Regras de Segmentação e Switches

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19/08/14 1
Disciplina:Disciplina:
Dispositivos de Rede II
Professor:Professor:
Jéferson Mendonça de Limas
4º Semestre4º Semestre
Aula 03 – Regras de Segmentação e SwitchesAula 03 – Regras de Segmentação e Switches
2014/1
 
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Domínio de Colisão
Os domínios de colisão são os segmentos 
físicos conectados da rede onde podem ocorrer 
colisões. As colisões fazem com que a rede se 
torne ineficiente.
(ensinamentosdanet.blogspot.com)
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Domínio de Broadcast
Um domínio de broadcast é um segmento lógico 
de uma rede de computadores em que um 
computador ou qualquer outro dispositivo 
conectado à rede é capaz de se comunicar com 
outro sem a necessidade de utilizar um 
dispositivo de roteamento.
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Segmento de Rede
Um segmento de rede:
● é um comprimento de cabo
● dispositivos podem ser conectados ao cabo
● tem seu próprio e único endereço
● tem um limite no seu comprimento e no número 
de dispositivos que podem ser conectados a ele
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Quantos domínios de Colisão e Broadcast podem 
ser encontrados na Figura abaixo?
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Facilitando a Resolução
●Conceitos importantes sobre equipamentos de rede:
● Hubs são ativos de rede de nível 1 que apenas repetem o sinal 
em todas as portas formando apenas um único domínio de 
broadcast e de colisão;
● Bridges são dispositivos da camada 2 que segmentam duas 
redes locais formando domínios de colisão separados, assim, 
somente máquinas no mesmo segmento "competem" por acesso 
ao meio de transmissão. As pontes formam um único domínio de 
broadcast;
● Switches trabalham na camada de enlace e são capazes de 
segmentar quadros com base nos endereços MAC, formando 
assim, um domínio de colisão para cada uma de suas portas num 
único domínio de broadcast, assim como as bridges;
● Roteadores trabalham na camada de rede (nível 3) e, por 
padrão, são dispositivos capazes de "quebrar" domínios 
broadcast, encaminhando o tráfego específico e otimizando a 
utilização da banda.
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Pensando
1. Qual a função de um repetidor?
2. Qual as vantagens e desvantagens de usar 
repetidores?
3. Ao enviar uma mensagem do PC no 
segmento 1 ao um PC do segmento 2, 
interligados por repetidores, somente estes dois 
Pcs visualizarão a Mensagem? Explique.
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Regras de Segmentação da Rede
● Não é possível ampliar o comprimento máximo 
de uma rede adicionando infinitos repetidores.
● Existem regras que limitam o uso deles.
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Regra Básica (Ethernet)
●1 - Regra básica: a rede só pode conter, 
no máximo, 5 segmentos e 4 
repetidores, em série
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Dica: a regra se aplica a maior distância entre 
dois PCs na rede
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Possui 4 repetidores e 
5 segmentos para a 
comunicação de um PC 
do seg.1 ao seg. 5
 
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A regra se 
aplica?
 
Regras Segmentação (Fast Ethernet)
Existem duas classes de hubs Fast-Ethernet: classe I e 
classe II. A diferença reside no facto de os primeiros 
recuperarem o sinal para uma forma digital para o 
retransmitir, enquanto os segundos apenas amplificam 
e reenviam o sinal recebido de forma analógica. Uma 
vez que os hubs classe I introduzem um atraso superior 
(máx. 140 bits) aos classe II (máx. 92 bits), pode existir 
um único hub classe I entre qualquer par de máquinas 
numa rede, mas podem existir dois hubs classe II.
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Regras Segmentação (Gigabit Ethernet)
Regra muito simples: pode haver apenas um 
repetidor.
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Switches
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O que é um Switch?
●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.
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Diferença entre 
●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.
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Diferença de Hub e Switch
● Rede com Hub
 
Diferença de Hub e Switch
● Rede com Switch
 
Operações Básicas de um Switch
● 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.
 
Switchs no Modelo OSI
 
Tipos de Switch
● 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)
 
Interfaces Gerenciáveis de Switchs 
 
Funcionamento dos Switchs
● 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.
 
Métodos de encaminhamentos
● Existem quatro métodos:
– Store-and-Forward
– Cut-Through
– Fragment Free
– Adaptative Cut-Through
 
Método: Store-and-Forward
● 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: Cut-Through
● 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: Fragment Free
● 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.
 
Métodos Informações
● O método rápido é o Cut-Through
● Ométodo 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.
 
Método: Adaptative Cut-Through
● 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.
 
Métodos Informações
● 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.
 
Classificação de Switchs quanto a 
camada do modelo OSI
● Os switchs podem ser: 
– De Nível 2 (Layer 2)
– De Nível 3 (Layer 3)
 
Switchs Layer 2
● 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.
 
Switchs Layer 3
● 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.
 
Switchs 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.
 
Partes do Switch
● 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.
 
Características a se Considerar na 
Compra 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
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