Artigo VLan

7/31/2019 Artigo VLan

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Uso de Virtual Lan (VLAN) para a disponibilidade em uma Rede de Campus

Edson Rodrigues da Silva Jnior.Curso de Redes e Segurana de Sistemas

Pontifcia Universidade Catlica do Paran

Curitiba, Fevereiro de 2010.

Resumo

Com a crescente utilizao das redes de computadores e as interconexes de vrias redes

locais (LAN), interatividade e recursos disponveis, surgem necessidade de organizao,

controle, performance e uma melhor gerncia nos meios de comunicao e de trfego. As

redes de campus oferecem maneiras simples e fceis de escalabilidade com o mnimo de

interferncia nas implantaes dos projetos de redes. Esse estudo mostra como o uso de

Redes Locais Virtuais (VLAN) possibilita a criao de vrias redes em nico segmento fsico

presente.


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1. Redes de Campus.Um campus um prdio ou conjunto de prdios conectados a rede de uma empresaformada por vrias LANs, sendo tambm definido como uma empresa ou parte de uma

empresa contida em uma rea geogrfica fixa.A principal caracterstica de um ambiente de campus que a empresa possui redes

conectadas entre si atravs de cabos fsicos, que em geral usam tecnologias de LAN, taiscomo Ethernet, Token Ring (j em desuso) e o FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

A Figura 1-1 mostra uma rede de campus de exemplo.

Figura1 - Uma rede de campus comum.

Os administradores de redes quando elaboram projetos de instalao em campus,devem usar meios de trfego de forma efetiva, eficiente e conectividades mais velozes. Paraalcanar esta meta, o mesmo dever compreender, implementar e gerenciar o fluxo de trfegode toda a sua rede.

No comeo, as redes de campus eram formadas por uma nica rede local, na qual osnovos usurios eram conectados devido s limitaes de distncia. Em geral, as redes decampus ficavam restritas a um nico prdio ou a vrios prdios prximos fisicamente. A LANera uma rede fsica que conectava os dispositivos. No caso da Ethernet, todos os dispositivoscompartilhavam o half-duplex de 10 Mbps disponvel. Devido ao esquema CSMA/CD

(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) usado pela Ethernet, toda a LAN eraconsiderada um domnio de coliso.

Devido s restries da rede Ethernet os usurios eram conectados fisicamente a umnico dispositivo de acesso para minimizar o nmero de pontos no backbone. Embora os hubstenham alcanado este requisito e se tornado os dispositivos padres para os acessos mltiplos rede, o rpido aumento na demanda dos usurios teve um forte impacto sobre o desempenhoda rede.

1.1Domnio de coliso em uma Rede de Campus Tradicional.Um dos grandes problemas enfrentados pelos administradores de redes era a

disponibilidade de uma rede de campus, quando ela se encontra em um domnio de coliso,pois, os quadros que so direcionados entre computadores distintos em numa mesma LAN,todos os outros dispositivos conectados na rede sero visveis. Para resolver foram criadas as


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bridges (pontes), que limitavam os domnios de coliso, redirecionando pela Camada 2 doModelo OSI. Karen Webb [1] define como:

Um domnio de coliso formado por todos osdispositivos que possam ver ou estar envolvidos em umacoliso. Um dispositivo da Camada 2, como uma bridge ouum switch,limita um domnio de coliso. Um domnio decoliso diferente de um domnio de broadcast. Umdomnio de broadcast formado por todos os dispositivosque podem ver o broadcast. Um dispositivo da Camada 3,como um roteador,limita um domnio de broadcast. Pordefault, portas de bridge tradicionais criam domnios decoliso separados, mas participam de um mesmo domniode broadcast..(Webb, 2003)

No entanto, como as bridges lem apenas o endereo MAC no quadro, o broadcastcontinua inundando a rede com quadros inteis que podero limitar a largura de banda damesma, os roteadores trabalham na camada 3 do modelo OSI, e isso limita a propagao debroadcast de uma rede para outra, e que pode tomar decises inteligentes no que se refere aofluxo de informaes que se destina a uma sub-rede.

Figura 2 -A solicitao MAC passada de bridge para bridge at chegar ao servidor.

No exemplo acima, o pacote IP ARP (Address Resolution Protocol) que solicita oendereo MAC de destino propagando em todos os hosts da rede, a fim de encontrar oendereo IP do mesmo, inunda a sub-rede para fazer com que o dispositivo responda aobroadcast. Como a rede vai aumentando, o trfego de broadcast tambm aumentar e isso far

com que a largura de banda disponvel reduza. E no somente em rede broadcast que issoacontece; em redes multicast tambm ocorre devido ao aumento de transmisso e do tipo deaplicao de dados em um nmero especfico de usurios.

1.3Uma soluo: a localizao de trfego.Para solucionar o problema mencionado, existem duas opes para conter a propagao de

broadcast em uma LAN com redes comutadas.

Criao de vrias sub-redes usando o roteador: possvel que com a criao de sub-redes dentro dos roteadores, o trfego de broadcast no passar, mas criar um gargalo

na rede, pois os switches processam milhes de pacotes por segundo, enquanto queroteadores fazem centenas de milhares de pacotes por segundo, alm de fazer oprocesso de comutao tanto na camada 2 como na camada 3.


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Usando LAN Virtual (VLAN): como o nome j diz, a criao de redes virtuais emum nico dispositivo fsico, com o intuito de filtrar o domnio de broadcast dentro deuma sub-rede no meio fsico e separar o fluxo de trfego.

A VLAN possui caractersticas que so:

Os dispositivos so membros de um nico domnio de broadcast: uma estao stransmite broadcast a seu prprio domnio.

Uma VLAN tem nmero de portas de um switch: como as estaes pertencem a umaVLAN, elas estaro associadas a uma porta no switch, como tambm podem participaratravs do MAC da estao.

As VLANs fazem a conteno de trfego: em uma rede que possui V-LAN, todo otrfego de dados, incluindo broadcast e multicast ser limitado dentro dessa rede,sendo ela roteada em um processo de Camada 3.

Segurana: alm do que mencionado acima, essa limitao permitir mais controle nosacessos internos a essa rede, inclusive, checando se dentro da mesma h algumdispositivo que exceda a largura de banda disponvel.

Nivelamento na carga de acesso: Usando a VLAN de forma inteligente, o processo deroteamento permitir melhores acessos a rotas de destino.

1.4A regra 80/20 e 20/80 como forma de controle na rede.Atualmente, as aplicaes esto necessitando de mais recursos provenientes (se no

diretamente) ao backbone. Essas aplicaes que incluem, Voz Sobre IP (VoIP), programas devideoconferncia e eventos transmitidos ao vivo vem ganhando notoriedade. Anterior a esteevento, as redes eram regidas por duas regras: a regra 80/20 e a regra 20/80.

A Regra 80/20: no incio, o ambiente de rede era constitudo de redes segmentas nomesmo local onde ficavam os servidores que tinham mais acessos, e isso minimizava acarga no backbone da rede, pois o acesso limitava a um nico local devidamenteplanejado, deixando 80% do acesso a rede local e 20% ao backbone. No havia anecessidade de acrscimo de switch e hubs para um melhor desempenho na rede.

A nova regra 20/80: o efeito contrrio da anterior. Parte dos acessos ser de 20% emredes locais e 80 % no backbone. Com o surgimento de aplicaes com base na Web ocomputador passa a ser tanto receptor quanto alimentador de informaes, e isso gera

uma grande quantidade de trfego vindo de todos os nveis de rede e sub-rede, semque os usurios precisem saber de onde os dados esto localizados. Comoconseqncia da consolidao dos servidores centrais, o trfego de dados passa a serpelo backbone.

2. VLAN ponto-a-ponto e VLAN local.Numa definio bsica, existem dois mtodos de limites de uma VLAN que so VLANponto-a-ponto e VLAN local. Vamos a elas.

VLAN ponto-a-ponto: A principal caracterstica que h um agrupamento dedispositivos na rede baseado em algo comum, como por exemplo, o uso de umservidor, setor ou um departamento, que permita a manuteno de 80 % em redelocal.


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Figura 3. VLANs ponto-a-ponto.

VLAN local: com a centralizao de recursos, uma V-LAN local tem como basenos limites geogrficos, e isso permite uma melhor consistncia no gerenciamentode recursos em comum.

Figura 4 - VLANs Locais ou geogrficas.

2.1 Identificao de VLANs e tipos de enlace.

Em um ambiente Ethernet, os switches permitem que vrias VLANs possam estar emum mesmo switch, e so capazes de transportar trfegos de diferentes VLANs. Por isso, aEthernet no permite uma identificao, pois a informao j est includa no pacote. Numarede de campus, a associao de usurios a grupos de VLANs permite ser direcionada para aporta certa. Como essa identificao foi desenvolvida para comunicaes entre switches, oswitch identifica no cabealho e decidir se faz o broadcast ou faz outra informao paraoutras portas da mesma VLAN.

Num ambiente de switch, existem dois tipos de enlace: de acesso e de tronco. No

enlace de acesso existe uma nica VLAN, a qual chamada de VLAN nativa. Esse tipo deenlace restritivo, pois no recebe nenhuma informao de outra VLAN a no ser que tenha


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acesso a um roteador. No enlace de tronco configurado para receber mais VLANs etransporta VLANs entre dispositivos.

Segundo Karen Webb, alguns enlaces so considerados hbridos, ou seja, elas so ao

mesmo tempo um enlace de tronco e um enlace de acesso... , ainda segundo Karen... Se o

quadro recebido for etiquetado, ele ser associado aquela VLAN que for igual ao campoVLAN_ID da etiqueta do quadro, se o quadro recebido no for etiquetado, ele ser associadoao PVID (Port VLAN).

3. VLAN Trunking Protocol (VTP).Para um melhor gerenciamento na rede de campus, a CISCO* criou o VTP (VLAN

Trunking), que consiste de mensagens que usam quadros de tronco da Camada 2 paraadicionar, excluir e renomear de VLANs, sendo que, alm disso, o VTP mantm aconsistncia na rede.

O VTP reduz o surgimento de inconsistncias nas alteraes, pois as VLANs podem se

fundir quando h nomes duplicados e quando o mapeamento da rede local modificado (porexemplo, do Ethernet para FDDI.) O VTP tem quatro vantagens:

Rastreamento e monitoramento; Consistncia da configurao; Esquema de mapeamento atravessando backbones de cabeamento misto; Anncio dinmico de VLANs acrescentados rede; Configurao Plug-and-Play ** .

No domnio de uma VTP, um switch pode ser configurado para apenas um domnioVTP como tambm ser formado por mais de um dispositivo conectado. Isso facilita ogerenciamento e permite que o switch receba ou no informaes de uma VTP. A esse feito chamado modo transparente. Na adio de uma ou mais VLANs, os switches servidores e/ouclientes deve estar preparados para receber o trfego no protocolo 802.10.

3.1Modos de operao VTP.

Nos switches da famlia Catalisty da CISCO, pode ser realizado dois modos de VTP emuma rede de campus:

Switch modo Server: no modo server, pode ser criado,alterado e excludo qualquerVLAN em todo o domnio VTP. Os servidores VTP se encarregam de atualizar e desincronizar qualquer alterao para outros switches do mesmo domnio.

Switch modo Client: no modo client, no se pode criar, alterar e nem excluir VLANsde um client VTP.

Switch modo transparent: nesse modo, os switches no participam do VTP. Noanuncia e nem compartilha a informao na VLAN em anncios recebidos, noentanto, na verso 2 do VTP, as informaes so encaminhadas para as suas portas-tronco.

*O nome Cisco provm da palavra reduzida de So Francisco; o nome cisco Systems (com o "c" minsculo)continuou a ser usado pela comunidade de engenharia mesmo aps o nome oficial da companhia ser alteradooficialmente para Cisco Systems, Inc.

Fonte: Wikipdia (http://www.wikipedia.org).** O mtodo Plug-and-Play permite que os dispositivos que so conectados aos equipamentos, sejam reconhecidossem a necessidade ou interferncia mnima do usurio.
http://www.wikipedia.org/http://www.wikipedia.org/http://www.wikipedia.org/http://www.wikipedia.org/


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Tabela 1Relao dos modos de switch.

Switch ModoServer.

Switch ModoClient.

Switch ModoTransparent.(verso 1). *

Criar e/oualterar VLAN.

Sim No No participa.

Excluso deVLAN.

Sim No No participa.

Atualizao esincronizao

de VLAN.

Sim Sim No participa.

* Na verso 1, O Switch opera sem participao da VLAN, na verso 2 as atualizaes soenviadas na portas-tronco.

Nos anncios VTP, os parmetros de reconhecimento das VLANs so enviados paraos endereos multicast, mas no encaminhados pelas bridges normais. Com as informaesadquiridas, qualquer dispositivo que pertena no mesmo domnio saber quais asconfiguraes necessrias para a conectividade.

Nesses anncios existem dois tipos de mensagens: as requisies que pedem

informaes no momento de inicializao e as respostas dos servidores. A informao chega forma de mensagens com os anncios embutidos no quadro.

4. Poda VTP (VTP prunning).

A poda VTP (ou VTP prunning) um recurso para aumentar a largura de banda numarede. A principal caracterstica a limitao da retransmisso de broadcast, multicast e unicastque no pertencem a VLAN configurada na rede. Nas figuras 5 e 6 mostram como ocorrenuma rede de switches com e sem a poda VTP.


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Figura 5Rede de switches sem ativao da poda VTP.

Nesta figura, vemos que a propagao de broadcast ir afetar a todos os switches nos quais apoda VTP no est ativada. Como conseqncia, haver retransmisso de broadcast na rede,

ocasionando gargalos no trfego.

Figura 6Rede de switches com ativao da poda.

Agora, com a ativao mostrada nesta figura, o host A, quando envia o broadcast at o host B,s ser retransmitido atravs do switch 01,02 e switch 04, enquanto os switches 03,05 e 06estar limitado a somente dentro de seu domnio VLAN.

5.Concluso.

As leituras e anlises dos assuntos tratados nos mostram que o trabalho de umadministrador de redes vai alm de um simples conceito. necessrio enxergar aaplicabilidade das coisas e fazer com que elas sejam eficazes. Concluir um estudo instigar aimaginao para uma nova descoberta.

Sendo assim, pode-se concluir que ao projetar uma VLAN numa rede decampus, o administrador de rede ter facilidades na escalabilidade, e maior controle nas falhase no fluxo de dados.


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6. Referncia Bibliogrfica.

[1]Webb, KarenConstruindo Redes CISCO usando comutao multicamadas. TraduoFlavia Barktevivius Cruz, Pearson Education do Brasil, 2003. Ttulo original: Building Cisco

multilayer switched networks. ISBN 85.346.150-2

Acesso ao sitehttp://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.html no dia 10de fevereirode2010, s 14:45.
http://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.htmlhttp://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.htmlhttp://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.htmlhttp://www.cisco.com/web/about/ac50/ac47/2.html

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