Disciplina: Dispositivos de Rede II Professor: Jéferson Mendonça de Limas 4º Semestre Aula 03 Regras de Segmentação e Switches 2014/1 19/08/14 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) 3de 38
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. 4de 38
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 5de 38
Quantos domínios de Colisão e Broadcast podem ser encontrados na Figura abaixo? 6de 38
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. 7de 38
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. 8de 38
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. 9de 38
Regra Básica (Ethernet) 1 - Regra básica: a rede só pode conter, no máximo, 5 segmentos e 4 repetidores, em série 10de 38
Possui 4 repetidores e 5 segmentos para a comunicação de um PC do seg.1 ao seg. 5 Dica: a regra se aplica a maior distância entre dois PCs na rede 11de 38
A regra se aplica? 12de 38
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. 13de 38
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Regras Segmentação (Gigabit Ethernet) Regra muito simples: pode haver apenas um repetidor. 15de 38
16de 38 Switches
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. 17de 38
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. 18de 38
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