Fundamentos de Redes de Computadoresprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/Aula6.pdfCamada 2 do modelo OSI ... São Plug-and-Play Fund. Redes de Computadores. Bridges Transparentes

Elementos de Redes Locais

Fundamentos de Redes de Computadores

Contexto

• Implementação física de uma rede de computadores é feita

com o auxílio de equipamentos de interconexão (repetidores,

hubs, pontos (bridges), comutadores (switches) e roteadores.

• O uso de um ou outro equipamento depende de alguns

fatores, como o emprego ou não de full-duplex, a

necessidade ou não de se definir sub-redes, distância

máxima entre duas estações, segurança da informação e a

definição de domínios de colisão e de broadcast (difusão).

• Cada um dos elementos acima será descrito com mais

detalhes a seguir.

Fund. Redes de Computadores

Equipamentos de Interconexão de redes

• Repetidores

• Hubs

• Bridges (Pontes)

• Switches

• Roteadores


Repetidor, hub Camada 1

Bridge, switch Camada 2

Roteador Camada 3

Elementos Presentes em Cada Camada OSI


Repetidores

As funções de um repetidor em uma rede local (LAN) são :

Conectar dois segmentos de rede, amplificando e regenerando

sinais elétricos – atua na camada 1 (física).

Utilizado para contornar as limitações de distância em um segmento

de rede (aumentar a distância máxima entre duas estações).

Ao ligar dois segmentos de rede, o repetidor introduz um atraso na

propagação dos sinais elétricos.

Como atua no nível físico, um repetido não tem noção de quadro

(frame) e é transparente para o resto do sistema.


Repetidores e Modelo OSI


Topologia - Exemplo


R10BASE5 10BASE5

500m 500m

1000m (máx 2,5Km)

Hubs Camada 1 modelo OSI

Tipo de repetidor que simula o comportamento de um barramento: quando

uma estação transmite, a transmissão é recebida por uma porta do hub e

retransmitida para as demais.

Se dois frames chegarem ao mesmo tempo, eles colidirão. Ou seja, o hub

inteiro forma um único domínio de colisão.

Todas as linhas que chegam a um hub devem operar na mesma velocidade.

Os hubs diferem dos repetidores pelo fato de (normalmente) não

amplificarem os sinais de entrada e serem projetados para conter várias

placas de extensão.

Como os repetidores, os hubs não examinam o endereço 802 (MAC) nem os

utilizam de forma alguma.


Hubs Camada 1 modelo OSI


Bridges (Pontes) Camada 2 do modelo OSI

O aumento da probabilidade de colisões em uma rede com hubs

afeta o desempenho das LANs. As pontes definem diferentes

domínios de colisão. O ato de dividir a rede em vários domínios de

colisão é denominado de segmentação da rede.

Não passam todos os frames de uma rede para outra

Atuam no nível de enlace (camada 2) e baseiam seu funcionamento no

endereçamento MAC.

Frames destinados a endereços dentro da mesma rede não são

repassados pelas bridges.

Isoladores de tráfego.


Bridges e o Modelo OSI


Bridges

A interconexão de duas redes de tecnologias diferentes impõe

desafios:

Formatos de frames diferentes

Velocidades de transmissão diferentes

Tamanho máximo de frames diferentes

Conceitos de uma rede não suportados na outra


Bridges Transparentes

Em redes Ethernet, utilizam-se as bridges transparentes,

extremamente práticas.

Sua instalação não exige mudanças na rede :

Nenhuma mudança de hardware / software

Nenhuma alteração de endereços

Não há necessidade de conhecimento das tabelas de comutação

(roteamento).

São Plug-and-Play



Operam em modo promíscuo, aceitando todos os frames

transmitidos nas redes em que estão conectadas.

Quando um frame chega na bridge, ela precisa decidir se vai

descartá-lo ou reenviá-lo, e para qual interface.

A decisão é feita através do endereço de destino, consultando uma

tabela interna da bridge (cache de estações) :

Tabelas de comutação: endereço MAC destino -> porta de saída

A tabela pode conter todos os destinos possíveis, e em que

interfaces cada destino se encontra

Quando a bridge é ligada a tabela está vazia.



Como a bridge não sabe a interface onde se encontra o destino, ela

repassa o frame para todas as redes (flooding).

Ao mesmo tempo, coloca na tabela o endereço origem do frame e a

porta (interface) pela qual chegou o frame.

À medida que o tráfego se processa, vai “aprendendo” os endereços

e montando sua tabela interna (learning bridge).


Bridges Transparentes – Algoritmo de decisão

Se o MAC da estação destino não está na tabela cache, então:

A) o frame é enviado para todas as interfaces da bridge, exceto a

interface que recebeu o frame (flooding);

Se o MAC da estação destino está na tabela cache, então:

A) Se o MAC da estação destino está localizado na mesma interface em

que o frame foi recebido, o mesmo é descartado (filtering);

B) Se o MAC da estação destino não está localizado na mesma interface

em que o frame foi recebido, então o frame é enviado para a porta

associada ao MAC da estação destino (switching);


Bridges Camada 2 modelo OSI


Exercício Bridges


1) Montar o cache da bridge que será descrita em sala de aula.

Switches Camada 2 do modelo OSI

Um switch é uma ‘bridge’ multiporta com comutação baseada em hardware

específico (ASICs) que possibilita a comutação independente entre as

portas via malha de comutação interna;

Os switches permitem a segmentação da rede, mas não agregam a

latência das bridges e roteadores. Podem possuir velocidades diferentes

em cada uma das portas;

Cada porta do switch define um domínio de colisão. O switch consegue

estabelecer vários circuitos simultaneamente, sem que um frame sofra um

atraso devido a transmissão em um outro circuito;

Switches store-and-forward recebem completamente o frame antes de

redirecioná-lo para o seu destino. Switches cut-through armazenam apenas

os bytes necessários para encaminhar o quadro para a porta de saída.


Switches Camada 2 modelo OSI


Exercício Bridges


1) Montar o cache do switch que será descrito em sala de aula.

Roteadores

Elementos de interconexão de redes, mas operando no nível de

rede (camada 3).

Dependentes do protocolo utilizado na rede :

Podem ser uni ou multi-protocolares

Protocolos mais comuns :

TCP / IP

IPX

SNA

DECNET

APPLETALK


Roteadores e o Modelo OSI


Roteadores

Necessitam de configuração;

Suportam diversos tipos de interfaces e velocidades;

Ênfase no controle ao invés do desempenho;

Podem trocar informações entre si de modo a permitir o roteamento

dinâmico de datagramas.

Os algoritmos de roteamento variam de acordo com o protocolo

utilizado (ex: BGP, OSPF, RIP);

Roteadores evitam broadcasts storms ao definirem domínios de

broadcast em cada uma de suas portas.


Bridges X Roteadores

Bridges :

São mais baratas

Têm maior desempenho em ambientes mais homogêneos

Roteadores :

Têm maior eficiência em ambientes heterogêneos

Oferecem maior controle de fluxo, isolamento de tráfego e facilidades de

monitoração e controle

Um ambiente multiprotocolar precisa de roteadores

multiprotocolares para melhor eficiência.


Exercícios


1) Nas duas topologias que serão apresentadas em sala de aula,

circule os domínios de colisão (DC) e os domínios de broadcast

(DB).

RepetidorHubPonteRoteadorSwitch

São dispositivos de baixo nível que amplificam ou regeneram sinais.

Repetidores são usados para aumentar o tamanho da rede.

Dispositivo de convergência onde dados chegam de uma ou mais direções e são repassados para outras direções.

Hub é um repetidor com detecção de falhas.

Um hub usualmente contém um switch.

Conecta duas redes locais que utilizam o mesmo protocolo.(Ethernet por exemplo)

Uma ponte atua na camada física, copiando um frame de uma rede para outra

Pontes podem modificar os frames antes de os repassarem como:

adicionar ou deletar campos da header do frame.

Roteadores determinam o caminho seguido pelo pacote no trajeto ao destino final.

Usam a informação do protocolo da camada de rede dentro de cada pacote para direcionar o caminho a seguir.

Devem ser capaz de reconhecer todos os diferentes protocolos da camada de rede, que podem ser usados pela rede.

Roteadores se comunicam entre si para determinar a melhor rota através de várias LANS para aumentar a velocidade de diminuir o tráfego.

Regerena, filtra e propaga sinais entre segmentos de rede Na Camada 2

Usa o endereço MAC para selecionar o caminho do frame. Memorização dos endereços MAC ligados a cada porta

Mais inteligente que repetidores Podem analisar os frames que recebem e então entregá-los ou

eliminá-los com base na informação que recebem.

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