Gestão de Sistemas e Redes

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1 Gestão de Sistemas e Redes Comutação em Redes Locais Paulo Coelho 005 Versão.0 Comutação em LANs Sumário Comutadores Store-and-Forward Comutação de circuitos vs Datagramas Bridges e segmentação de LANs

2 Redes Escaláveis Comutador Faz o forward dos pacotes da porta de entrada para a porta de saída Selecciona a porta baseando-se no endereço existente no cabeçalho do pacote T T STS- Portas entrada Vantagens Comutador T T STS- Portas saída Maior escalabilidade do que os meios partilhados (tolera atrasos) Suporta uma grande quantidade de nós (Largura de banda escalável) Source Routing 0 Switch Switch 0 Host A 0 0 Switch Host B 4

3 Comutação de Circuitos Virtuais Estabelecimento de conexão (fase de ligação e fim de conexão) Os pacotes seguintes seguem pelo mesmo circuito Modelo orientado à conexão (Connection oriented) Analogia: Chamada telefónica Cada comutador mantém uma tabela de VCs 5 0 Switch Host A Switch Switch 4 Host B 5 Comutação de Datagramas Não existe fase de estabelecimento de conexão Cada pacote é encaminhado independentemente Modelo não orientado à conexão (connectionless) Host D Analogia: sistema postal Cada comutador mantém uma tabela de encaminhamento 0 Switch Host C Host A Host E Host F Switch 0 Host G 0 Switch Host B Host H 6

4 Modelo de Circuitos Virtuais É necessário esperar o tempo de estabelecimento de conexão (round trip time delay) antes de se poder enviar o primeiro pacote de dados. Enquanto o pedido de conexão contém o endereço completo do nó de destino, cada pacote contém apenas um identificador (VCI), fazendo com que o overhead no cabeçalho dos pacotes seja pequeno. Se um comutador ou link numa conexão falha, a conexão é perdida sendo necesssário estabelecer outra. A fase de estabelecimento de conexão fornece uma oportunidade para reservar recursos. 7 Modelo de Datagramas Não existe atraso RTT para se poder estabelecer a conexão; um host pode começar a enviar dados assim que estiver pronto. O host de origem não tem forma de saber se a rede é capaz de distribuir o pacote. Uma vez que os pacotes são encaminhados independentemente, é possível contornar falhas que ocorram em links ou nós. Uma vez que cada pacote contém o endereço de destino, o overhead por pacote é superior. 8

5 Comutação de pacotes Comutação de pacotes Modo datagrama s/ ligação Circuitos virtuais c/ ligação Vantagens C. Virtuais Entrega ordenada Garantia de entrega Datagramas Flexibilidade Robustez Desvantagens É preciso enviar sempre o end. de origem (+ Overhead) 9 Bridges e LANs Extendidas As LANs têm limitações físicas (até 500m) Ligar duas ou mais LANs com uma bridge Estratégia store and forward Conexão no nível (Não adiciona cabeçalho aos pacotes) A B C Bridge Porta Porta X Y Z Comutador Ethernet = Bridge multi-porta 0

6 Bridges Só fazem o forward quando necessário Mantêm uma tabela de forwarding A B C Bridge Porta Porta X Y Z Host Porta A B C X Y Z Aprendem as entradas na tabela baseado no endereço de origem A Tabela é uma optimização; não necessita estar completa Faz sempre o forward de tramas de broadcast Segmentação de LANs Porquê segmentação de LANs? Isola o tráfego entre segmentos. Permite mais largura de banda por utilizador, criando dominios de colisão menores

7 Segmentação de LANs com bridges A segmentação permite ter menos utilizadores por segmento As bridges armazenam e depois fazem o forward das tramas baseado nos endereços de nível Aumenta os atrasos na rede Segmentação de LANs com routers Mais fácil de gerir, maior funcionalidade, multiplos caminhos activos Dominios de colisão menores Opera no nível e 4 4

8 Segmentação com comutadores Os comutadores eliminam o impacto das colisões através de microsegmentação Atrasos baixos e velocidades de comutação elevadas 5 Dois métodos de comutação O comutador verifica o endereço de destino e começa a transmitir de imediato A trama é recebida completamente e é verificado o CRC antes de ser feito o forward. 6

9 Algoritmo Spanning Tree Problema: loops A B B C B5 B D B7 K E F B G H As Bridges executam um algoritmo de spanning tree Selecciona quais as bridges que estão activas desenvolvido por Radia Perlman Especificação IEEE 80. I B6 B4 J 7 Visão geral sobre o Algoritmo Cada bridge tem um ID único (B, B, B, ) Selecciona a bridge com o menor ID como root Selecciona a bridge em cada LAN mais perto do root como bridge designada (usa o ID para desempatar) A Cada bridge encaminha as B tramas através da LAN B C para a qual é a bridge B5 D designada B B7 K E F B G H I B6 B4 J 8

10 Detalhes do Algoritmo As Bridges trocam mensagens de configuração O id da bridge que envia a mensagem O id do que a bridge que envia a mensagem pensa ser o root A distância (hops) desde a bridge que envia para o root Cada bridge guarda a melhor mensagem de configuração para cada porta Inicialmente, cada bridge pensa que é o root 9 Detalhes do Algoritmo (cont) Quando se apercebe que não é o root, pára de gerar mensagens de config Num estado normal, apenas o root gera mensagens de configuração Quando se apercebe que não é a bridge designada, para de enviar mensagens de config Num estado normal, apenas a bridge designada encaminha mensagens de configuração O Root continua periodicamente a enviar mensagens de config Se alguma bridge não receber mensagens de config após um determinado período, começa a gerar mensagens de config reclamando-se root 0

11 Limitações das Bridges Não são escaláveis O algoritmo spanning tree não é escalável Os broadcasts não são escaláveis Bibliografia de suporte Larry Peterson - Computer Networks Págs ; 5-4