operam a nível do MAC. 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 82

16 IEEE 802.3: Ethernet Comutada O elemento central é uma comutador (switch) Ethernet que envia os dados só para a estação de destino usando o endereço MAC. A rede pode transformar-se num conjunto de ligações ponto-a-ponto com uma topologia física em estrela em substituição do barramento clássico da Ethernet Rede Ethernet Comutada com dois níveis hierárquicos Switch JUNIPER Gigabit Ethernet switch Fast Ethernet switch Interfaces:10/100/1000 Base-T 100 Base-Fx/1000 Base X, 10 GbE João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 83

17 Funções de um Switch Ethernet Usa tabelas semelhantes às de encaminhamento mas apenas com base nos endereços de nível 2: aprende os endereços por observação das transmissões. Recebe tramas com um determinado endereço e realiza uma das seguintes funções: retransmissão (forwarding), difusão (flooding) e filtragem. Quando Z começar a transmitir a SAT aprende o endereço MAC address = Z, Port = 3 João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 84

18 Diagrama funcional de um switch O diagrama funcional de um switch inclui uma tabela de endereços ou SAT (Source Address Table), lógica de filtragem/retransmissão, lógica de aprendizagem associada com os portos. SAT Endereço Tabela de endereços Porto A cada entrada da tabela corresponde o endereço de uma estação e o porto do switch através do qual essa estação pode ser alcançada. A tabela de endereços pode ser preenchida automaticamente ou manualmente através do plano de gestão. Lógica de Aprendizagem Interface do porto Lógica de filtragem/retransmissão Lógica de Aprendizagem Interface do porto No modo de aprendizagem automática a lógica de aprendizagem examina o endereço fonte de todas a tramas que chegam ao switch. Quando este endereço não faz parte da tabela, essa lógica insere esse endereço na tabela, assim como o número do porto de entrada da trama no switch. Quando uma trama chega à interface de um porto a lógica de filtragem/retransmissão faz uso do endereço MAC e da SAT para decidir se a trama é difundida, retransmitida ou filtrada. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 85

19 Problema das malhas fechadas Nas redes com malhas fechadas tem-se o problema da tempestade de difusões (broadcast storm), que corresponde a ter-se uma trama que se replica exponencialmente na rede. Y Switch A X Z Switch C Switch B Admita-se que o endereço Z não está na SAT do switch A, e que a estação Y envia uma trama para Z. Deste modo o switch A vai difundir essa trama para todos os seus portos com excepção do porto de chegada. Os switchs B e C recebem essa trama e vão também difundi-la por todos os seus portos com excepção dos portos de chegada. Chega-se a uma situação com uma taxa de replicação da trama quase exponencial, que vai consumir quase todos os recursos de banda da rede. Outro problema com as malhas fechadas está no facto de uma estação poder ser alcançada através de percursos múltiplos o que é uma fonte de confusão para a lógica de transmissão e de aprendizagem. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 86

20 Spanning Tree Protocol Para garantir a ausência de malhas fechadas nas redes Ethernet usa-se o Spanning Tree Protocol (STP). A implementação do protocolo envolve duas etapas: a eleição do switch raiz (Root switch) e a convergência da topologia. O protocolo tem ainda possibilidade de detectar alterações na topologia e responder a essas alterações. A transmissão de informação de controlo entre os switches é realizada através de mensagens designadas BPDUs (Bridge Protocol Data Units). Campos presentes numa BPDU: identificador (ID) do switch, identificador da raiz (IDR), ID do porto, custo de caminho (C) até à raiz, e informação temporal. Débito Custo O custo de um caminho até à raiz corresponde à soma dos Custo custos de todas as ligações existentes entre o porto de um recomendados 10 Mb/s 100 switch e um porto da raiz. Como não é conveniente 100 Mb/s 18 encaminhar tráfego em ligações de baixa capacidade o custo de uma ligação deve ser inversamente proporcional 1 Gb/s 4 ao seu débito. 10 Gb/s 2 João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 87

21 Eleição da raiz Na primeira etapa é eleito como raiz o switch com o menor valor de ID e todos os outros são considerados switches designados. Para eleger a raiz todos os switches difundem BPDUs, anunciando o seu ID e fazendo o ID da raiz idêntico a esse ID. Se um switch detectar que o seu ID é superior ao do BPDU recebido, termina a suas emissões, limitando-se a difundir as tramas recebidas. No fim do processo só o nó raiz é que continua a emitir, sendo eleito raiz. 1ª fase IDR=S1, ID=S1 IDR=S1, ID=S1 2ª fase S1 IDR=S2, ID=S2 BS IDR=S2, ID=S2 IDR=S2, ID=S2 19 S3 IDR=S2, ID=S IDR=S1, ID=S1 BS2 19 IDR=S1, ID=S1 S1 4 4 IDR=S1, ID=S1 IDR=S1, ID=S1 19 IDR=S1, ID=S1 100 IDR=S1, ID=S1 19 S3 S4 100 S5 S4 100 S5 João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 88

22 Convergência de topologia A etapa de convergência inicia-se com o switch raiz difundindo tramas BPDUs, indicando um custo mínimo zero. Cada porto repete esta trama e adiciona o custo da sua ligação até à raiz. De entre os diferentes portos de um switch, aquele que receber a trama com o menor custo é considerado porto raiz. Este porto é colocado em estado de retransmissão e todos os outros em estado de bloqueio. Switch raiz Porto raiz Porto Bloqueado Switch designado IDR=S1, ID=S1, C=0 BS2 S IDR=S1, ID=S3, C=4 IDR=S1, ID=S1, C=0 Switch designado S3 S2 recebe uma BPDU através de três portos. Num porto a trama indica C=0, e nos outros C=4 e C=23. Por isso o primeiro porto é um porto raiz e os outros são bloqueados IDR=S1, ID=S2, C= IDR=S1, ID=S2, C=4 S4 Switch designado IDR=S1, ID=S5, C= S5 Switch designado Quando um switch recebe em dois portos tramas com idênticos custos, escolhe com porto raiz aquele que recebe a trama com menor ID. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 89

23 Convergência de topologia (II) Topologia convergida Switch raiz Estados dos portos de um switch: A 4 4 Estado BPDU Rx BPDU Tx Dados Rx Dados Tx Switch designado B C Desactivado Bloqueado Escuta Não Sim Sim Não Não Sim Não Não Não Não Não Não Aprendizagem Sim Sim Sim Não D Switch designado 100 E Switch designado Retransmissão Sim Sim Sim Sim -Porto raiz - Porto designado - Porto bloqueado O estado de escuta corresponde à fase de configuração e construção da spanning tree. É proporcionado um caminho bidireccional com uma topologia lógica em árvore entre a raiz e todos os swiches da rede, sem malhas fechadas. No estado bloqueado o porto continua a receber BPDUs. Este portos só impedem a tramas de serem retransmitidas. Quando um porto activo falha, pode ser necessário activar os portos bloqueados. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 90

24 Arquitectura detalhando a camada física Dentro da camada física a camada PCS, corresponde à sub-camada responsável por gerar a codificação apropriada para a transmissão no meio físico. No caso da Gbit Ethernet usa-se o código 8B10B, o que implica uma transmissão no meio a 1.25 Gbaud/s. A 10 Gigabit Ethernet usa o código 64B66B, conduzindo a Gbaud/s A sub-camada PMA é responsável pela transmissão, recepção, detecção de colisão, recuperação de relógio. A sub-camada PMD é responsável por definir as características ópticas do transceptor e MDI corresponde a um conector (ficha). João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 91

25 Exemplos de implementações IEEE Formato usado na designação: [Valor1] Base [Valor 2] Valor1 = Débito binário de transmissão: Ex: Mb/s Base = Baseband Mode: Transmissão em banda base Valor 2: Tipo de cabo usado (T: Twisted Pair, F, X: Fibra Óptica) Exemplos: 10 Mbit/s Ethernet 10BaseT: Usa pares entrançados UTP de categoria 3 ou 5; max distância = 100 m 10Base F: Usa fibra óptica multimodal 100 Mbit/s Ethernet (PCS: 4B5B) 100BaseT: Usa pares entrançados UTP de cat. 5; max distância = 100 m 100Base FX: Usa fibra óptica multimodal (62.5 μm) e LEDS; max distância = 2000 m Gigabit Ethernet (PCS: 8B10B) 1000BaseT: Usa pares entrançados UTP de cat. 5; max distância = 100 m 1000Base SX: Usa fibra óptica multimodal (62.5 μm) e LEDS; max distância = 275 m 1000Base Fx; Usa fibra óptica monomodal; max distância = 5000 m João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 92

26 Tipos de pares entrançados Unshielded Twisted Pair (UTP) - Usado em aplicações telefónicas, ethernet, vídeo, etc. - Mais barato e é fácil de instalar - Está sujeito a interferências electromagnéticas externas - Há vários tipos de cabos com diferentes diâmetros Exemplos: Categoria 5: Largura de banda disponível de 100 MHz. Usado na 10 Mb/s e 100 Mb/s Ethernet. Categoria 5e: Largura de banda disponível de 100 MHz. Usado a 100 Mb/s e 1 Gbit/s. Categoria 6: Largura de banda disponível de 250 MHz. Permite débitos de 1Gbit/s a distâncias maiores do que o 5e Shielded Twisted Pair (STP) - Existe uma camada metálica que reduz as interferências - Mais caro e mais difícil de manejar Categoria 7: Largura de banda disponível de 600 MHz. Permite débitos até 10Gbit/s, usando um cabo com quatro pares STP João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 93

27 Gigabit Ethernet A arquitectura da gigabit Ethernet é a seguinte: MAC 1Gb/s RS GMII PCS PMA PMD MDI PMD Fibra Códificador/Descodificador 8B10B Serializa/Des-serializa Recupera o relogio Transmissor Laser/ Receptor óptico Conector de fibra Normas gigabit Ethernet com fibras ópticas Tipo de Fibra 62.5 μm MMF 1000 BASE- SX (850 nm) Largura de banda (MHZ.km) 160 Alcance (metros) 2 a 220 Tipo de Fibra 62.5 μm MMF 1000 BASE- LX (1300 nm) Largura de banda (MHZ.km) Alcance (metros) RS:Reconsiliation Sublayer GMII: Gigabit Media Independent Interface PCS: Physical Coding Sublayer PMA: Physical Medium Attachment PMD: Physical Medium Dependent MDI: Medium Dependent Interface Outras normas 62.5 μm MMF 50 μm MMF a a μm MMF 50 μm MMF a a Base-ZX (1550 nm) SM ---até 100 km 1000Base-T ( pares de cobre) ---- máx 100 m 50 μm MMF 10 μm SMF 500 N/A 2 a 550 Não suportado 50 μm MMF 10 μm SMF 500 N/A 2 a a 5000 A norma 1000 Base T usa como meio de transmissão o UTP de cat. 5e João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 94

28 10 Gigabit Ethernet As versões actuais da Ethernet operam a 10 Mbit/s, 100 Mbit/s e 1 Gbit/s. 10 Gbit Ethernet (10GbE) é uma versão ultrarápida (10 Gbit/s), cuja primeira norma foi publicada em As aplicações da 10GbE são: curta distância (<100m ): interligação de equipamento de alta velocidade, e servers com volumes de disco elevados; distância intermédia (<3 km): interligação de edíficios e campus; longa distância (<10 km): redes metropolitanas, redes empresariais; ultra longa distância (até 80 km): redes dorsais (backbones). Arquitectura da 10 GbE Total de 72 bits 10GMII Relógio Gbit/s (3.125 Gbaud com 8B10B) MDI Canais ópticos em paralelo ou em série MAC 10Gb/s 32 linhas de dados+ 4 controlo PCS + PMA PMD ou Relógio João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 95

29 Camadas e interfaces do nível físico 10GMII (10-Gigabit Media Independent Interface) : interface normalizada entre a camada MAC e a camada física. Permite que a camada MAC trabalhe com diferentes implementações da camada física. PCS (Physical Coding Sublayer): responsável pela codificação/descodificação da informação proveniente da camada MAC. Há vários tipos de códigos que podem ser implementados: 64B66B, baralhamento (scrambling), PAM-5, etc. O PAM-5 é um código multi-nível usado na norma 1000-Base T. PMA (Physical Medium Attachment): responsável pela conversão série/paralelo e vice-versa. A sincronização dos relógios também é efectuada ao nível desta camada. PMD (Physical Medium Dependent): responsável pela transmissão do sinal. Têm-se diferentes dispositivos PMD de acordo com o meio de transmissão. MDI (Medium Dependent Interface): refere-se ao conector usado. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 96

30 Implementação a nível físico Há duas alternativas para implementar o 10GbE a nível físico: solução série e solução paralelo. A solução série divide-se em LAN PHY e WAN-PHY. A solução série baseia-se no uso de um canal físico operando a 10 Gbit/s. Na solução LAN PHY usa-se um débito binário de 10 Gb/s. Na solução WAN-PHY o sinal depois de codificado (64/66B) deverá ser compatível com o STM-64 (9.953 Gb/s). Para construir a trama SDH usa-se uma sub-camada entre a PCS e a PMA designada por WIN (WAN interface sub-layer. MUX Comando de laser Sinal Óptico 10 Gbit/s (sem codificação) Na solução paralelo há vários canais múltiplos, que podem ser implementados usando diferentes fibras, ou diferentes comprimentos de onda (WDM). Laser Fibras em paralelo WDM MUX Comando de laser 4 Lasers 4 Fibras Ópticas Comando 4 Lasers de laser 1 fibra óptica MUX WDM Débito binário por fibra 2.5 Gbit/s (sem codificação) Débito binário por fibra Gbit/s (sem codificação) João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 97

31 Propriedades das tecnologias usadas Na implementação série a operação emissão/recepção é relativamente simples e só requer um laser/receptor óptico. A principal desvantagem é que requer electrónica de alta velocidade e lasers com larguras de banda elevadas. Para reduzir a banda de transmissão requerida pode-se usar uma codificação PAM. Na solução paralelo a principal desvantagem é a necessidade de um módulo colector/distribuidor dos diferentes canais e a necessidade de requerer várias fontes/receptores ópticos. A electrónica e as fontes operam, contudo, a débitos mais baixos, o que implica custos mais baixos. As diferentes interfaces para a 10 GbE são as seguintes: Interface Meio Distância Fonte 10GBase-SX Fibra Multimodal m VCSEL, ou FP laser 10GBase-LX Fibra Monomodal ou multimodal 5-15 km VCSEL, FP ou DFB laser 10GBase-Ex Fibra Monomodal >40 km DFB laser 10GBase-Cx Par de cobre <20 m Tensão eléctrica João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 98

32 LAN virtual (VLAN) Uma LAN virtual (VLAN) consiste no agrupamento lógico de vários nós (dispositivos de rede), sobre uma determinada topologia física, de modo a criar a nível lógico uma nova rede com todas as funcionalidades de uma LAN. Vantagens: (1) Limita o tráfego de difusão a pequenos grupos melhorando o desempenho. Cada grupo passa a ter a sua própria spanning tree; (2) Aumenta a segurança e privacidade da rede, separando o tráfego pertencente a diferentes organizações/departamentos; (3) Facilita a gestão da rede na medida que permite ao administrador da rede organizar os utilizadores em grupos de modo a reflectir a estrutura da organização (departamentos, edifícios, etc.), de modo independente da topologia física. João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 99

33 VLANs agrupadas logicamente 1a 2a 4 1b 5 1d 3a VLAN1: Grupo de utilizadores que usam uma base de dados localizada em 1a VLAN2: Grupo de utilizadores que requerem acesso a uma mainframe 2a 1c 3b 2b VLAN3: Departamento com utilizadores em diferentes edifícios VLAN4,5: Departamentos com utilizadores no mesmo edifício João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 100

34 Etiqueta VLAN IEEE802.1Q Os switches capacitados para processar tramas VLAN devem ter possibilidade de segregar as tramas de acordo com a VLAN a que pertencem. Para tal é necessário adicionar uma etiqueta (tag) de 4 octetos, designada por etiqueta - Q (Q tag), a seguir ao campo de endereço fonte da trama octetos Preâmbulo S F D Endereço de destino Endereço de fonte Etiqueta VLAN IEEE802.Q Comprime nto / Tipo Dados+ Enchimento (Pad) FCS O campo de prioridade (Prio ) pode ser usado para implementar classes de serviço. O campo CFI (Canonical Format Indicator) não é usado. 2 2 octetos Identificador do protocolo VLAN (0x8100) Prio. 3 bits CFI 1 bit Indentificador de VLAN 12 bits > 1500 : tipo da trama Só permite suportar 4096 diferentes VLANs João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 101

35 IEEE 802.1ad Provider Bridges O protocolo Q suporta só 4096 diferentes VLANs. Esse número é demasiado limitado para poder ser usados pelos operadores públicos para oferecer serviços VLAN. De modo a responder a essa limitação e continuar a garantir a aplicação das VLANs Q em ambientes corporativos, foi adicionada uma outra etiqueta, dedicada aos service providers. Norma: IEEE 802.1ad Provider Briges João Pires Redes de Telecomunicações (09/10) 102