Aula-3

Prévia do material em texto

AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Redes Locais e Comutação 
Daniel de Souza Dias 
dias.daniel@estacio.br 
1 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Aula Passada - Exercício 4 
• Exercício 4: 
A topologia a seguir, apresentada no exemplo 2 de sumarização de rotas, foi 
implementada e está apresentando erros de sumarização de rotas. 
Defina um novo endereçamento de rede para os hosts de forma que não exista mais 
erro de sumarização. Considere que cada rede final tem 30 hosts (rede /27). 
Utilize o endereço de rede 10.0.0.0/8 e quantas sub-redes forem necessárias. 
Distribua os endereços de forma a minimizar os endereços não utilizados. 
 
 
2 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Aula Passada - Exercício 4 
 
 
3 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 4 - Resposta 
 
 
4 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Aula Passada - Exercício 5 
• Exercício 5: 
Considerando a topologia 
apresentada na figura ao lado, 
complete os endereços que estão 
incompletos (com o símbolo de ?) 
 
 
5 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.0.0/? 
 
 
 
 
 
 
• 192.168.0.0/22 
6 
Endereço de Rede Máscara Endereço Binário 
192.168.0.0 /24 11000000.10101000.00000000.00000000 
192.168.1.0 /24 11000000.10101000.00000001.00000000 
192.168.2.0 /24 11000000.10101000.00000010.00000000 
192.168.3.0 /24 11000000.10101000.00000011.00000000 
22 primeiros bits são iguais 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.0.0/24 
 
 
 
 
 
• 2 redes /25 
– 192.168.0.0/25 
– 192.168.0.128/25 
 7 
Endereço de Rede Máscara Endereço Binário 
192.168.0.0 /24 11000000.10101000.00000000.00000000 
192.168.0.0 /? 11000000.10101000.00000000.00000000 
192.168.0.128 /? 11000000.10101000.00000000.10000000 
24 primeiros bits são iguais 
Endereço de hosts 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.1.0/24 
– 192.168.1.0/25 
• Rede era 28 = 256 
• Emprestei 1 bit e dividi a rede em 21 = 2 
• Rede passou ter 27 = 128 endereços 
– Sobrou a 
– 192.168.1.128/25 
 
– 192.168.1.?/26 
– 192.168.1.?/26 
8 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.1.0/24 
– 192.168.1.128/25 
• Rede era 27 = 128 
• Emprestei 1 bit e dividi a rede em 21 = 2 
• Rede passou ter 26 = 64 
– Virou as redes 
– 192.168.1.128/26 
– 192.168.1.192/26 
9 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.2.0/24 
– 4 sub-redes 
• 60 hosts 
• 55 hosts 
• 62 hosts 
• 32 hosts 
• Sub-redes: 22 = 4 
 
• Hosts: 25 -2 = 30 -> rede /27 
• Hosts: 26 -2 = 62 -> rede /26 
10 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
• Exercício 5: 
• 192.168.2.0/24: 8 bits para endereçamento 
– Divisão em 4 redes: Empréstimo de 2 bits 
– Endereçamento de até 62 hosts: 6 bits 
• 64 endereços em cada sub-rede 
• Endereços: 26 = 64 
 
– 192.168.2.0/26 
– 192.168.2.64/26 
– 192.168.2.128/26 
– 192.168.2.192/26 
11 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 5 - Resposta 
12 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
13 
Ementa 
• Fundamentos (19/08) 
• VLSM e Sumarização de Rotas 
(26/08) 
• Design de Rede Local - Topologias 
(02/09) 
• Camada de Enlace (09/09) 
• Comutadores (16/09) 
• VLANs - Introdução (23/09) 
• VLANs - Trunks (30/09) 
• Prova - AV1 (07/10) 
 
 
 
• Roteamento VLANs (14/10) 
• Configuração VLANs (21/10) 
• STP – Loops (28/10) 
• RSTP (04/11) 
• Configurações Avançadas (11/11) 
• Configurações Avançadas (18/11) 
• Prova - AV2 (25/11) 
• Revisão (02/12) 
• Prova - AV3 (09/12) 
• Aula Final (16/12) 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias 
• Topologia ponto a ponto 
• Topologia linear 
• Topologia em barramento 
• Topologia em anel 
• Topologia em estrela 
• Topologia em malha 
• Topologia em árvore 
• Topologias híbridas 
 
14 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia ponto a ponto 
• Ligações ponto a ponto (p2p) 
– Utilizada para conectar 2 interfaces diretamente 
– Enlace dedicado entre dois equipamentos 
– Não tem equipamentos intermediários 
15 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia linear 
• Usada principalmente no início da computação 
• Liga todos os dispositivos em série 
– No mínimo 2 interfaces por dispositivo 
– Todos os dispositivos precisam estar ligados 
• Encaminhamento em cada dispositivo 
– No pior caso precisa transmitir um dado por todos os dispositivos 
 
 
 
16 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia em anel 
• Topologia linear com as pontas interligadas 
– A transmissão só precisa passar por no máximo metade dos equipamentos 
– Melhora a confiabilidade: pode perder um enlace (vira uma topologia linear) 
 
17 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia em barramento 
• Todos os computadores estão conectados ao mesmo meio 
– Meio compartilhado 
– Todos os hosts recebem a mensagem 
– Conexões com cabos coaxiais 
• Conector T para dividir o sinal 
• Barato de implementar 
• Único ponto de falha 
– Colisões! 
• Ethernet 
18 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia em estrela 
• Ligados a um concentrador ou comutador 
– Concentrador (hub) 
• Retransmite os pacotes para todos os hosts 
• Camada 1 (física) do modelo OSI 
• Características de barramento 
– Comutador (switch) 
• Encaminha os pacotes somente para o host de destino 
• Camada 2 (enlace) do modelo OSI 
• Endereço MAC 
• Grande utilização 
• Ponto de falha no equipamento central 
– Fácil identificação de problemas em enlaces de host 
 
19 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia em malha (mesh) 
• Todas as conexões possíveis entre os hosts 
– Todos os dispositivos têm enlaces para todos os outros 
• Rede sem fio 
– Mesh 
– IEEE 802.11s 
• Redes com fio 
– Múltiplos caminhos 
 
 
20 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologia em árvore 
• Hierarchical topology ou topologia hierárquica 
– Coleção de topologias estrela organizadas de forma hierárquica 
• Ponto de falha no núcleo 
– Grande volume de dados no núcleo da rede 
– Ponto de congestionamento 
21 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• Múltiplas topologias de forma simultânea 
• Vantagens: 
– Escolha de topologias baseado em necessidade 
– Expansão mais fácil (escalável) 
• Desvantagens: 
– Maior complexidade instalação e operação 
– Maior dificuldade em detectar falhas 
 
• Exemplo: 
– Topologia em Malha + Árvore 
 
22 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• Árvore 
– Impossível manter a capacidade de comunicação plena entre todos os hosts 
– Quanto maior é a banda de um enlace, mais caro são os equipamentos 
– A capacidade disponível para a ligação com as camadas superiores nem sempre é 
igual a soma de todos enlaces que são ligados àquela camada 
23 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• Árvore 
– Definindo: 
• Enlaces de 1Gbit/s para os 16 servidores 
• 4 comutadores de camada de acesso 
• 2 comutadores de camada de distribuição 
• 1 comutador de camada de núcleo 
– Camada de distribuição tem um fator de redução (blocking) de 2 para 1 
– Camada de acesso tem um fator de redução de 4 para 1 
24 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• Fat-tree 
– Ligações em malha nas camadas de distribuição e núcleo25 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• Árvore 
– Definindo: 
• Enlaces de 1Gbit/s para os 16 servidores 
• 4 comutadores de camada de acesso 
• 4 comutadores de camada de distribuição 
• 2 comutador de camada de núcleo 
– Camada de distribuição tem um fator de redução de 4 para 2 
– Camada de acesso tem um fator de redução de 4 para 2 
26 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Topologias híbridas 
• O design hierárquico facilitar a gerência e expansão. 
– Divide a rede em camadas 
– Mais confiável 
– Escalável 
– Cada camada com uma função 
• Dividido em três camadas: 
– Camada de acesso (access) 
– Camada de distribuição (distribution) 
– Camada de núcleo (core) 
 
27 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Acesso 
• Ligado aos dispositivos finais: 
– Computadores 
– Impressoras 
– Telefones IP 
• Utiliza os seguintes ativos para a conexão: 
– Hubs 
– Switches 
– Pontos de acesso sem fio (WAP) 
• Propósito: 
– Meio para conectar dispositivos finais à rede 
– Controlar permissão de comunicação dos usuários finais 
28 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Acesso 
29 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Acesso 
• Boas práticas: 
– Criar domínios de colisão separados 
– Implementar uma VLAN por switch (L2) 
– Os switches de acesso devem ser ligados a um link de camada 3 (uma VLAN 
por switch de acesso) ou através de uma porta trunk (tronco) a uma subinterface 
(várias VLANs por switch de acesso); 
• A camada de distribuição é que deve rotear entre VLANS ou LANs 
• Dispositivos finais devem ser ligadas a switch layer 2 
• Implementa segurança de porta 
30 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Distribuição 
• Agrega os dados recebidos da camada de acesso 
– Encaminhamento para o núcleo 
– Encaminhamento entre as redes locais virtuais (VLANs) e/ou LANs 
– Controle de fluxo do tráfego da rede através de políticas (QoS) 
• Inclui os seguintes componentes: 
– Roteadores baseados em LAN 
– Switches da Camada 3 
• Normalmente são dispositivos de alto desempenho que têm alta 
disponibilidade e redundância 
31 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Distribuição 
32 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Distribuição 
• Comutação multicamadas entre a camada de acesso e o núcleo 
– Agrega enlaces 
• Concentra vários enlaces de menor taxa de transferência (troughput) 
• Ligações ao núcleo com enlaces de maior taxa de transferência 
– Redundância para a camada de acesso 
• Implementa decisões baseadas em políticas 
– Filtragem de endereços de origem ou destino 
– Filtragem por portas 
– Ocultação de redes internas 
– Roteamento estático 
– Segurança 
– Mecanismos de QoS 
33 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Núcleo 
• Espinha dorsal (Backbone) 
– Enlaces de alta capacidade (Throughput) 
• 10GbE/40GbE/100GbE/400GbE 
• Fibra óptica 
• Cabo Coaxial 
– Altamente disponível 
– Redundante 
– Switches de alta qualidade 
• Essencial à interconectividade 
– Agrega o tráfego de todos os dispositivos da camada de distribuição 
34 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Núcleo 
35 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Camada de Núcleo 
• Assegurar o transporte rápido e eficiente de dados: 
– Mínima manipulação de pacotes 
• Poucos filtros 
• Sem controle de permissão 
• Roteamento entre as LANs ou VLANs é feito na camada de distribuição 
– Tolerância a falhas e redundância 
– Boa capacidade de gerenciamento 
– Forma um backbone de alta capacidade com serviços de transporte rápido 
 
• A camada de núcleo deve evitar a manipulação de pacotes para filtrar ou 
checar lista de acesso 
 
36 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Top. híbridas – Server Farm 
• Server Farm 
– Um server farm ou pool de servidores é um conjunto de servidores que estão 
relacionados ao mesmo serviço. 
– Os servidores reais são dispositivos físicos atribuídos a um server farm. Os 
servidores reais fornecem os serviços com balanceamento de carga. 
 
37 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Escalabilidade 
• A modularidade do desenho permite replicar elementos 
– Ampliação facilitada 
• Fácil planejar e implementar a expansão 
38 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Escalabilidade 
• A modularidade do desenho permite replicar elementos 
– Ampliação facilitada 
• Fácil planejar e implementar a expansão 
– Cada módulo é consistente 
– Exemplo: Se o modelo consiste em dois switches na camada de distribuição, para 
até dez switches da camada de acesso, se a rede não utilizar inicialmente os dez 
switches, é possível implementar novos switches na camada de distribuição 
– Cada camada possui funções específicas e facilita a definição do modelo de 
switches que atendam à funcionalidade de cada camada 
39 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Redundância 
• Disponibilidade é imprescindível 
 
40 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Redundância 
• Disponibilidade é imprescindível 
• Com projetos de redes hierárquicas a redundância pode ser 
implementada facilmente 
– Os switches da camada de acesso são conectados a pelo menos dois switches da 
camada de distribuição 
– Caso haja falha nos switches da camada de distribuição, o switch da camada de 
acesso pode comutar para o outro switch da camada de distribuição 
 
41 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Desempenho 
• Hosts finais não passam por switches intermediários de baixo 
desempenho 
• Enlaces das camadas de acesso e distribuição, de alta capacidade 
– Fibra óptica, links agregados, 10GbE 
• A camada de distribuição usa funções de alto desempenho para 
encaminhar o tráfego ao núcleo 
 
42 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Segurança: Cada camada desempenhando sua função de segurança 
• Camada de acesso: 
– Segurança de porta 
• Controle sobre quais dispositivos se conectam à rede 
• Equipamentos de camada 2 somente filtram informações da sua camada: filtro por MAC 
• Camada de distribuição: 
– Políticas de segurança mais avançadas (filtros e regras) 
• Filtragem de equipamentos de camada 3 
• Listas de controle de acesso (ACL); bloqueio de protocolos de níveis mais altos como IP, P2P, SSH 
• Camada de núcleo: 
– Evitar filtros e ACLs 
• Interfere na capacidade de encaminhamento 
43 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Gerenciabilidade 
• Facilidade na manutenção da configuração, exemplo 
– Alterações de configurações por camadas 
• Exemplo: um switch da camada de acesso necessita de uma alteração na sua configuração. 
Provavelmente os outros switches das mesma camada também precisam, logo o estudo que definiu as 
alterações de funcionalidade em um switch poderá ser replicado a todos da mesma camada 
• Facilidade de adição de novos switches: 
– Mesma função, configurações semelhantes 
• Facilidade de recuperação e resolução de problemas: 
– Similaridade de modelo, de configurações e funções 
– Identificação de problemas recorrentes 
44 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Benefícios de uma rede hierárquica 
 • Sustentabilidade 
• Menos equipamentos ao comparar com a rede de malhacompleta 
– Na malha completa, todos os switches precisam ser de alto desempenho, capazes 
de desempenhar todas as funções da rede 
– Na rede hierárquica, os switches possuem funções diferentes em suas camadas 
• Switches de acesso mais baratos 
• Switches do núcleo mais robustos 
• Cada camada possui funções específicas 
– Facilita a definição do modelo de switches de cada camada 
45 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 0 
46 
• Uma empresa precisa modificar o endereçamento de todos os 
computadores de sua rede. Dada a topologia apresentada a seguir, faça a 
distribuição de endereçamento de todas as sub-redes apresentadas na 
Fábrica, Escritório e Servidores (R11, R12, R21, R22, R23, R31, R32 e R33). 
Obedeça a quantidade especificada para o número de computadores em 
cada sub-rede. 
• Após distribuir os endereços para todas as sub-redes, faça a sumarização 
dos endereços das sub-redes (R1, R2, R3) e a sumarização de toda a rede 
(R0). 
• Para o endereçamento, use a faixa 10.0.0.0/16. 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 0 
47 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 1 
• Cada camada na topologia híbrida tem um papel a desempenhar. Dentre 
as afirmativas abaixo, quais estão corretas? 
a) Toda a filtragem e controle de acesso devem ocorrer na camada de núcleo. 
b) A camada de distribuição distribui o acesso a todos os usuários finais. 
c) A camada de acesso é responsável por filtros a nível da camada 2, como por 
exemplo filtros de endereços MAC 
d) A processamento na camada de núcleo deve ser o simples e eficiente 
e) Todas os enlaces de todas as camadas devem ter redundância 
48 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 2 
• Facilidade na manutenção da configuração, facilidade de adição de novos 
switches, facilidade de recuperação e resolução de problemas. Essas são 
características de: 
a) Escalabilidade 
b) Redundância 
c) Desempenho 
d) Segurança 
e) Gerenciabilidade 
f) Sustentabilidade 
49 
AULA 3: Topologias 
CCT0331 - REDES LOCAIS E COMUTAÇÃO 
Exercício 3 
• Realize um levantamento dos principais equipamentos Cisco utilizados 
nas camadas de núcleo, distribuição e acesso. 
50