Capítulo 3 Equipamentos

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Capítulo 3 - Equipamentos
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
3.1. Hubs
3.2. Switches Multicamadas
3.3. Vlans e Trunk
Sumário 
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
3.3. Vlans e Trunk
3.4. Spanning Tree Protocol
3.5. Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Trabalham na camada Física
• Encaminhamento baseado em Broadcast
• Pode ser utilizado como repetidor
• Utilizado como concentradores de pontos em uma
Características
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Utilizado como concentradores de pontos em uma
redes LAN
• Número de portas variável
• Mantem um único domínio de colisão
• Está em desuso devido ao barateamento dos 
Switches
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Topologia Física em Estrela
Topologia
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Baixo custo
• Plug And Play (sem necessidade de configuração)
Vantagens
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Não cria segmentos de Colisão
• Half-Duplex
• Excesso de trafégo Broadcast
Desvantagens
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Excesso de trafégo Broadcast
• Não possui Suporte a VLAN
• Sem gerenciamento
• Susceptível a Loop de rede
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Ideal para pequenos escritórios, que não
demandam requisitos de disponibilidade e
segurança.
Uso em Projetos
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
segurança.
• Repetição de Sinal
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Permitem a comunicação entre estações de trabalho e 
servidores;
• Trabalham na camada de enlace e de rede;
Características
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Trabalham na camada de enlace e de rede;
• Responsáveis pela comutação de frames e 
roteamento;
• Largamente utilizados em redes Locais (LAN);
• Mantem as tabelas MAC;
• Controlam loops de rede;
• Segmentam o acesso através de VLANs.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Switches Multicamadas trabalham com as camadas
de enlace e rede do modelo OSI.
• Switches multicamadas possuem suporte a vários
Modelo Hierárquico
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Switches multicamadas possuem suporte a vários
tipos de protocolos.
• O uso do modelo Hierárquico permite flexibilidade
para modelagem de tráfego, segmentando as funções
especificadas em cada camada.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Camada de Acesso: Interface com dispositivos finais,
como PCs, impressoras e telefones IP. Fornece um
meio de conectar dispositivos à rede e controlar
Modelo Hierárquico
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
permissões.
• Os switches presentes nessa camada geralmente
executam funções da camada de enlace.
• São switches mais simples, sem funções de outras
camadas.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Camada de Agregação ou Distribuição: Agrega os
dados recebidos dos switches de acesso antes de
serem transmitidos para a camada Central. Controla o
Modelo Hierárquico
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
fluxo do tráfego da rede usando políticas realiza
funções de roteamento entre VLANs.
• Os switches presentes nessa camada devem possuir
funções de roteamento, alto desempenho e
disponibilidade.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Camada Central: É o backbone de alto desempenho
da rede. Conecta através de roteamento extranets,
WAN e Internet utilizando um protocolo de roteamento
Modelo Hierárquico
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
interior como o OSPF ou EIGRP
• Os switches presentes nessa camada devem possuir
funções de roteamento, alto desempenho e
disponibilidade.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Modelo Hierárquico
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Fonte: Adaptado de Cisco Systems
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Organizações que demandam:
• Alto desempenho
• Segurança
Uso em Projetos
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Segurança
• Disponibilidade
• Flexibilidade
• Escalabilidade
• Gerenciabilidade
• Exemplos: Industrias, Universidades, Data Center,
etc.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Store-and-forward: Switch examina todo o quadro,
calcula o CRC e encaminha para interface de saída.
Métodos de 
Encaminhamento
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Cut-Through: Encaminha o quadro antes de ser
totalmente recebido, examinando o destino do MAC.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• VLAN (Virtual LAN): é uma rede virtual que segmenta
o domínio de Broadcast em uma LAN. Exemplo:
Segmentação entre alunos e professores de uma
Conceitos e Definições
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
universidade.
• Trunk: Permite o tráfego de mais de uma VLANs em
uma única interface de rede. Geralmente utilizada na
conexão entre switches.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Para que a comunicação ocorra entre dispositivos em
VLANs diferentes, é necessária a execução as
funções de roteamento.
Conceitos e Definições
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Exemplo de Segmentação de VLANs:
Conceitos e Definições
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Conceitos e Definições
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Segurança: Grupos com dados confidenciais são
separados do restante da rede.
• Redução de custo: resultante da menor necessidade
Benefícios da 
Segmentação
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Redução de custo: resultante da menor necessidade
das atualizações de rede e do uso mais eficiente da
largura de banda e dos uplinks existentes.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Desempenho: Segregar domínios de broadcast reduz
o tráfego desnecessário na rede e aumenta o
desempenho.
Benefícios da 
Segmentação
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Eficiência do pessoal de TI: VLANs simplificam o
gerenciamento da rede.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• VLANs de intervalo normal: Entre 1 e 1005
• 1002 até 1005 são reservadas para FDDI e Token Ring
ID’s de VLAN
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• 1002 até 1005 são reservadas para FDDI e Token Ring
• VLANs de intervalo Extendido: Entre 1006 e 4094
• VLAN 1: Padrão e não pode ser removida. Alguns
protocolos utilizam essa VLAN para troca de
informações, como o Spanning Tree (IEEE 802.1D).
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Métodos:
• Estática: Configurada manualmente na interface do
Switch
Associação de VLANs
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Switch
• Dinâmica: Associação ocorre através de politicas de
acesso na implementação do 802.1x
• Vlan de Voz: Padrão a ser utilizado pela telefonia IP.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• As conexões em modo trunk são utilizadas para
permitir que um switch que possui várias VLANs,
IEEE 802.1Q
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
permitir que um switch que possui várias VLANs,
possa trafegar no restante da rede utilizando um único
link de entrada e saída (up-link).
• O padrão que permite a implementação do Trunk é o
IEEE 802.Q
DisciplinaSumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Os switches utilizam o cabeçalho da Ethernet para
tomar as decisões de encaminhamento.
IEEE 802.1Q
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
tomar as decisões de encaminhamento.
• Os cabeçalhos da Ethernet não possuem informações
de VLAN.
• Quando os quadros atravessam um link trunk, um
novo cabeçalho é inserido e depois retirado.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
IEEE 802.1Q
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Roteamento entre VLAN
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Os switches utilizados em redes locais são
considerados críticos. Falhas nesses equipamentos
podem acarretar indisponibilidade parcial ou total da
Introdução
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
rede.
• Adicionar redundância é fundamental em uma rede,
no entanto, problemas são gerados.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Adicionar up-links em switches e roteadores gera loop
de tráfego e isso deve ser gerenciado de forma
dinâmica.
Introdução
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• O Spanning Tree Protocol (STP), resolve os principais
problemas quando links redundantes são adicionados
em uma rede.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Loop de rede: Quadros saltarão de um switch para
outro eternamente, pois os quadros não possuem TTL
(Time to Live) como no pacote IP.
Problemas com a 
redundância
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Tempestade de Broadcast: Broadcast são
encaminhados para todas as portas dos Switches,
gerando um loop infinito (tempestade) de Broadcasts.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Loop e Tempestade de Broadcast:
Problemas com a 
redundância
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Fonte: ODON, Wendell, 2009, p. 62
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Interrupção total da rede, devido ao excesso de
tráfego causado pelos loops e tempestade de
Broadcast.
Resultado dos 
Problemas
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Auto consumo dos links
• Auto consumo de memória
• Auto consumo de CPU
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• O Spanning Tree Protocol (STP), prevê redundância
de ligação à rede permitindo que uma rede de
Spanning Tree
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
de ligação à rede permitindo que uma rede de
comutação de camada 2 possa se recuperar de
falhas, sem intervenção e em tempo hábil.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Opera realizando a comunicação entre todos os
switches da rede. As mensagens são trocadas a cada
2 segundos e são conhecidas como BPDU (Bridge
Operação
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Protocol Data Units).
• BPDU Configuration: Utilizado para computação do
STP.
• Topology Change Notification (TCN): utilizado para
anunciar mudanças de topologia na Rede.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• O STP constrói uma topologia em árvore, elegendo
um switch como Raiz (Root), de acordo com a
prioridade (mais baixa) dos switches em toda a rede.
Operação
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Após a eleição do switch Raiz as interfaces dos
switches serão designadas com funções especificas,
permitindo ou bloqueando o tráfego, evitando que o
loop aconteça.
• Caso ocorra um empate na prioridade, o switch com o
menor valor de MAC será eleito como raiz.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Topologia do STP após uma eleição:
Operação
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Fonte: HUCABY, 2006, p. 192
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Portas raiz: As portas de switch mais próximas do
switch Raiz.
• Portas designadas: Todas as portas não-raiz que
Interfaces STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Portas designadas: Todas as portas não-raiz que
ainda podem encaminhar o tráfego na rede.
• Portas não-designadas: Todas as portas
configuradas a um estado de bloqueio para impedir
loops.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Também ocorre uma eleição para definir qual será a
porta Raiz de um switch. Para isso, o algoritmo do
STP utiliza o custo da porta baseado em banda.
Interfaces STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Quanto menor o custo, maior a probabilidade da porta
ser eleita como raiz.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Custo X Banda:
Interfaces STP
BANDA DO LINK CUSTO DO STP
4 Mbps 250
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
10 Mbps 100
16 Mbps 62
45 Mbps 39
100 Mbps 19
155 Mbps 14
622 Mbps 6
1 Gbps 4
10 Gbps 2
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Estados das portas no STP:
Interfaces STP
Estado Descrição
Disable A porta esta desativada pelo Administrador da rede
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Blocking
Todas as portas do switch iniciam com esse estado para evitar a 
formação de loop. Nesse estado o switch não processa Frame de 
Dados, somente encaminha BPDU.
Listening
Nesse estado o switch não processa frame de dados, mas 
processa os BPDU recebidos. Participando do processo do STP.
Learning
Nesse estado o switch recebe e encaminha BPDU e já popula
MAC Address em sua tabela. Não encaminha frame de dados.
Forwarding
Nesse estado frame de dados são transmitidos, BPDU são 
recebidos e encaminhados e popula a tabela MAC.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Árvore STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Etapas de Convergência do STP:
• Eleger Bridge Raiz
• Eleger Porta Raiz
Convergência STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Eleger Porta Raiz
• Eleger portas designadas e não designadas
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Tempo de Convergência do STP:
• Listening: 15 Segundos
• Learning: 15 Segundos.
Convergência STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Learning: 15 Segundos.
• Max Age: tempo de transição (10 * Hello) = 20
Segundos
• Tempo total de convergência em caso de falha na
árvore do STP: (20+15+15) = 50 segundos
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Padrão IEEE
• MSTP (IEEE 802.1s): Multiple Spanning Tree
Protocol. Permite criar múltiplas instâncias de STP.
Evolução STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Protocol. Permite criar múltiplas instâncias de STP.
• RSTP (IEEE 802.1w): Rapid Spanning Tree Protocol.
Tempo de convergência entre 1 e 2 segundos.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Cisco
• PVST: Per VLAN Spanning Tree Protocol. Cada VLAN
é uma instância do STP. Somente Trunks ISL.
Evolução STP
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
é uma instância do STP. Somente Trunks ISL.
• PVST+: Evolução do PVST, incluindo Trunks IEEE
801.Q.
• Rapid-PVST+: É o PVST+ que utiliza os algoritmos do
RSTP.
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Permitem o roteamento entre diferentes localidades ou
VLANs Diferentes
• Trabalham na camada de Rede;
Características
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Trabalham na camada de Rede;
• Responsáveis pela comutação de Pacotes;
• Largamente utilizados em redes de Longa Distância e 
na Internet
• Mantem as tabelas de Roteamento;
• Controlam processos de roteamento Dinâmicos;
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
•CPU
• RAM
Componentes
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• ROM
• Sistema operacional
• Interfaces (Ethernet / MPLS / ATM);
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Componentes
• Parte Dianteira
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
• Parte Traseira
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Componentes
• Diagrama:
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Componentes
• Componentes de conexão:
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
Padrão de Conexões
• Seriais - WAN:
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• LAN: Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet
• WAN: Seriais, ATM, ISDN BRI, DSL, T1 e E1
Interfaces
• Tipos:
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Disciplina
Sumário
Hubs
Switches 
Multicamadas
• Provedores
Exemplos
• Escritórios e Serviços Integrados
Vlan e Trunks
Spanning Tree
Roteadores
Fonte: www.cisco.com