Arquitetura de Redes

Arquitetura de Redes

• Aula 10

1

REPETIDORES

• A finalidade de um repetidor é gerar os sinais da rede

novamente e os retemporizar no nível do bit para que eles trafeguem em uma distância maior nos meios. Fique

atento à Regra dos repetidores de cinco também

conhecida como Regra 5-4-3, ao estender os segmentos da LAN. Essa regra afirma que você pode conectar cinco segmentos de rede ponto a ponto usando quatro

repetidores, mas apenas três segmentos podem ter hosts (computadores).

REPETIDORES

• Os repetidores são dispositivos de porta única de

"entrada" e porta única de "saída". Os repetidores são classificados como dispositivos da camada 1, no

modelo OSI, porque eles atuam apenas no nível do bit e não consideram nenhuma outra informação.

Hubs são essencialmente repetidores de camada física:

• Bits que chegam de um enlace se propagam para todos os outros enlaces Com a mesma taxa

• Não possuem armazenagem de quadros

• Não há CSMA/CD no hub: adaptadores detectam colisões

• Provê funcionalidade de gerenciamento de rede

• É conhecido como repetidor multiporta Concentrador - HUB

• Hub de backbone interconecta segmentos de LAN

• Estende a distância máxima entre os nós

• No entanto, domínios de colisão individuais tornam-se um único e grande domínio de colisão

• Não pode interconectar 10BaseT e 100BaseT Interconexão com hubs

• Dispositivo de camada de enlace

• Armazena e encaminha quadros Ethernet

• Examina o cabeçalho do quadro e seletivamente encaminha o quadro baseado no endereço MAC de destino

• Quando um quadro está para ser encaminhado no segmento, usa CSMA/CD para acessar o segmento

• Transparente

• Hospedeiros são inconscientes da presença dos switches

• Plug-and-play, self-learning (auto-aprendizado) Comutador - Switch

• Como determinar para qual segmento da LAN encaminhar o quadro?

• Parece um problema de roteamento...

Encaminhamento

• Um switch possui uma tabela de switch

•Entrada na tabela do switch:

• (endereço MAC, interface, marca de tempo)

• Entradas expiradas na tabela são descartadas (TTL pode ser 60 min)

•Switch aprende quais hospedeiros podem ser alcançados através de suas interfaces

• Quando recebe um quadro, o switch “aprende” a

localização do transmissor: segmento da LAN que chega

• Registra o par transmissor/localização na tabela Self learning (auto-aprendizado)

Quando um switch recebe um quadro:

indexa a tabela do switch usando end. MAC de destino

if entrada for encontrada para o destino then{

if dest. no segmento deste quadro chegou then descarta o quadro

else encaminha o quadro na interface indicada

}

else flood

Encaminha para todas as interfaces,

exceto para aquela em que o quadro chegou

Filtragem/encaminhamento

Suponha que C envia um quadro para D

• Switch recebe o quadro de C

• Anota na tabela que C está na interface 1

• Como D não está na tabela, o switch encaminha o quadro para as interfaces 2 e 3

• Quadro recebido por D

hub hub hub

switch

A

B C D

E F G H

I

endereço interface AB

EG 11 23 1 2 3

Switch: exemplo

Suponha que D responda com um quadro para D

hub hub hub

switch

A

B C D

E F G H

I

endereço interface AB

EG C

11 23 1 1 2 3

Switch: exemplo

• Switch recebe quadro de D

• Anota na tabela que D está na interface 2

• Como C está na tabela, o switch encaminha o quadro apenas para a interface 1

• Quadro recebido por C

• Switch quebra as sub-redes em segmentos de LAN

• Alguns quadros do mesmo segmento de LAN não são

usualmente encaminhados para outros segmento de LAN

• Segmentos se tornam separados em domínios de colisão

hub hub hub

switch

domínio de colisão domínio de colisão

domínio de colisão

Switch: isolação de tráfego

• Switch com muitas interfaces

• Hospedeiros possuem conexão direta ao switch

• Sem colisões; full-duplex

Switching: A-para-A’ e B-para-B’, simultaneamente, sem colisões

Switches: acesso dedicado

Combinações de interfaces 10/100/1000 Mbps

compartilhadas/dedicadas

Store-and-Forward:

quadro é coletado inteiro, armazenado e depois

processado para

determiner a porta de saída sem ter de primeiro coletar o quadro todo

Mais sobre switches

Cut-through switching:

quadro encaminhado da porta de entrada até a porta de saída sem

ter de primeiro coletar o quadro todo

• Ligeira redução na latência

Mais sobre switches

Interconectando comutadores comutadores podem ser conectados

 P: Enviando de A p/G - como S₁ sabe repassar quadro destinado a F por S₄ e S₃?

 R: Autoaprendizagem! (funciona da mesma forma que no caso do único comutador!)

Comutadores versus roteadores

• ambos dispositivos de armazenamento e repasse – roteadores: dispositivos da camada de rede

(examinam cabeçalhos da camada de rede)

– comutadores são dispositivos da camada de enlace

Comutadores versus roteadores

• roteadores mantêm tabelas de roteamento, implementam algoritmos de roteamento

• switches mantêm tabelas de comutação, implementam filtragem, algoritmos de aprendizagem

VLANs: motivação

O que acontece se:

• usuário da CC muda para EE, mas quer se conectar ao comutador CC?

• único domínio de broadcast:

– todo tráfego de

broadcast da camada 2 (ARP, DHCP) cruza a LAN inteira (questões de eficiência,

segurança/privacidade)

Ciência da

Computação Engenharia

Elétrica Engenharia da Computação

O que há de errado nesta figura?

VLANs

VLAN baseada em porta: portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que único comutador físico opere como múltiplos

Comutadores virtuais

Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir múltiplas LANs virtuais por uma única

infraestrutura de LAN física.

Virtual Local Area Network

1

8 9

16 2 10

7

…

Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8)

Ciência da Computação (VLAN portas 9-15)

15

…

Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8)

…

1 2 8

7 9

16 10

15

…

Ciência da Computação (VLAN portas 9-16)

VLAN baseada em porta

• isolamento de tráfego:

quadros de/para portas 1-8 só podem alcançar portas 1-8

– também podem definir VLAN com base em endereços MAC das extremidades, em vez de porta do comutador

 inclusão dinâmica: portas podem ser atribuídas dinamicamente entre VLANs

 repasse entre VLANS:

feito por roteamento (assim como em comutadores separados)

 na prática, fornecedores vendem uma combinação de comutador e roteador

VLANS spanning multiple switches

• porta de tronco: carrega quadros entre VLANS definidas sobre vários comutadores físicos

– quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores não podem ser quadros 802.1 comuns (devem ter

informação de VLAN ID)

– protocolo 802.1q inclui campos de cabeçalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco

1

8 9 2 10

7

…

Engenharia Elétrica (VLAN portas 1-8)

Ciência da Computação (VLAN portas 9-15)

15

…

2 3 7

Portas 2,3,5 pertencem a EE VLAN Portas 4,6,7,8 pertencem a CC VLAN

5

4 6 8

16

1

ROTEADORES

• São elementos que possibilitam a interconexão de duas redes físicas distintas

• Utilização:

– Ligar segmentos de redes com protocolos e arquiteturas diferentes.

– Funcionam na camada de rede do modelo OSI.

– Filtram e isolam o tráfego

– Conectam segmentos de redes

ROTEADORES

• Funcionamento:

– Possui uma tabela com as seguintes informações

• Todos os endereços de rede conhecidos

• Como se conectar a outras redes

• Caminhos possíveis entre roteadores

• Custo de enviar os dados por estes caminhos – Seleciona a melhor rota, podendo escolher entre

caminhos múltiplos

ROTEADORES

• Funcionamento:

– Não envia mensagens de difusão (filtra) – Exigem endereço específico de rede

– Só se comunicam com outros roteadores

– Somente examinam o endereço da rede e não o do nó de destino

– Os roteadores se comunicam entre si, mas não com computadores remotos.

hubs roteadores switches isolação de

tráfego não sim sim

plug & play sim não sim

roteamento

ótimo não sim não

cut

through sim não sim

Resumo: comparação

Redes corporativas

Arquitetura de Redes

• Aula 10 - Atividade

28

Responda

Considerando que todos os switchs já aprenderam todos os destinos da rede, mostre como ficaria a tabela de

comutação de S1, S2, S3 e S4

Responda