Equipamentos de Conexão de Redes Redes de Comunicação de Dados Prof. Esp. Cristiano José Cecanho

Conteúdo Bridge. Algoritmo Spanning Tree. Switch. Virtual LAN (VLAN). Roteador. Modems.

Bridge HUBs expande a extensão da rede e a quantidade de dispositivos ligados a ele. Da mesma forma replicam problemas de desempenho e colisões. Uma solução inteligente é o uso de Bridges, ou pontes, que possui a capacidade de interpretar os quadros que circulam pela rede, ou seja, sabido o endereço MAC no quadro, a bridge determina para qual segmento o quadro deve ser enviado. Na hierarquia do modelo de referência OSI e no modelo de referência Ethernet a Bridge se enquadra na camada de Enlace.

Bridge: funcionamento Para cada porta, é mantida uma tabela conhecida por tabela de bridging (uma tabela hash) com os endereços MAC das interfaces que estão presentes a partir desta porta. Esta tabela é construída dinamicamente e precisa apenas que seja recebido um quadro Ethernet por uma de suas portas. A partir deste momento, a Bridge o analisa e extrai o endereço MAC de origem do quadro. Quando o receptor retorna a requisição o mesmo acontece.

Bridge: funcionamento Em caso do endereço já existir na tabela, simplesmente o dispositivo direciona o quadro para a porta requisitada, impedindo a sobrecarga na rede. E se não houver o endereço MAC cadastrado? A requisição é enviada a todas as portas causando o efeito conhecido como inundação (flooding).

Exemplo

Algoritmo Spanning Tree (STP) Tipo de algoritmo padronizado pelo IEEE (802.1d) que tem associado um grupo de Ids, sendo um para a Bridge e outro para cada porta da Bridge. O ID da Bridge é conhecido como Bridge ID (BID) composto de 8 bytes sendo: 2 bytes para prioridade. 6 bytes para o endereço MAC da Bridge. Cada porta possui 16 bits, sendo: 6 bits para definir prioridade. 10 bits para identificar o número da porta.

STP: Funcionamento Ao ser ligado: Cada Bridge presente na rede inicia um procedimento de descobrimento para determinar qual será eleita a bridge raiz. Cada Bridge envia, por meio de Broadcast, quadros especiais chamados de unidades de dados de protocolo de Bridge (Bridge Protocol Data Units - BPDU), entre todas as Bridges conectas no mesmo segmento. A raiz é definida por eleição, sendo que a menor BID ganha a eleição. Uma vez eleita, as demais calculam o menor caminho até ela.

Switch O switch tem maior desempenho que o hub porque estabelece dinamicamente ligações entre as portas, estabelecendo canais independentes que podem operar de forma simultânea. Cada computador ligado a rede tem à disposição até 100% do tempo.

Switch substitui o bridge Qualquer tráfego entre os computadores da rede A não colidirá com as redes B, C e D, o que resulta em maior performance. Se não fosse usado o switch, e sim um hub em seu lugar, todos os computadores das quatro redes poderiam colidir entre si, ou seja, seria formado um único domínio de colisão. Uma transmissão entre dois computadores da rede A teria que esperar a sua vez se estivesse em andamento uma transmissão entre micros da rede B.

Onde utilizar bridges então? Nas redes locais o switch substituiu o bridge, mas ainda encontra-se bridges para outras aplicações. O Bridge é uma ponte entre duas redes separadas, que passam a operar como uma única rede. Por exemplo, se tiver dois prédios próximos, cada um com uma rede local, pode-se utilizar bridges para ligar as duas redes. Se for inviável ligar as duas redes através de cabos de rede normais, pode-se usar bridges wireless, com suas antenas para transmissão e recepção. O tráfego é estabelecido entre as duas redes, que passam então a formar uma única rede.

Porta Uplink Muitos hubs e switches possuem uma porta chamada UPLINK. Esta porta já possui uma inversão interna, portanto permite a ligação em cascata sem o uso de cabos crossover. Muitos hubs e switches baratos não possuem porta UPLINK. Para fazer a ligação em cascata dos mesmos, é preciso usar um cabo crossover. No entanto, muitos produtos modernos são “auto-sense”, ou seja, identificam automaticamente o tipo de cabo utilizado. Se uma conexão requer cabo crossover, o aparelho detectará automaticamente o tipo de cabo usado e inverterá internamente as conexões da porta. Consulte o manual do seu produto para verificar qual é o seu caso.

Porta UPLINK compartilhada Note que muitas vezes, a porta UPLINK é compartilhada com uma das portas já existentes no hub ou switch. Na figura abaixo, a porta UPLINK é compartilhada com a porta 8. Se usar a porta 8 não usará a porta UPLINK e vice-versa.

Equipamentos montados em Rack Um Rack é um armário montado para organizar diversos dispositivos: Patch panel. Switch. Servidores.

Alças para montagem em rack Quando uma rede tem porte médio (acima de 20 máquinas), deve-se utilizar equipamentos montados em um RACK com medida padrão de 19 polegadas. Hubs e switches a partir de 16 portas normalmente possuem esta medida padrão e são acompanhados de alças metálicas laterais para serem montados em racks.

Fixação no rack Uma fez instaladas as alças laterais no equipamentos, podemos aparafusá-las também nas colunas do rack, como mostra a figura ao lado. O uso do rack facilita a manutenção e o geranciamento da rede.

Montagem em rack Em redes muito pequenas, com menos de 10 máquinas, é fácil manter tudo organizado sobre uma mesa ou estante. Entretanto à medida em que a rede aumenta, instala-se mais equipamentos e mais cabos, e essas conexões viram uma grande bagunça. Usando um rack como o da figura ao lado instala-se todos os equipamentos e seus cabos ficam mais organizados. É muito mais fácil localizar a conexões e fazer eventuais alterações.

Racks Abertos A questão da segurança em uma rede é muito importante. Se o rack for instalado em uma sala trancada ou de acesso restrito, pode-se utilizar modelos abertos como os da figura ao lado. São mais baratos e de mais fácil utilização. Os racks possuem duas colunas com inúmeros furos para fixação de equipamentos. Possuem ainda algumas bandejas para suportar equipamentos mais pesados. Se os requisitos de segurança forem ainda maiores pode-se utilizar racks fechados.

Racks Fechados Além de mais seguros, os racks fechados são também mais robustos. São indicados não apenas para instalar equipamentos de rede, mas também para a montagem de servidores.

Patch Panel Trata-se de um painel de conectores RJ-45 fêmea que deve ser parafusado em um rack. Da parte traseira desses conectores partem cabos que se ligam aos diversos equipamentos da rede. Cada um dos conectores do patch panel é chamado PORTA. As portas devem ser numeradas, e o administrador da rede ou o responsável pela instalação física deve manter um registro discriminando exatamente cada computador ligado nessas portas. Por exemplo, a porta 25 vai até a sala 302, onde está conectado o computador do Sr. José da Silva.

Teclado e Mouse Para serem instalados em rack, o conjunto é acompanhado de uma gaveta, normalmente com chave. Deve-se puxar a gaveta para ter acesso a esses dois dispositivos. O mouse do exemplo ao lado é embutido no próprio teclado, similar aos encontrados em notebooks.

Racks em prateleiras Em configurações modestas, pode-se usar um rack com prateleiras. Um ou dois servidores seriam instalados no interior do rack. Equipamentos de rede como hubs, switches e patch panels também podem ser instalados neste tipo de rack. É usado um sistema de ventilação interno, permitindo que o conjunto trabalhe com o rack fechado, trancado a chave, para maior segurança.

KVM Switch No caso de mais de um servidor e um único monitor, um chaveamento de vídeo pode facilitar a vida.

Virtual LAN Uma VLAN é uma rede local que agrupa um conjunto de máquinas de maneira lógica e não física. Com efeito, numa rede local a comunicação entre as diferentes máquinas é governada pela arquitetura física. Graças às redes virtuais é possível livrar-se das limitações da arquitetura física definindo uma segmentação lógica baseada em agrupamento de máquinas.

Tipologia VLAN VLAN de nível 1. VLAN de nível 2. VLAN de nível 3.

VLAN 1 Uma VLAN de nível 1 (também chamada VLAN por porta, em inglês Port-Based VLAN) define uma rede virtual em função das portas de conexão no comutador.

VLAN 2 Uma VLAN de nível 2 (igualmente chamada VLAN MAC, em inglês MAC Address-Based VLAN) consiste em definir uma rede virtual em função dos endereços MAC das estações. Este tipo de VLAN é muito mais flexível que a VLAN por porta, porque a rede é independente da localização da estação.

VLAN 3 Dividida em duas categorias: A VLAN por subrede (em inglês Network Address-Based VLAN) associa subredes de acordo com o endereço IP fonte dos datagramas. Este tipo de solução confere uma grande flexibilidade, na medida em que a configuração dos comutadores se altera automaticamente no caso de deslocação de uma estação. Por outro lado, uma ligeira degradação de desempenhos pode fazer-se sentir, dado que as informações contidas nos pacotes devem ser analisadas mais finamente. O VLAN por protocolo (em inglês Protocol-Based VLAN) permite criar uma rede virtual por tipo de protocolo (por exemplo TCP/IP, IPX, AppleTalk, etc.), agrupando assim todas as máquinas que utilizamo mesmo protocolo numa mesma rede.

Vantagens no uso de VLAN Mais flexibilidade para a administração e as modificações da rede porque qualquer arquitetura pode ser alterada por simples parametrização dos comutadores. Ganho em segurança, porque as informações são encapsuladas num nível suplementar e são eventualmente analisadas. Redução da divulgação do tráfego sobre a rede.

Roteador Dispositivo que encaminha pacotes de dados entre redes de computadores, criando um conjunto de redes de sobreposição. Um roteador é conectado a duas ou mais linhas de dados de redes diferentes. Quando um pacote de dados chega, em uma das linhas, o roteador lê a informação de endereço no pacote para determinar o seu destino final. Em seguida, usando a informação na sua política tabela de roteamento ou encaminhamento, ele direciona o pacote para a rede de próxima em sua viagem. Os roteadores são os responsáveis pelo "tráfego" na Internet. Um pacote de dados é normalmente encaminhado de um roteador para outro através das redes que constituem a internetwork até atingir o nó destino. E portanto o roteador é tipicamente um dispositivo da camada 3 do Modelo OSI.

Roteador: funcionamento Roteadores utilizam tabelas de rotas para decidir sobre o encaminhamento de cada pacote de dados recebido. Eles preenchem e fazem a manutenção dessas tabelas executando processos e protocolos de atualização de rotas, especificando os endereços e domínios de roteamento, atribuindo e controlando métricas de roteamento.

Tipos de roteadores Se definem como: Estático. Dinâmico.

Exercícios Retorne uma pesquisa sobre o termo tabela hash. Compare o funcionamento de uma bridge a um roteador. Retorne por meio de uma pesquisa a definição de: Comutador. Sistemas Operacionais que aceitam VLAN. Roteamento. Encaminhamento.