VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real

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1 ISSN T.I.S. São Carlos, v. 3, n. 3, p , set-dez 2014 Tecnologias, Infraestrutura e Software VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real Resumo: Este trabalho apresenta um objeto de aprendizagem e a utilização de Virtual Local Area Network (VLAN), que é uma tecnologia para a criação de redes virtuais dentro de uma única rede física, possibilitando separar setores de uma mesma empresa, reduzir tráfego em determinados seguimentos, melhorar o desempenho e a segurança da rede. O Objeto de Aprendizado é implementado por um video, contendo a apresentação dos conceitos, bem como instruções para a criação e configuração de VLANs em Ambiente Simulado e em Ambiente Real. Palavras Chave: VLAN, objeto de aprendizagem, rede virtual VLANs: Practical approach for creating and configuring in Simulated and Real Environment Abstract: This work presents a learning object and the use ofvirtual Local Area Network (VLAN) technology used to create virtual networks within a single physical network, making it possible to separate sections ofthe same company, reducing traffic in certain segments, improving performance and network security. The Learning Object is implemented by a video demonstrating concepts as well as instructions for creating and configuring VLANs in Simulated Environment and Real Environment. Keywords: VLAN, learning object, virtual network I. INTRODUÇÃO A utilização das redes de computadores cresce a cada dia, principalmente nas empresas devido à informatização que implantam sistemas de automação comercial e ou sistemas de informação. Juntamente com esses sistemas vem a rede, necessária para dar suporte e estrutura para seu funcionamento. Neste artigo serão apresentados conceitos sobre Virtual Local Area Network (VLAN), também comandos para sua criação e configuração. Um Objeto de Aprendizado em vídeo será elaborado com os assuntos aqui demostrados. A tecnologia de VLAN é utilizada para realizar a segmentação lógica dentro de uma única estrutura física. A criação de VLANs muitas vezes diminui o custo de instalação de uma estrutura, pois permite dividir essa estrutura em partes, não sendo necessário instalar diversas redes para cada segmento. As tecnologias digitais de informação e comunicação são importantes ferramentas disponíveis atualmente e, em virtude das suas constantes evoluções, elas propiciam não só transformações na sociedade, mas também desafios significativos na educação à distância. Com a expansão da internet e das tecnologias digitais, foram geradas novas formas de comunicação e as conexões, fazendo com que os estudantes apresentem maior autonomia, traçando seus próprios caminhos em busca de informações e conhecimentos (MORAN, 2007). Objeto de Aprendizagem (OA) é qualquer recurso digital que possa ser reutilizado para apoiar a aprendizagem. A principal característica dos Objetos de Aprendizagem é o reuso (WILEY, 2002). Segundo Braga, et al. (2012) os OA devem possuir características que proporcionem o reuso e aprendizagem. São elas: Habilidades didático-pedagógicas: capacidade de mostrar ao aluno o objetivo do aprendizado a que se propõe. Disponibilidade: deve ser armazenado e catalogado de maneira que possa ser facilmente encontrado. Acessibilidade: pode ser acessado por diferentes dispositivos e possuir versão adaptada para diferentes tipos de usuários. Precisão: apresentar resultados precisos e dentro do Departamento de Computação - Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Caixa Postal São Carlos SP Brasil Autor para correspondência: lucas.fo@uol.com.br, jander@dc.ufscar.br

2 esperado. Confiabilidade: não deve possuir nenhum defeito técnico de uso ou erros no conteúdo pedagógico apresentado por ele. Portabilidade: deve funcionar em diversos cenários como: diferentes sistemas operacionais, diferentes dispositivos de hardware (celular, notebook, etc.). Facilidade de instalação: se necessário, deve ser facilmente instalado nos dispositivos. Interoperabilidade: se necessário, deve exportar dados para diferentes tipos de sistemas e formatos. Usabilidade: deve ser de fácil utilização e estar de acordo com os padrões de usabilidade. II. VLAN VLAN é uma tecnologia presente em vários dispositivos que permite realizar a separação logica de uma rede em vários segmentos distintos. Para existir comunicação entres essas redes é necessário a utilização de algum dispositivo camada três do modelo OSI, esse podendo ser um Roteador ou Switch (layer 3) com as adequadas configurações para o roteamento entre as redes. Existem dois tipos de VLANs: estáticas e dinâmicas. As VLANs estáticas pertencem á atribuição baseada em portas. Um dispositivo conectado a uma determinada porta de um Switch é associado ao número de VLAN à qual esta porta se encontra configurado. No caso de alteração de pontos, o administrador de rede terá de modificar, de forma manual e associar a porta à VLAN que o dispositivo pertence (MADEIRA, 2006). As VLANs dinâmicas pertencem à atribuição baseada em endereço ethernet e atribuição baseada em protocolos. Fica sob a responsabilidade do administrador da rede fazer os registos de todos os endereços ethernet dos dispositivos, ou dos protocolos a serem usados primeiramente (MADEIRA, 2006). Segundo Tanenbaum (2003), existem três topologias de VLANs. São elas, atribuição por Porta, por endereço MAC e por protocolo ou endereço IP. Atribuição por Porta Nesse método as VLANs são criadas com a associação das portas do switch. Os dispositivos conectados a essas portas do equipamento fazem parte de uma mesma VLAN. Através de configurações nos switches ou roteadores é possível determinar que pacotes originados de uma determinada VLAN possam, ou não, ser encaminhados a outras VLANs. Formando assim dentro de uma rede local, redes virtuais (DUARTE, 2007). Figura 1. Switch com VLAN Uma mesma porta pode pertencer a duas ou mais VLANs, como é o caso da porta 52 na Figura 1. A porta 52 é quem faz a conexão dos vários segmentos de rede a outras redes. As portas do switch foram agrupadas de acordo com a seguinte distribuição de VLAN S: - VLAN-010: portas 01, 16 e 52 - VLAN-020: portas 33, 48 e 52 Dessa forma o tráfego das duas VLANs é enviado através da porta 52 para outro dispositivo como firewall, roteador ou outro switch. Se for necessário comunicação entre as VLANs será necessário utilizar um switch layer 3 que realizará o roteamento entres as VLANs utilizando a Interface VLAN conforme Figura 2. Figura 2. Switch layer 3, com VLAN Caso estejam em uso switches layer 2, só é possível realizar comunicação entre as VLANs com a utilização de um roteador, conforme ilustração dada pela Figura 3. Figura 3. Switch layer2 com roteador Atribuição por MAC VLANs baseadas em endereço ethernet são atribuídas por software de gerenciamento da rede. Quando um dispositivo ingressa na rede, o switch em que ele é conectado consulta um banco de dados no servidor de gerenciamento das VLANs, identificando a qual VLAN o dispositivo será associado (ZANCARON, 2007). Segundo Wykret (2009), os dispositivos associados à VLAN são definidos através do endereço de MAC ADDRESS. Um quadro trocado entre os dispositivos deve conter o MAC do receptor. O Switch verifica o MAC ADDRESS e associa a VLAN correspondente, conforme Tabela

3 VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real Tabela 1. VLAN baseada em MAC Atribuição por Protocolo ou endereço de IP O terceiro tipo de VLAN é o baseado em protocolo de nível superior, o campo de carga útil dos quadros recebidos são analisados e associados a uma determinada VLAN, de acordo com seu conteúdo. Este método interfere na independência das camadas, pois o conteúdo do campo de carga útil não diz respeito à camada enlace, esta não deveria estar examinando o conteúdo e nem tomar decisões baseadas nele (TANENBAUM, 2003). Conforme Zacaron (2007), esse modelo de atribuição possibilita gerar segmentos de rede usando diferentes tipos de protocolo. Possibilitando associar dispositivos que utilizam protocolos semelhantes dentro da rede. As topologias baseado em endereço MAC e a topologia baseado em Protocolo, minimizam o trabalho do administrador de rede, visto que todos os registos se encontram na tabela de base de dados do servidor ficando o switch responsável pela manutenção da sua tabela e associação da VLAN correspondente a cada dispositivo. A Tabela 2 mostra um exemplo de uma VLAN baseado em topologia por Protocolo. Na VLAN 1 o protocolo TCP/IP, na VLAN 2 o protocolo Apple Talk e na VLAN 3 o protocolo IPX. Tabela 2. VLAN baseada em protocolo Segundo Véstias (2010), em um único switch com VLAN é possível associar vários domínios de broadcast sendo necessária a configuração de apenas uma interface para a comunicação com o roteador. Isso gera um custo inferior ao das redes tradicionais, pois não necessita utilização da utilização de um switch para cada domínio de broadcast e não utiliza varias interfaces para comunicação com o roteador. 3. Criação de VLAN em switches Segundo Brito (2011), as VLANs possibilitam a criação de redes lógicas separadas, segmentando a rede em domínios lógicos distintos. Não possuem limitações físicas possibilitando a criação de dominós lógicos expansíveis em outros Switches. De acordo com o mesmo autor, essa versatilidade proporciona diversas maneira de organização na rede, proporcionando vantagens com o uso de VLANS. Entre elas: Controle de broadcast As VLANs proporcionam melhor gerenciamento de broadcast, pois criam domínios de broadcast separados, reduzindo o número de pacotes que circulam na rede (BARROS, 2007). Conforme Véstias (2010) os switches separam o broadcast de cada VLAN, diminuindo os efeitos prejudiciais. Segmentação da rede Segundo Barros (2007), essa tecnologia permite ao administrador da rede associar os dispositivos referentes ao mesmo grupo de trabalho ou departamento, mesmo estes estando fisicamente separados, proporcionando assim a segmentação logica da rede. Algumas empresas necessitam que alguns departamentos estejam associados em diferentes VLANs, com o objetivo de preservar informações restritas e confidenciais (HAFFERMANN, 2009). Flexibilidade e Mobilidade De acordo com Barros (2007), a estrutura lógica de uma VLAN independe da estrutura física, mas pode ser necessária alguma reconfiguração da VLAN dependendo da alteração física realizada. Independente de sua localização física um dispositivo pode ser associado a uma VLAN, com acesso a recursos pertencentes a seu domínio e restrição a recursos de outros domínios (VÉSTIAS, 2010). Redução de Custos Segundo Véstias (2010), em um único switch com VLAN é possível associar vários domínios de broadcast sendo necessária a configuração de apenas uma interface para a comunicação com o roteador. Isso gera um custo inferior ao das redes tradicionais, pois não necessita utilização da utilização de um switch para cada domínio de broadcast e não utiliza varias interfaces para comunicação com o roteador. 3. CRIAÇÃO DE VLAN EM SWITCHES A) Utilizando Cisco Packet Tracer Para a criação de VLANs em ambiente simulado foi utilizado o software Cisco Packtet Tracer (versão ), segue o detalhamento de cada etapa da criação no ambiente Virtual. Criação do Ambiente no Packet Tarcer 267

4 Figura 4. Criação Ambiente Nessa etapa foram inseridos todos os componentes da rede. Foi utilizado um switch CISCO C3560 layer 3, onde foi realizada as configurações das VLANs, utilizamos o cabo de par trançado para realizar a conexão com os computadores. As conexões foram realizadas conforme a Tabela 3. Tabela 3. Portas utilizadas switch cisco Configuração do switch Figura 5. Configuração Switch 268

5 VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real Nessa etapa foi realizada a configuração do switch, criada as VLANs, adicionadas as portas e configuradas a interface VLANs. Abrimos o switch e ss os comando na aba Command Line Interface (CLI). Comandos utilizados: Habilitar Roteamento no Switch Enable Configure terminal Ip routing Criar as VLANs Neste caso, utilizamos a topologia de atribuição por Porta para a criação das VLANs. Enable VLAN database VLAN 10 Exit VLAN 20 Adicionar as portas nas VLANs, conforme a Tabela 4. Tabela 4. VLAN por porta CISCO Switchport access VLAN20 Visualizar as VLANs com suas respectivas portas Do show VLAN brief Configurar Interface VLAN enable Configure terminal Interface VLAN 10 Ip address No shutdown Exit Interface VLAN 20 Ip address No shutdown Criar rota padrão para o roteador de saída ou firewall Ip route Visualizar as rotas Show ip route Enable Configure terminal Interface fastethernet 0/1 Switchport mode access Switchport access VLAN10 Exit Interface fastethernet 0/2 Switchport mode access Switchport access VLAN10 Exit Interface fastethernet 0/21 Switchport mode access Switchport access VLAN20 Exit Interface fastethernet 0/21 Switchport mode access Configurações nas estações Figura 6. Tabela roteamento Cisco 269

6 Figura 7. Configuração Estação Nessa etapa foi configurado os endereços de IP das Gateway para o IP configurado na interface VLAN do switch, estações conforme a VLANs que ela pertence, apontando o conforme Tabela 5. Tabela 5. Configuração endereço IP Teste de comunicação entre as VLANs Figura 8. Comunicação entre VLANs 270

7 VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real Nessa etapa foi demonstrada a comunicação entre as VLANs através do comando ping entre os membros das diferentes VLANs. B) Utilizando Switches HP Para a criação em Ambiente real foi utilizado quatro computadores e um switch HP G Switch (JD010A) layer 3 no qual foi realizada a configuração das VLANs. Criação do Ambiente Figura 9. Ambiente físico Nessa etapa foi montada uma sala com 4 computadores e o switch, conforme a Figura 9. As conexões dos computadores com o Switch foram realizadas conforme a Tabela 6. Tabela 6. Portas utilizadas switch HP Configuração do Switch Figura 10. Comunicação entre VLANs Nessa etapa foram criadas as VLANs no switch, adicionada as portas nas VLANs (2 computadores em cada) e configuradas as Interfaces VLANs. Para realizar essas configurações o switch pode ser acessado, via WEB através 271

8 do IP configurado em sua interface, via Telnet também pelo IP da interface ou ainda via console através de uma porta serial e um cabo próprio. Neste exemplo foi utilizado o acesso via Telnet. Comandos utilizados: Para acessar o switch Abrir o Prompt de comando no computador e executar telnet O ip , já estava configurado na interface VLAN1. Criar as VLANs Neste caso, utilizamos a topologia de atribuição por Porta para a criação das VLANs. SYSTEM-VIEW VLAN 10 VLAN 20 Adicionar as portas nas VLANs,conforme a Tabela 7. Tabela 7. VLAN por porta HP SYSTEM-VIEW interface Gigabitethernet 1/0/1 port link-type access port access VLAN 10 interface Gigabitethernet 1/0/2 port link-type access port access VLAN 10 interface Gigabitethernet 1/0/33 port link-type access port access VLAN 20 interface Gigabitethernet 1/0/34 port link-type access port access VLAN 20 Visualizar as VLANs com suas respectivas portas display VLAN all Configurar Interface VLAN SYSTEM-VIEW interface VLAN-interface 10 ip address interface VLAN-interface 20 ip address Criar rota padrão para o roteador de saída ou firewall ip route-static Visualizar as rotas display ip routing-table Configuração IP das estações Figura 11. Comunicação entre VLANs 272

9 VLANs: Abordagem Prática para Criação e Configuração em Ambiente Simulado e Ambiente Real Nessa etapa foi configurado o IP, mascara de rede, gateway deve ser o endereço de IP configurado na sua respectiva e DNS nas estações conforme os IP S configurados na Interface VLAN, conforme a Tabela 8. interface de cada VLAN, lembrado que o gateway da estação Tabela 8. Configuração endereço IP no windows Teste de comunicação entre as VLANs Figura 12. Comunicação entre VLANs Nessa etapa foi realizado o comando PING entre uma estação da VLAN010 para uma estação da VLAN020. IV. CONCLUSÃO Um Objeto de Aprendizado em vídeo foi criado, apresentando passo a passo os conceitos e configurações abordados nesse trabalho. Este OA foi disponibilizado para livre consulta, com restrição para sua utilização com fins comerciais. Também foi disponibilizada uma cópia em mídia para a UFSCar ficando essa responsável por sua correta disponibilização. Neste trabalho foi apresentado as configurações das VLANs baseadas em portas, de maneira estática, e como trabalho futuro poderá ser realizado um objeto de aprendizagem evidenciando que as configurações de VLANs podem ser realizadas de forma dinâmica, por MAC ADDRESS e protocolo. REFERÊNCIAS BARROS, O. S. Segurança de redes locais com a implementação de VLANs O caso da Universidade Jean Piaget de Cabo Verde, Universidade Jean Piaget de Cabo Verde, Santiago, Disponível em:< 964/138>. Acesso em: 20 out BRAGA, J. C. ; DOTTA, S. ; PIMENTEL, E. ; STRANSKY, B. Desafios para o Desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem Reutilizáveis e de Qualidade. In:. DesafIE - Workshop de Desafios da Computação aplicados à Educação, 2012, Curitiba. Anais do DesafIE Workshop de Desafios da Computação aplicados à Educação, Disponível em:< /2012/0025.pdf>. Acesso em: 10 jun BRITO, P. R. Implementação de uma VLAN O caso da Universidade Jean Piaget de Cabo Verde, Universidade Jean Piaget de Cabo Verde, Santiago, Disponível em: < Acesso em 10 Out DUARTE, F. S. Z. Núcleo IP de uma Bridge Ethernet Baseado em Lógica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Pontifícia Universidade Católica Do Rio Grande Do Sul, Rio Grande do Sul Disponivel em:< tede.pucrs.br/tde_arquivos /11/TDE T190629Z-872/Publico/ pdf>. Acesso em: 20 ago HAFFERMANN,L. Segmentação de Redes com VLAN. Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Paraná,

10 Disponivel em: < /~jamhour/rss/tccrss08a/leonardo%20haffermann %20-%20Artigo.pdf >. Acesso em: 21 jun MADEIRA, F. VLAN-Virtual Lan. Plugmasters Disponível em: < plugmasters.com.br/sys/materias/337/1/vlan%e2%80%93-virtual-lan>. Acesso em: 25 out MORAN, J. M. A educação que desejamos: novos desafios e como chegar lá. 2. ed Campinas, Sp: Papirus, TANENBAUM A. S. Redes De Computadores, 4. ed Amsterdam: Campus, Véstias, M. Redes Cisco para Profissionais, 4. ed Lisboa: FCA - Editora de informática, Lda WYKRET, T. F. Segmentação Virtual de Redes De Computadores Monografia apresentada no curso de Ciências da Computação na Universidade Federal de Lavras. Minas Gerais Disponível em: < /Segmentacao_Virtual_de_Redes_de_Computadores.pdf>. Acesso em: 15 ago WILEY, D.A. Connecting learning objects to instructional design theory: a definition, a metaphor, and a taxonomy. In: WILEY, D.A. (Ed.). The Instructional Use of Learning Objects: Online Version, Disponível em: < wiley.doc> Acessado em: 01 ago ZACARON, A. M. Utilizando Recursos De Switching Stp E Vlan Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Redes de Computadores e Comunicação de Dados (Departamento de Computação) Universidade Estadual de Londrina. Paraná Disponível em: < Acesso em: 22 out