Buscar

unidade3_redes_computadorespuc

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Redes de Computadores 
Prof. M.Sc Fabiano Costa Teixeira 
U N I D A D E 3 
 3 Camada de Enlace 
 3.1 Considerações Iniciais 
Enlace é a primeira camada onde o estudo sobre redes de computadores começa a ficar mais 
atraente para os Cientistas da Computação. Nessa camada começa-se a estudar, na disciplina, alguns 
protocolos e padrões que são utilizados para viabilizar a comunicação de dados entre dois 
computadores. 
Após uma análise sobre a função básica da camada de enlace (recomenda-se a leitura sobre 
essa camada na unidade 1 novamente), é abordada a tecnologia Ethernet, pois essa é uma das mais 
empregadas atualmente para redes locais. 
 
 3.2 Missão da Camada de Enlace 
A camada de enlace tem uma função bastante específica: permitir a comunicação entre dois 
computadores adjacentes. O que são dois computadores adjacentes? São computadores que podem 
comunicar diretamente entre si por algum meio físico sem a necessidade de um intermediário de 
rede lógica. 
É muito importante que seja destacado que computadores interligados por meio de 
concentradores que operam na rede física (camadas 1 e 2 do modelo OSI) são considerados 
adjacentes, pois os frames podem ser trocados entre eles sem a necessidade da análise do pacote da 
camada de rede. 
Observe as redes demonstradas nas figuras 1 e 2. Na primeira figura há dois enlaces apenas, 
o que define que os nós A e B são adjacentes assim como B e C. Os nós A e C não são adjacentes, 
pois não possuem um enlace entre si, sendo necessário que o Nó B realize o processamento do 
pacote de rede para que A e C possam se comunicar. 
 
Figura 1: Rede sem concentrador 
 
Já a figura 2 apresenta uma rede com os mesmos 3 nós. No entanto eles são interligados por 
meio de um concentrador que opera na rede física (hub, switch ou bridge). Uma vez que esse 
equipamento não necessita realizar nenhuma análise da rede lógica (camada 3 do modelo OSI), 
todos os nós são adjacentes entre si. Dessa forma, tem-se enlaces os seguintes enlaces: A-B, A-C e 
B-C. 
 
Figura 2: Rede com concentrador operando na rede física 
 3.3 Padronização 
Conforme citado anteriormente, a padronização é um elemento fundamental em redes de 
computadores para que equipamentos de fabricantes distintos possam ter interoperabilidade. 
A IEEE (Institute of Eletrical and Eletronics Engineers) possui um comitê denominado 802 
que é responsável por desenvolver padrões para a camada de enlace. A tabela abaixo apresenta 
alguns desses padrões: 
Código Tecnologia 
802.3 Ethernet 
802.11 Lan sem fio 
802.15 Bluetooth 
802.16 Wi-MAx 
 
 3.4 Tecnologia Ethernet 
3.4.1 Visão Geral 
A tecnologia Ethernet (802.3) é atualmente a mais empregada em redes locais. Projetada 
para operar em topologias de barramento ela implementa um mecanismo que considera que os 
frames são propagados por broadcasting (difusão). Dessa forma, um frame enviado para uma 
determinada máquina é “visto” pelas placas de redes de todas as máquinas do barramento. 
Por se tratar de uma rede implementada por meio de cabos (coaxial ou par-trançado), a taxa 
de danificação ou perda de frames é muito pequena. Por isso, essa tecnologia não implementa 
nenhum mecanismo de garantia de entrega baseado em retransmissão de frames, tornando a 
tecnologia mais barata e eficiente. 
O padrão Ethernet possui diversas “sub-divisões” que apresentam algumas características 
em relação a meio físico, velocidade, entre outros. Abaixo são apresentadas algumas dessas “sub-
divisões” (Trecho cedido pelo Prof. Dr. Iran Calixto Abrão): 
 
• IEEE 802.3u: Fast Ethernet, 100 Megabits/seg. 
• IEEE 802.3z: Gigabit Ethernet, 1 Gigabits/seg. 
• IEEE 802.3ae: 10 Gigabit Ethernet, 10 Gigabits/seg. 
• Outra forma de vermos o protocolo Ethernet é “navegarmos” na sua evolução: 
• Xerox Ethernet: a implementação original de Ethernet; 
• 1BASE5: Uma tentativa antiga de padronizar uma solução de LAN de baixo custo, opera a 1 
Mbit/s e foi um fracasso comercial. 
• StarLAN 1: Primeira implementação de Ethernet com cabeamento de par trançado. 
• 10BASE2: ThinNet. Um cabo coaxial de 50ohm conecta as máquinas, cada qual usando um 
adaptador T para conectar seu computador. Por muitos anos esse foi o padrão dominante de 
ethernet de 10 Mbit/s. Foi o mais utilizado na topologia barramento original; 
• 10BASE5: Thicknet. Especificação Ethernet de banda básica de 10 Mbps, que usa o cabo 
coaxial de 50 ohms. Faz parte da especificação de camada física de banda de base IEEE 
802.3, tem um limite de distância de 500 metros por segmento; 
• StarLAN 10: Primeira implementação de Ethernet em cabeamento de par trançado a 10 
Mbit/s. Mais tarde evoluiu para o 10BASE-T; 
• 10BASE-T: Opera com 4 fios (dois conjuntos de par trançado). Foi a base da topologia 
estrela por muito tempo. Essa é também a configuração usada para a ethernet 100BASE-T e 
a Gigabit; 
• FOIRL: Link de fibra ótica entre repetidores. O padrão original para ethernet sobre fibra; 
• 10BASE-F: Termo genérico para a família de padrões de ethernet de 10 Mbit/s: 10BASE-
FL, 10BASE-FB e 10BASE-FP. Desses, só o 10BASE-FL está em uso comum (todos 
utilizando a fibra óptica como meio físico); 
• 100BASE-T: Designação para qualquer dos três padrões para 100 Mbit/s ethernet sobre 
cabo de par trançado. Inclui: 100BASE-TX (cabo cat-5), 100BASE-T4 (cabo cat-3 - 
obsoleto) e 100BASE-T2 (cabo cat-3 – obsoleto); 
• 100BASE-FX: 100 Mbit/s ethernet sobre fibra óptica. Usando fibra ótica multimodo 62,5 
mícrons. Tem o limite de 400 metros; 
• 1000BASE-T: 1 Gbit/s sobre cabeamento de cobre categoria 5e ou 6; 
• 1000BASE-SX: 1 Gbit/s sobre fibra; 
• 1000BASE-LX: 1 Gbit/s sobre fibra. Otimizado para distâncias maiores com fibra mono-
modo; 
• 10GBASE-SR: Projetado para suportar distâncias curtas sobre cabeamento de fibra multi-
modo, variando de 26m a 82m dependendo do tipo de cabo. Suporta também operação a 
300m numa fibra multi-modo de 2000 MHz; 
• 10GBASE-LX4: Utiliza multiplexação por divisão de comprimento de ondas para suportar 
distâncias entre 240m e 300m em cabeamento multi-modo. Também suporta 10km com 
fibra mono-modo; 
• 10GBASE-LR: Suporta 10km sobre fibra mono-modo; 
• 10GBASE-ER: Suporta 40km sobre fibra mono-modo. 
 
3.4.2 Endereçamento Físico 
A propagação de frames via broadcasting (difusão) merece uma análise um pouco mais 
aprofundada. Sabe-se que todo frame enviado para uma determinada máquina é capturado por todas 
as placas de redes dos nós existentes no barramento de dados. No entanto, esse frame é destinado a 
uma máquina específica, necessitando de identificação. 
A identificação do destinatário dos dados poderia ser feita somente na camada de rede? A 
resposta é sim. Mas teria algum inconveniente com essa forma de implementação? A resposta é sim 
também. A camada de rede já está localizada na rede lógica. Dessa forma, ela é implementada por 
meio de software que é executado na forma de processos do sistema operacional. Para que um 
endereço de destinatário possa ser analisado na camada de rede é preciso que esse processo seja 
colocado em execução pelo escalonador do sistema, interrompendo o processamento de outras 
tarefas. Considerando uma rede com um tráfego intenso, se toda vez que um frame chegasse a um 
determinado nó fosse preciso invocar esse processo o sistema seria interrompido inúmeras vezes em 
função de dados que na maioria das vezes não são destinados a ele, comprometendo de maneira 
significativa o desempenho do sistema. 
Para melhorar o desempenho a forma mais interessante é que o destinatário do frame seja 
verificado na própria placa de rede, sem a necessidade de solicitar essa tarefa ao sistema 
operacional. Sendo assim, todo frame Ethernet possui o endereço da placa de rede que o enviou e o 
endereço da placa de rede que deve processá-lo. 
Toda placa de rede saida fábrica com um endereço físico exclusivo gravado. Esse endereço, 
teoricamente, não poderia ser alterado. No entanto, algumas ferramentas “alternativas” permitem 
sua alteração a qual é feita em muitos casos para burlar sistemas de controle de acesso, etc. Sendo 
assim, essa prática não é recomendada. 
Esse endereço físico é denominado de MAC Address e é composto por 48 bits organizados 
em 6 octetos, sendo representado em hexadecimal. Um exemplo desse endereço é o 00-17-31-B6-
EB-3B. Faça um teste você também: no prompt de comando do Windows digite o comando ipconfig 
/all e verifique o endereço físico de sua placa de rede. 
Foi dito que esse endereço deve ser exclusivo para uma determinada placa de rede. Mas, 
como controlar isso entre os diversos fabricantes existentes para que não haja a possibilidade de 
colocarem no mercado duas placas de redes com o mesmo MAC Address? A solução é simples: o 
endereço é divido em duas partes iguais (cada uma com 24 bits). A primeira é a identificação do 
fabricante e a segunda a identificação de hardware. Sendo assim, se dois fabricantes produzirem 
duas placas com o mesmo Hardware-ID as identificações de fabricantes serão diferentes, tornando 
as placas distintas. 
De maneira a aumentar a flexibilidade a tecnologia Ethernet permite que um frame seja 
endereçado de três formas: 
 
a) Unicasting: É colocado no endereço de destino o endereço físico da placa de rede a 
quem o frame é endereçado. Sendo assim, teoricamente, esse frame é processado 
somente por essa placa de rede. 
b) Multicasting: É colocado no endereço de destino um endereço correspondente a um 
grupo de nós. Isso permite que um mesmo frame seja processado por mais de um 
computador em um barramento. 
c) Broadcasting: Nesse tipo de endereçamento, TODOS os computadores existentes no 
barramento processarão o frame. Para isso, basta colocar o valor 1 em todos os bits do 
endereço de destino, ficando esse endereço como FF-FF-FF-FF-FF-FF. 
 
Sendo dessa forma, a camada de enlace considera que o frame está endereçado para ela 
quando o endereço de destino do frame é idêntico ao seu endereço físico ou quando o frame está 
endereçado a um grupo do qual o nó atual faz parte ou quando o frame está endereçado como 
broadcasting. 
Algumas vezes acontece da placa de rede entrar em pane e começar a inserir frames no 
barramento onde todos os bits do endereço de destino possuem o valor 1. Quando isso acontece as 
demais placas de rede interpretam que aquele frame foi enviado por broadcating e os aceita, 
interrompendo o SO (Sistema Operacional) para chamar a camada de rede, prejudicando o 
desempenho dos computadores até que a placa danificada seja substituída. 
A animação “Propagação de Frames” demonstra como os frames são propagados pela rede e 
processados pelos nós existentes. 
Algumas aplicações permitem que a placa de rede seja colocada em modo promíscuo. Dessa 
forma, todos os frames recebidos por ela são aceitos e processados. Essa técnica é bastante comum 
quando deseja-se construir um aplicativo farejador que fique capturando todo o tráfego para que o 
administrador possa analisar o conteúdo. 
 
3.4.3 Controle de Acesso ao Meio Físico 
O fato de a tecnologia Ethernet operar em um barramento que é compartilhado por inúmeros 
nós gera um problema denominado de colisão. Mas, o que seria essa colisão? 
A colisão ocorre quando duas placas de redes tentam transmitir um sinal pelo meio físico ao 
mesmo tempo. Pode-se fazer uma analogia a essa situação considerando duas caixas d’água, uma 
possuindo um líquido azul e outra um vermelho. Se ambas as caixas utilizarem um tubo em comum 
para fazer o transporte do líquido, se os dois registros forem abertos ao mesmo tempo a água que 
correrá pelo tudo não será nem azul nem vermelha, mas sim alguma cor resultante da combinação 
das duas cores. 
Algo parecido ocorre no barramento quando duas placas de redes colocam sinais elétricos ao 
mesmo tempo: o sinal resultante é fruto de uma colisão e precisa ser tratado! 
Há duas abordagens distintas quanto à colisão. A primeira é tentar evitar a colisão (CA-
Colision Avoidance) e a segunda é detectar a situação e tentar contorná-la (CD – Colision Detect). A 
tecnologia Ethernet utiliza a segunda abordagem implementando um protocolo chamado CSMA-
CD (Carrier Sense Multiple Access – Colision Detect). 
O CSMA-CD é um protocolo distribuído, não dependendo de um nó centralizador ou mestre 
para realizar o controle do barramento. Utilizando esse protocolo, antes de transmitir um frame é 
verificado se o meio físico está livre, caso não esteja é aguardado um tempo e verificado 
novamente. 
É possível que ao mesmo tempo dois nós estejam verificando o meio físico e cheguem à 
conclusão que está livre. Sendo assim, ao tentarem transmitir a colisão acontece da mesma forma. 
Por isso, toda vez que o nó coloca um sinal no meio físico ele o verifica logo em seguida para ver se 
o sinal é o mesmo colocado, caso não seja ele detecta isso como uma colisão, aguarda um tempo k e 
começa a tentativa novamente. 
No entanto, o problema do paralelismo ocorre novamente. Os dois nós podem ter visto o 
meio físico livre, tentado a transmissão e detectado a colisão ao mesmo tempo. Se ambos 
aguardarem o mesmo tempo k a colisão irá ocorrer novamente. Por isso é preciso uma maneira para 
impedir essa “seqüência de coincidências” entre eles. 
Não bastaria simplesmente aumentar o valor do tempo k, pois ambos os nós aguardariam 
sempre o mesmo tempo. Então, a forma encontrada é fazer com que eles aguardem por tempos 
diferentes e quem tiver mais “sorte” transmite primeiro. Mas, como fazer isso? 
Cada nó que deseja enviar um frame pelo barramento possui um conjunto de tempos de 
espera (k). Quando a primeira colisão ocorre esse conjunto possui dois valores, 0 e 1. Na segunda, 
esse conjunto é dobrado, passando a possuir 0, 1, 2, e 3. E isso vai acontecendo até a décima colisão 
onde o conjunto começa pelo tempo 0 e termina com 1023. Dessa forma, quando é preciso esperar, 
o tempo é retirado de forma randômica desse conjunto, diminuindo a cada nova colisão a 
probabilidade de duas placas de rede aguardarem o mesmo tempo. 
A animação “Funcionamento do CSMA-CD” ilustra esse algoritmo. 
3.4.4 Formato do Frame 
O frame Ethernet é uma estrutura de dados que é representada por meio de sinais elétricos e 
transmitido pelo meio físico. Seu formato é apresentado na figura 3. 
 
Figura 3: Formato do frame Ethernet 
 
As placas de rede de duas máquinas distintas normalmente não estão sincronizadas entre si e 
a placa de rede de uma máquina que irá receber um frame não sabe se isso ocorrerá nem quando. 
Dessa forma, o preâmbulo tem duas funções básicas: a) informar à placa destino que um frame será 
transmitido; b) sincronizar as duas placas para que seja possível transmitir essa informação. 
Esse campo possui 8 bytes, sendo os 7 primeiros compostos pelos bits 10101010 e o último 
pelo bytes 10101011. A finalização do último byte com 11 é utilizada para que o receptor saiba onde 
termina o preâmbulo, pois ao iniciar a captura é possível que alguns dos primeiros bits tenham sido 
perdidos, tornando impossível determinar, somente pelo tamanho do campo, onde ele termina. Por 
isso, esse último byte também é conhecido por SoF (Start of Frame). 
Os campos endereço de destino e endereço de origem identificam, respectivamente, os MAC 
Addresses das placas de rede receptora e emissora. 
Como já foi visto anteriormente, a camada de enlace, após validar o endereçamento do 
frame, retira o pacote transmitido e o entrega para a camada de rede. No entanto, é possível que em 
uma mesma máquina mais de um protocolo de rede esteja operando ao mesmo tempo. Sendo assim, 
o tampo Tipo determina para “quem” a camada de enlace deve entregar o conteúdo do frame. 
O campo dados é formado pela carga útiltransmitida pelo frame. Dessa forma, se na camada 
de rede está sendo utilizado o protocolo IP, o campo dados do frame Ethernet contém um pacote IP. 
Em qualquer tecnologia de enlace, o tamanho máximo desse campo define o MTU (Maximum 
Transmission Unit) da rede, que determina a quantidade máxima de dados que pode ser transportada 
em um único frame. 
 O campo CRC possui o resultado da aplicação dos dados em uma função que gera uma 
hash de 32 bits. Dessa forma, o receptor pode verificar se os dados foram corrompidos durante a 
transmissão. 
No meio físico podem ser encontrados muitos “resíduos de frames” gerados por colisão. Por 
isso é definido um tamanho mínimo de 64 bytes para os frames válidos. Considerando que o frame 
inicia-se no campo endereço de destino, em uma situação onde não é transmitido nenhum byte no 
campo dados, o tamanho do frame seria de 18 bytes (endereço de destino + endereço de destino + 
tipo + crc). Sendo assim, há o campo preenchimento que permite que sejam inseridos bytes no 
frame para completar o tamanho mínimo de 64. 
 3.5 Equipamentos 
De maneira a facilitar o entendimento, na unidade de ensino que falou sobre a camada física 
foram abordados somente os equipamentos que operam nessa camada. Nessa unidade sobre a 
camada de enlace serão abordados alguns equipamentos que operam nesse nível apresentando 
algumas vantagens. 
 3.6 Bridge 
Conforme foi visto na unidade anterior, o hub é um equipamento concentrador que opera na 
camada física. Ele tem a responsabilidade de repetir o sinal recebido por uma de suas interfaces nas 
demais, implementado uma forma de propagação de frames idêntica àquela encontrada em um 
barramento comum. Esse tipo de topologia aumenta muito o número de colisões na rede, 
diminuindo seu desempenho. 
Com o passar do tempo os projetistas de redes começaram e perceber a necessidade de 
desenvolver um equipamento que fosse capaz de diminuir essas possibilidades de colisões, 
melhorando, por conseqüência, o tráfego na rede e também a segurança (pense no farejador). 
A primeira solução desenvolvida foi a Bridge: um equipamento implementado em um 
microcomputador convencional dotado de algumas interfaces de redes. A função desse equipamento 
era implementar um concentrador que fosse capaz de receber um frame e propagá-lo somente para a 
interface onde o destino encontra-se conectado. Isso permite que os demais nós, não envolvidos 
nessa transmissão, possam trocar frames entre si sem a incidência de colisões. 
A figura 4 ilustra a utilização da Bridge como equipamento concentrador. Na topologia por 
ela implementada se o nó A estiver enviando um frame para o nó D, ao mesmo tempo o nó B pode 
enviar outro frame para o C sem a ocorrência de colisões. 
 
Figura 4: Utilização de uma bridge como concentrador 
Algumas perguntas devem estar vagando pelo ar: como a bridge sabe qual é interface onde 
está conectado o nó de destino de um frame? É preciso configurar isso manualmente? 
A Bridge é um equipamento “esperto”. Pelo fato de ser um microcomputador é possível 
implementar algoritmos que serão responsáveis pelo tratamento do frames. Dentro da Bridge existe 
uma tabela que relaciona um MAC Address de um nó à interface local onde ele está conectado. 
Quando a Bridge é ligada essa tabela está vazia, sendo preenchida automaticamente. Seu 
preenchimento é realizado toda vez que um novo frame é recebido, pois o algoritmo detecta por 
qual interface a recepção foi realizada, verifica o MAC Address de origem do frame e já descobre 
que esse endereço está conectado à interface utilizada. 
No momento que o frame vai ser encaminhado pela Bridge ela realiza um processo muito 
simples chamado de Mecanismo de Encaminhamento: ela extrai o MAC Address de destino e o 
procura na tabela. Se o endereço for encontrado o frame é encaminhado somente pela interface 
relacionada a ele na tabela. Caso contrário, a propagação é realizada por todas as interfaces. 
É interessante verificar que se um frame é recebido por uma determinada interface ele já foi 
propagado pelo segmento da rede que está conectado a ela. Dessa forma, se ao realizar a busca na 
tabela for verificado que o destinatário encontra-se na mesma interface por onde o frame foi 
recebido, esse é descartado pelo Mecanismo de Filtragem. Mas, seria possível mais de um nó 
conectado à mesma interface? 
 
Figura 5: Cascateamento de concentradores 
 
A figura 5 ilustra uma situação de cascateamento de concentradores. Nesse exemplo, existe 
um Hub conectado à Bridge. Nesse Hub estão conectados dois nós. Imagine que o nó D envie um 
frame para o nó E. O frame seria propagado até o Hub que por sua vez o propagaria para o nó E (já 
sendo consumido) e para a Bridge. Essa última consultaria sua tabela e verificaria que o destino está 
na mesma interface que a origem, então descartaria o frame, pois esse já teria sido propagado por 
esse segmento. 
Um novo obstáculo precisou ser superado pelos projetistas: um determinado nó pode ser 
conectado a uma interface m da Bridge e já ter enviado frames, o que define que já existe a 
associação de seu MAC Address a essa interface. No entanto, o usuário resolveu mudar de mesa e 
levou seu computador, ligando-o em um outro cabo que está conectado à interface n e após isso não 
enviou nenhum novo frame (o que permitira a bridge identificar a mudança). Dessa forma, se algum 
nó tentasse enviar um frame para essa máquina a Bridge consultaria a tabela e o propagaria somente 
para a interface n e o frame jamais chegaria ao destino correto. 
Para resolver isso foi inserido um campo adicional a essa tabela. Esse novo campo tem a 
função de informar quando foi a última vez que o nó que possui o MAC Address relacionado na 
tabela enviou um frame para a Bridge. Depois de um determinado tempo, se o nó não envia nada 
sua entrada da tabela é automaticamente removida. Assim sendo, se alguém tenta se comunicar com 
ele o Mecanismo de Encaminhamento não encontra a relação MAC Address x interface e propaga o 
frame para todos as interfaces, encontrando o nó em seu novo local. Quando esse nó enviar um 
novo frame a Bridge o relaciona à nova interface. 
A animação “Funcionamento da Bridge e do Switch” demonstra o mecanismos de 
encaminhamento. É recomendado ainda que seja analisada a animação “Mecanismos de 
encaminhamento da Bridge e Switch”. Essa última animação apresenta uma tabela que descreve a 
seqüência de envios de frames em uma rede local e por onde esses frames se propagarão. Observe 
que as transmissões que ocorreram previamente influenciam na forma que os frames se propagam 
quando uma nova transmissão é realizada. Os nós identificados com Hi representam os 
computadores! 
 
 3.7 Switch 
Uma vez entendido o funcionamento da Bridge, entender o Switch é muito fácil. Os 
mecanismos de encaminhamento e filtragem de frames são idênticos. No entanto, ao contrário da 
Bridg,e o Switch não é um computador, ele é um equipamento projetado e fabricado exclusivamente 
para esse papel de concentrador. 
Sendo um equipamento dedicado ao papel de concentrador, os mecanismos que na Bridge 
eram implementados em software, no Switch são implementados em hardware, tornando-os mais 
rápidos e eficazes. Outra vantagem é o fato de o Switch oferecer um número muito maior de 
interfaces que a Bridge. 
 3.8 Lans Virtuais 
Muitas vezes é desejado que uma rede local seja organizada em função dos departamentos 
existentes na instituição. Na época em que os hubs reinavam no papel de concentrador, os 
administradores de redes colocavam um equipamento desses em cada departamento e ligava nele os 
microcomputadores dos usuários. 
Considerando esse tipo de organização da rede são encontrados alguns detalhes (que não são 
“tão detalhes” assim) que fazem com que a rede deixe bastante a desejar. O primeiro deles é o fato 
do hub implementar uma topologiaonde a propagação dos frames ocorre da mesma forma que em 
uma rede de barramento. Dessa forma, quando a máquina de um departamento envia um frame é 
possível que qualquer máquina de qualquer departamento consiga ver seu conteúdo, bastando 
definir a interface de rede em modo promíscuo. 
Esse tipo de comportamento deixa a segurança da rede muito comprometida, pois alguns 
departamentos (Recursos Humanos, por exemplo) manipulam dados confidenciais. No entanto, a 
chegada dos switches amenizaram de maneira significativa esse problema. Se o concentrador 
principal da empresa fosse um switch, mesmo que os departamentos continuassem utilizando hubs, 
conforme visto anteriormente, a segmentação da rede gerada pelo switch permitiria que os frames 
trocados entre máquinas de um mesmo departamento fossem vistos apenas pelas estações de 
trabalho existentes nele. 
Porém, como nem tudo são flores, alguns problemas continuaram intrigando os gerentes de 
redes nessa arquitetura citada acima. Os frames com endereçamento de broadcasting (difusão) 
continuariam sendo propagados por toda a instituição, ocupando o meio físico. Dessa forma, se uma 
placa de rede de uma máquina qualquer entra em pane gerando inúmeros frames para difusão, todas 
as máquinas da instituição teriam seu desempenho prejudicado. 
Outra questão que deve ser considerada é a organização dos departamentos. Será que todos 
os usuários de um determinado departamento precisam estar no mesmo lugar? Muitas vezes um 
gerente do departamento pode ter uma sala em outro andar, onde fica inviável levar um cabo de 
rede de sua máquina até o concentrador designado para aquele departamento. 
Para solucionar essas questões entra em cena a Lan Virtual, também conhecidas como 
VLAN. Para implementar uma rede local dessa natureza é preciso utilizar um switch mais 
sofisticado, conhecido como switch gerenciável. 
Cada departamento poderia implementar uma Lan Virtual. De maneira a simplificar o 
trabalho, normalmente cada Lan Virtual é identificada por uma cor. Uma forma, entre outras (que 
recomenda-se a consulta na bibliografia), de implementar essa divisão é realizar a associação de 
cada endereço MAC à VLAN que ela pertence. 
Quando um frame é recebido pelo switch, esse equipamento verifica o MAC Address de 
origem, consulta a tabela local e descobre de qual VLAN o quadro veio. Tendo essa informação 
conhecida o frame é propagado somente para as interfaces do equipamento concentrador que 
possuem máquinas dessa mesma LAN virtual. 
A figura abaixo ilustra a construção de uma VLAN. Nesse exemplo há duas lans virtuais: a 
azul e a vermelha. Dessa forma, o swtich 1 sabe que nas interfaces 3 e 5 existem máquinas da 
VLAN vermelha e na interface 4 uma máquina da azul. No entanto, em sua interface 6 (que o liga 
ao switch 2) há máquinas de ambas as VLANs. O switch 2 sabe que na interface 1 há máquinas de 
ambas as VLAN também, mas na interface 3 há somente uma máquina da VLAN azul e na interface 
4 uma máquina da vermelha. 
 
Se o nó A envia um frame por difusão (broadcasting), o switch 1 recebe esse frame e 
verifica que ele se originou de uma máquina da VLAN vermelha. Sendo assim, ele propaga esse 
frame pelas interfaces 5 e 6. O switch 2 recebe esse frame, verifica a qual VLAN ele pertence 
também e o propaga apenas para a interface 4. 
Atualmente há uma padronização 802.1Q que determina uma alteração no formato do frame 
Ethernet para que esse já carregue a informação quanto à VLAN. No entanto, nesse documento esse 
protocolo não é abordado, mas é importante que a bibliografia seja consultada para que esse 
protocolo seja estudado. 
 3.9 Considerações Finais 
Essa unidade de ensino apresentou um estudo sobre a camada de enlace. Foi abordada a 
tecnologia Ethernet tendo em vista seu grande uso em redes locais. 
É importante que essa unidade seja muito bem compreendida para que não haja dúvidas 
quanto à sua relação com a camada de rede, o próximo assunto abordado. 
Recomenda-se que as animações sejam vistas e compreendidas, pois elas apresentam vários 
dos algoritmos aqui descritos de uma maneira visual, o que aumenta e facilita a compreensão do 
assunto.

Outros materiais

Materiais relacionados

Perguntas relacionadas

Materiais recentes

Perguntas Recentes