Pontes e Switches

Como vimos anteriormente, os repetidores são usados para expandir a extensão da rede, mas que replicam todos os quadros que recebem. Assim, quando uma máquina transmite dados para outra máquina presente no mesmo segmento, todas as máquinas da rede recebem esses dados, mesmo aquelas que estão em outros segmentos.

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A ponte é um repetidor inteligente. Ela opera na camada de Link de dados do modelo OSI. Isso significa que ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados que estão circulando na rede. Sendo assim, ela consegue ler os campos de endereçamento MAC do quadro de dados. Com isso, a ponte não replica para outros segmentos dados que tenham como destino o mesmo segmento de origem.

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Se o computador A transfere dados para B, todos os micros do segmento 1 recebem os dados (mas só B os captura). A ponte, por verificar que o endereço MAC de destino está presente no segmento 1, não replica o quadro para o segmento 2.

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No caso de o micro A estar transferindo dados para o micro F, a ponte verifica que o endereço MAC de destino encontra-se no segmento 2, passando, então, a funcionar como um repetidor tradicional, replicando o quadro gerado no segmento 1 no segmento 2.

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Outro papel que a ponte em princípio poderia ter é interligar redes que possuem arquiteturas diferentes. Como esse dispositivo trabalha na camada de Link de Dados do modelo OSI, ele em princípio seria capaz de converter um quadro de uma determinada arquitetura em um quadro de outra arquitetura (converter um quadro Ethernet em um quadro Token Ring, por exemplo).

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Só que há um problema com isso: a área de dados dos quadros possui tamanhos diferentes. Por exemplo, os quadros Ethernet possuem uma área de dados de até 1.500 bytes, enquanto que quadros Token Ring possuem uma área de dados de até 4.451 bytes ou até 17.800, operando a 16 Mbps ou mais, e os quadros FDDI possuem uma área de dados de 4.478 bytes.

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Ou seja, converter um quadro Ethernet de 1.500 bytes para um quadro Token Ring de 4.451 bytes é fácil. O problema é converter um quadro Token Ring em um Ethernet. É impossível, já que não há como transportar 4.451 bytes para um espaço de 1.500 bytes.Outro ponto importante é que esses valore são os tamanhos máximos da área de dados; o tamanho do quadro que será utilizado por uma determinada rede é desconhecido, o que complica ainda mais a questão.

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Uma solução possível seria fazer com que todas as redes que estejam interligadas operem usando um mesmo tamanho de quadro. Por exemplo, configurar a rede Token Ring para trabalhar com quadros de 1.500 bytes, para tornar a comunicação possível com uma rede Ethernet. Só que isso faria com que o desempenho da rede caísse, pois uma das grandes vantagens das redes Token Ring é o uso de uma área maior de dados.

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A verdadeira solução para a ligação de duas redes que usem arquiteturas diferentes é a fragmentação, isto é, o dispositivo responsável por interligar essas redes divide o quadro maior em tantos quadros menores forem necessários, de modo a conseguir transmitir um quadro grande através de uma rede que só aceite quadros pequenos.

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O dispositivo de rede responsável por conectar duas redes com arquiteturas diferentes chama-se roteador, que é uma ponte que opera na camada de Rede do modelo OSI.Da mesma forma que acontece com os repetidores, as pontes são mais comumente encontradas embutidas em outros equipamentos. O equipamento mais conhecido é o switch (chaveador).

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O switch é um hub que, em vez de ser um repetidor é uma ponte. Com isso, em vez de ele replicar os quadros recebidos para todas as suas portas, ele envia o quadro somente para a porta na qual o micro contendo a placa de rede que tenha o mesmo endereço MAC presente no endereço de destino do quadro esteja instalado. Com isso, esse dispositivo consegue aumentar o desempenho da rede, já que manterá o cabeamento livre.

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Outra vantagem é que mais de uma comunicação pode ser estabelecida simultaneamente, desde que as comunicações não envolvam portas de origem ou destino que já estejam sendo usadas em outra comunicação.

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Os switches conseguem enviar quadros diretamente para as portas de destino porque eles são dispositivos que aprendem. Quando uma máquina envia um quadro para a rede através do switch, ele lê o campo de endereço MAC de origem do quadro e anota em uma tabela interna, que está conectado àquela porta. Assim, quando o switch recebe um quadro para ser transmitido, ele consulta essa sua tabela. Se o endereço MAC de destino constar nessa tabela, ele sabe para qual porta deve enviar o quadro.

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No entanto, se o endereço MAC do quadro for desconhecido pelo switch, isto é, ele não sabe para qual porta deve entregar o quadro, ele gera um processo conhecido como flooding (inundação); ele envia o quadro para todas as suas portas, menos a de origem. Nesse momento ele opera como um hub.

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É importante notar que o switch também “desaprende” endereços de MAC. Após um determinado período de tempo sem receber qualquer quadro de um determinado MAC, o switch elimina esse endereço de sua tabela. Isso permite que a estrutura física da rede seja alterada e o switch mantenha a sua capacidade de aprendizado, mantendo a rede funcionando.

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Velocidade Existem switches que permitem a ligação de máquinas operando com velocidades de transmissão diferentes. Neste caso, o switch possui uma memória temporária para armazenar os dados que serão entregues posteriormente para as portas que estejam operando a uma velocidade mais baixa.

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Segurança Outra vantagem desse dispositivo é a segurança. Os hubs não são tão seguros quanto os switches porque os quadros são transmitidos para todas as portas.Como cada quadro possui campos de identificação do endereço de origem e de destino, o hacker sabe a quais máquinas pertencem os dados, interceptando as informações que ele julgue interessantes.

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Ligação Os switches, por causa do seu alto custo, quase não são usados sozinhos. Em geral são usados com hubs. Os switches, no entanto, podem ser ligados a qualquer uma das portas do hub sem qualquer limitação, já que o switch é encarado pelo hub como se fosse um micro convencional. Por conta disso, a topologia da rede deve ser bem estudada, de forma a apresentar o melhor desempenho.

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Ligação Os switches, por causa do seu alto custo, quase não são usados sozinhos. Em geral são usados com hubs. Os switches, no entanto, podem ser ligados a qualquer uma das portas do hub sem qualquer limitação, já que o switch é encarado pelo hub como se fosse um micro convencional. Por conta disso, a topologia da rede deve ser bem estudada, de forma a apresentar o melhor desempenho.

Pontes e Switches

Ligação Consideremos a figura abaixo, nela para que uma máquina que esteja conectada ao hub 1 comunique-se com uma máquina conectada ao hub 3, obrigatoriamente terá que passar pelo switch1, pelo hub 2 e pelo switch 2.

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Ligação O problema dessa configuração é com o hub 2, que gerará um tráfego gigantesco sempre que o switch 1 tiver de enviar informações para o switch 2, diminuindo o desempenho da rede, pois esse hub irá enviar os quadros recebidos do switch 1 para todas as suas portas, e não somente para a porta onde o switch 2 está conectado.

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Ligação Já a configuração apresentada a seguir, chamada de configuração central, apresenta um desempenho superior, já que, quando um micro que esteja conectado em um dos hubs quiser enviar dados para outro hub, este envio será direto, sem comprometer o desempenho de nenhum dos hubs.

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Exercícios:1. Conceitue ponte de redes.

2. Qual a principal vantagem da ponte em relação ao hub?

3. Por quê não podemos usar ponte para interligar topologias de redes diferentes?

4. Conceitue switch.

5. Explique o processo de “aprendizagem” do switch.