012 - Estabelecendo uma Única Rede Comutada

Prévia do material em texto

1 
Estabelecendo uma Única Rede Comutada 
 
Prefácio 
A introdução de um dispositivo comutador como parte de uma rede empresarial 
demonstra como as redes são capazes de expandir os limites das conexões de ponta 
a ponta, e redes compartilhadas, nas quais colisões podem ocorrer. O comportamento 
de um switch empresarial, quando inserido na rede local, é detalhado, junto com o 
conhecimento da manipulação de quadros dos tipos Unicast e Broadcast, para 
demonstrar como os comutadores habilitam as redes para superar os obstáculos de 
performance das redes compartilhadas. 
 
Objetivos 
Após completar essa seção, os estudante serão capazes de: 
● Explicar o processo de tomada de decisão de um comutador da camada de 
link. 
● Configurar parâmetros de negociação em um comutador da camada de link. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Moacyr Regys 
 
 
2 
Construindo uma Rede Comutada Única 
 
 
● Os switches operam dentro do escopo da camada de link de dados. 
 
À medida que a rede corporativa se expande, vários usuários precisam ser 
estabelecidos como parte de uma rede de acesso múltiplo. A evolução das 
tecnologias de rede mudou de redes locais compartilhadas para redes que suportam 
múltiplos domínios de colisão, e suportam o uso de formas de mídia 100BaseT que 
isolavam a transmissão e recepção de dados em pares de fios separados, eliminando 
assim, que ocorra um potencial de colisões e permitindo taxas de transmissão full 
duplex mais altas. O estabelecimento de um switch oferece a capacidade de 
aumentar a densidade da porta para permitir a conexão de um número maior de 
dispositivos do sistema final em uma única rede local. É necessário que cada sistema 
final ou host dentro de uma rede local seja conectado como parte da mesma rede IP 
para facilitar a comunicação na camada de rede. O endereço IP, no entanto, é 
relevante apenas para os sistemas host, pois os dispositivos de switch operam dentro 
do escopo da camada de link e, portanto, dependem do endereçamento MAC para o 
encaminhamento de quadros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
O Estado Inicial do Switch 
 
● Cada switch usa uma tabela MAC para fazer decisões de encaminhamento. 
 
Como um dispositivo de camada de link, cada switch conta com uma tabela baseada 
em MAC que fornece associação entre um endereço MAC de destino, e a interface 
da porta através da qual um quadro deve ser encaminhado. Isso geralmente é 
chamado de tabela de endereços MAC. 
O início de um comutador começa com o switch sem conhecimento dos sistemas 
finais e como os quadros recebidos dos sistemas finais devem ser encaminhados. É 
necessário que o switch crie entradas na tabela de endereços MAC para determinar 
o caminho que cada quadro recebido deve seguir para alcançar um determinado 
destino, de modo a limitar o tráfego de broadcast na rede local. Essas entradas de 
caminho são preenchidas na tabela de endereços MAC como resultado dos quadros 
recebidos dos sistemas finais. No exemplo, o Host A encaminhou um quadro para o 
Switch A, que atualmente não possui entradas na tabela de endereços MAC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
Aprendizagem de Endereço MAC 
 
● O endereço do MAC de origem dos quadros recebidos são gravados. 
 
O quadro encaminhado pelo Host A contém uma entrada de endereço MAC de 
broadcast no campo de endereço de destino do cabeçalho do quadro. O campo de 
endereço de origem contém o endereço MAC do dispositivo de emparelhamento, 
neste caso, Host A. Este endereço MAC de origem é usado pelo switch para 
preencher a tabela de endereços MAC, associando a entrada MAC no campo de 
endereço de origem com a interface da porta do switch, na qual o quadro foi recebido. 
O exemplo demonstra como o endereço MAC está associado à interface da porta 
para permitir que qualquer tráfego que retorne a esse destino MAC seja encaminhado 
diretamente pela interface associada. 
 
 
 
5 
Encaminhando os Primeiros Dados 
 
● Quadros destinados para destinos da camadas de link desconhecidos são 
inundados. 
 
O comportamento geral de uma solicitação ARP envolve a inundação do quadro para 
todos os destinos pretendidos, principalmente devido à difusão MAC (FF: FF: FF: FF: 
FF: FF) que representa o destino atual. Portanto, o switch é responsável por 
encaminhar esse quadro para todas as interfaces de porta, com exceção da interface 
na qual o quadro foi recebido, na tentativa de localizar o destino IP pretendido, 
conforme listado no cabeçalho do ARP, para o qual uma resposta ARP pode ser 
gerada. Como demonstrado no exemplo, os quadros individuais são inundados pelo 
switch via interfaces de porta G0/0/2 e G0/0/3 para os hosts B e C, respectivamente. 
 
 
 
6 
A Resposta do Destino 
 
● Os quadros são encaminhados para destinos baseados na tabela MAC. 
 
Como resultado do cabeçalho da solicitação ARP, o host receptor pode determinar 
que o cabeçalho ARP é destinado ao destino IP 10.1.1.3, juntamente com o endereço 
de origem local (MAC) do qual o quadro se originou, e usar essas informações para 
gerar uma resposta unicast. As informações sobre o Host A estão associadas ao 
endereço IP 10.1.1.3 e armazenadas na tabela de endereços MAC do Host C. Ao 
fazer isso, a geração de tráfego de broadcast é minimizada, reduzindo assim o 
número de interrupções nos destinos locais, bem como redução do número de 
quadros que propagam a rede local. 
Depois que o quadro é recebido do Host C pelo Switch A, o switch preenche a tabela 
de endereços MAC com o endereço MAC de origem do quadro recebido e o associa 
à interface da porta na qual o quadro foi recebido. O switch usa a tabela de endereços 
MAC para realizar uma pesquisa, a fim de descobrir a interface de encaminhamento, 
com base no endereço MAC de destino do quadro. Nesse caso, o endereço MAC do 
quadro refere-se ao Host A, para o qual agora existe uma entrada via interface G0/0/1, 
permitindo que o quadro seja encaminhado para o destino conhecido. 
 
 
 
7 
Configuração Básica 
 
Os primeiros sistemas Ethernet operavam com base no modo half duplex de 10 Mbps 
e aplicavam mecanismos como CSMA/CD para garantir a estabilidade do sistema. A 
transição para um meio de par trançado deu origem ao surgimento da Ethernet full-
duplex, o que melhorou bastante o desempenho da Ethernet e significou que duas 
formas de duplex poderiam ser negociadas. A tecnologia de negociação automática 
permite que sistemas Ethernet mais recentes sejam compatíveis com sistemas 
Ethernet anteriores. 
No modo de negociação automática, as interfaces nas duas extremidades de um link 
negociam seus parâmetros operacionais, incluindo o modo duplex, a taxa e o controle 
de fluxo. Se a negociação for bem sucedida, as duas interfaces funcionarão com os 
mesmos parâmetros operacionais. Em alguns casos, porém, é necessário definir 
manualmente os parâmetros de negociação, como onde as interfaces Gigabit 
Ethernet que estão trabalhando no modo de negociação automática são conectadas 
por um cabo de rede de 100 Mbps. Nesses casos, a negociação entre as interfaces 
falhará. 
 
 
 
8 
Verificação da Configuração Básica 
 
No caso de os parâmetros de configuração para negociação serem alterados por meio 
da negociação automática, os parâmetros definidos devem ser verificados usando o 
comando display interface <interface> para verificar se os parâmetros negociados 
permitem que a negociação da interface da camada de link seja bem sucedida. Isso 
é verificado pelo estado atual do protocolo de linha sendo exibido como UP. As 
informações exibidas refletem as configurações atuais dos parâmetros para uma 
interface. 
 
 
 
9 
Resumo 
● Se um switch grava um endereço MAC de origem de um dispositivo host em 
uma interface de porta, e a conexão física do host é então mudada para outra 
interface de porta no switch, que ação o switch tomaria? 
1. Quando um host ou outro sistema final é conectado a uma interface de porta de 
switch, é geradoum ARP gratuito projetado para garantir que os endereços IP 
permaneçam exclusivos em um segmento de rede. A mensagem gratuita do ARP, no 
entanto, também fornece ao switch informações sobre o endereço MAC do host, que 
é incluído na tabela de endereços MAC e associado à interface da porta na qual o 
host está conectado. Se a conexão física de um host conectado a uma interface de 
porta do switch for removida, o switch descobrirá que o link físico está inoperante e 
removerá a entrada MAC da tabela de endereços MAC. Depois que o meio estiver 
conectado a outra interface de porta, a porta detectará que o link físico está ativo e 
um ARP gratuito será gerado pelo host, permitindo que o switch descubra e preencha 
a tabela de endereços MAC com o endereço MAC do host conectado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tradução: Yanne S. 
Moodle Huawei© 2019 
Angel C. 
Prof. Moacyr Regys