Pontes e Switches
Como vimos anteriormente, os repetidores são usados
para expandir a extensão da rede, mas que replicam
todos os quadros que recebem. Assim, quando uma
máquina transmite dados para outra máquina presente
no mesmo segmento, todas as máquinas da rede
recebem esses dados, mesmo aquelas que estão em
outros segmentos.
Pontes e Switches
A ponte é um repetidor inteligente. Ela opera na
camada de Link de dados do modelo OSI. Isso significa
que ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros
de dados que estão circulando na rede. Sendo assim,
ela consegue ler os campos de endereçamento MAC
do quadro de dados. Com isso, a ponte não replica
para outros segmentos dados que tenham como
destino o mesmo segmento de origem.
Pontes e Switches
Se o computador A transfere dados para B, todos os
micros do segmento 1 recebem os dados (mas só B os
captura). A ponte, por verificar que o endereço MAC de
destino está presente no segmento 1, não replica o
quadro para o segmento 2.
Pontes e Switches
No caso de o micro A estar transferindo dados para o
micro F, a ponte verifica que o endereço MAC de
destino encontra-se no segmento 2, passando, então, a
funcionar como um repetidor tradicional, replicando o
quadro gerado no segmento 1 no segmento 2.
Pontes e Switches
Outro papel que a ponte em princípio poderia ter é
interligar redes que possuem arquiteturas diferentes.
Como esse dispositivo trabalha na camada de Link de
Dados do modelo OSI, ele em princípio seria capaz de
converter um quadro de uma determinada arquitetura
em um quadro de outra arquitetura (converter um
quadro Ethernet em um quadro Token Ring, por
exemplo).
Pontes e Switches
Só que há um problema com isso: a área de dados dos
quadros possui tamanhos diferentes. Por exemplo, os
quadros Ethernet possuem uma área de dados de até
1.500 bytes, enquanto que quadros Token Ring
possuem uma área de dados de até 4.451 bytes ou até
17.800, operando a 16 Mbps ou mais, e os quadros
FDDI possuem uma área de dados de 4.478 bytes.
Pontes e Switches
Ou seja, converter um quadro Ethernet de 1.500 bytes
para um quadro Token Ring de 4.451 bytes é fácil. O
problema é converter um quadro Token Ring em um
Ethernet. É impossível, já que não há como transportar
4.451 bytes para um espaço de 1.500 bytes.
Outro ponto importante é que esses valore são os
tamanhos máximos da área de dados; o tamanho do
quadro que será utilizado por uma determinada rede é
desconhecido, o que complica ainda mais a questão.
Pontes e Switches
Uma solução possível seria fazer com que todas as
redes que estejam interligadas operem usando um
mesmo tamanho de quadro. Por exemplo, configurar a
rede Token Ring para trabalhar com quadros de 1.500
bytes, para tornar a comunicação possível com uma
rede Ethernet. Só que isso faria com que o
desempenho da rede caísse, pois uma das grandes
vantagens das redes Token Ring é o uso de uma área
maior de dados.
Pontes e Switches
A verdadeira solução para a ligação de duas redes que
usem arquiteturas diferentes é a fragmentação, isto é, o
dispositivo responsável por interligar essas redes divide
o quadro maior em tantos quadros menores forem
necessários, de modo a conseguir transmitir um quadro
grande através de uma rede que só aceite quadros
pequenos.
Pontes e Switches
O dispositivo de rede responsável por conectar duas
redes com arquiteturas diferentes chama-se roteador,
que é uma ponte que opera na camada de Rede do
modelo OSI.
Da mesma forma que acontece com os repetidores, as
pontes são mais comumente encontradas embutidas
em outros equipamentos. O equipamento mais
conhecido é o switch (chaveador).
Pontes e Switches
O switch é um hub que, em vez de ser um repetidor é
uma ponte. Com isso, em vez de ele replicar os
quadros recebidos para todas as suas portas, ele envia
o quadro somente para a porta na qual o micro
contendo a placa de rede que tenha o mesmo endereço
MAC presente no endereço de destino do quadro esteja
instalado. Com isso, esse dispositivo consegue
aumentar o desempenho da rede, já que manterá o
cabeamento livre.
Pontes e Switches
Outra vantagem é que mais de uma comunicação pode
ser estabelecida simultaneamente, desde que as
comunicações não envolvam portas de origem ou
destino que já estejam sendo usadas em outra
comunicação.
Pontes e Switches
Os switches conseguem enviar quadros diretamente
para as portas de destino porque eles são dispositivos
que aprendem. Quando uma máquina envia um quadro
para a rede através do switch, ele lê o campo de
endereço MAC de origem do quadro e anota em uma
tabela interna, que está conectado àquela porta. Assim,
quando o switch recebe um quadro para ser
transmitido, ele consulta essa sua tabela. Se o
endereço MAC de destino constar nessa tabela, ele
sabe para qual porta deve enviar o quadro.
Pontes e Switches
No entanto, se o endereço MAC do quadro for
desconhecido pelo switch, isto é, ele não sabe para
qual porta deve entregar o quadro, ele gera um
processo conhecido como flooding (inundação); ele
envia o quadro para todas as suas portas, menos a de
origem. Nesse momento ele opera como um hub.
Pontes e Switches
É importante notar que o switch também “desaprende”
endereços de MAC. Após um determinado período de
tempo sem receber qualquer quadro de um
determinado MAC, o switch elimina esse endereço de
sua tabela. Isso permite que a estrutura física da rede
seja alterada e o switch mantenha a sua capacidade de
aprendizado, mantendo a rede funcionando.
Pontes e Switches
Velocidade
Existem switches que permitem a ligação de máquinas
operando com velocidades de transmissão diferentes.
Neste caso, o switch possui uma memória temporária
para armazenar os dados que serão entregues
posteriormente para as portas que estejam operando a
uma velocidade mais baixa.
Pontes e Switches
Segurança
Outra vantagem desse dispositivo é a segurança. Os
hubs não são tão seguros quanto os switches porque
os quadros são transmitidos para todas as portas.
Como cada quadro possui campos de identificação do
endereço de origem e de destino, o hacker sabe a
quais máquinas pertencem os dados, interceptando as
informações que ele julgue interessantes.
Pontes e Switches
Ligação
Os switches, por causa do seu alto custo, quase não
são usados sozinhos. Em geral são usados com hubs.
Os switches, no entanto, podem ser ligados a qualquer
uma das portas do hub sem qualquer limitação, já que
o switch é encarado pelo hub como se fosse um micro
convencional. Por conta disso, a topologia da rede deve
ser bem estudada, de forma a apresentar o melhor
desempenho.
Pontes e Switches
Ligação
Os switches, por causa do seu alto custo, quase não
são usados sozinhos. Em geral são usados com hubs.
Os switches, no entanto, podem ser ligados a qualquer
uma das portas do hub sem qualquer limitação, já que
o switch é encarado pelo hub como se fosse um micro
convencional. Por conta disso, a topologia da rede deve
ser bem estudada, de forma a apresentar o melhor
desempenho.
Pontes e Switches
Ligação
Consideremos a figura abaixo, nela para que uma
máquina que esteja conectada ao hub 1 comunique-se
com uma máquina conectada ao hub 3,
obrigatoriamente terá que passar pelo switch1, pelo
hub 2 e pelo switch 2.
Pontes e Switches
Ligação
O problema dessa configuração é com o hub 2, que
gerará um tráfego gigantesco sempre que o switch 1
tiver de enviar informações para o switch 2, diminuindo
o desempenho da rede, pois esse hub irá enviar os
quadros recebidos do switch 1 para todas as suas
portas, e não somente para a porta onde o switch 2
está conectado.
Pontes e Switches
Ligação
Já a configuração apresentada a seguir, chamada de
configuração central, apresenta um desempenho
superior, já que, quando um micro que esteja
conectado em um dos hubs quiser enviar dados para
outro hub, este envio será direto, sem comprometer o
desempenho de nenhum dos hubs.
Pontes e Switches
Exercícios:
1. Conceitue ponte de redes.
2. Qual a principal vantagem da ponte em relação ao
hub?
3. Por quê não podemos usar ponte para interligar
topologias de redes diferentes?
4. Conceitue switch.
5. Explique o processo de “aprendizagem” do switch.