CST em Redes de CST em Redes de ComputadoresComputadores

Dispositivos de Rede IDispositivos de Rede I

Aula 03 – Básico de SwitchesAula 03 – Básico de Switches

Prof: Jéferson Mendonça de Limas

●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.

O que é um Switch?

●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.

Diferença de Funicionamento entre

Rede funcionando com Hub

Rede funcionando com Swtich

● 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.

Operações Básicas de um Switch

Classificação Equipamentos no Modelo OSI

● 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)

Tipos de Switch / Método de Manutenção

Interfaces Switchs Gerenciáveis

● 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.

Funionamento dos Switches

● Existem quatro métodos:

– Store-and-Forward

– Cut-Through

– Fragment Free

– Adaptative Cut-Through

Métodos de Encaminhamento

● 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: Store-and-Forward

● 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: Cut-Through

● 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.

Método: Fragment Free

● 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.

Principais diferenças nos Métodos

● 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.

Método: Adaptative Cut-Through

● Os switchs podem ser:

– De Nível 2 (Layer 2)

– De Nível 3 (Layer 3)

Classificação quanto funcionalidades do Modelo OSI

● 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.

Switches Layer 2

● 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.

Switches 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.

Switches Layer 3

● 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.

Principais Partes 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

Principais Características a verificar na hora da escolha de um Switch

Trabalhando com Modelo de Camadas

Trabalhando com Modelo de Camadas

Trabalhando com Modelo de Camadas

Linha Cisco

Atividade

● Você foi contratado para realizar o projeto de uma rede de computadores de uma empresa com 500 funcionários, sendo que cada um dele possui um micro-computador em seu espaço de trabalho. Monte um pequeno esboço da rede e defina que equipamentos devem ser adquiridos na empresa para garantir o bom funcionamento da rede como um todo.

Tira Dúvidas

Instituto Federal Catarinense - Campus Avançado Sombrio

Av. Prefeito Francisco Lummertz Júnior, 930Bairro Januária - Sombrio/SC - CEP 88960-000

Telefones: (48) 3533-4001 | 3533-2712