Para falar de switches, temos que falar o que é hub. Fisicamente,
hubs e switches são parecidos, mas eles funcionam de forma bem diferente. De um
lado temos os hubs, equipamentos simples, com baixo desempenho e segurança. Do
outro os switches, com toda a inteligência embutida.
Hubs são
dispositivos de camada 1 (física) no modelo OSI, e funcionam como repetidores
de sinal elétrico. Quando um pulso chega em uma das portas do hub, ele sempre retransmite
este pulso para todas as outras portas, criando um único domínio de
colisão.
Desta forma, quando uma estação transmite, todas as outras recebem
o dado transmitido. Como toda banda é ocupada quando um host transmite, apenas
um host pode transmitir por vez
Por funcionar desta forma os hubs tornam a rede lenta e insegura.
Switches, também conhecidos como
comutadores, é um hardware fundamental para as redes, pois podemos dizer que é
o switch é o coração de uma rede. Há vários modelos de switch, gerenciáveis,
não gerenciáveis, 8 /12/16/24/48 portas. Topologia em que trabalha é a estrela.
É um hardware que trabalha na camada 2 – ENLACE
- do modelo OSI, ou na camada 1 - Acesso a rede no modelo TCP/IP, sendo assim
ele não lê IP e sim Mac Address.
Em relação ao HUB, o switch além de eliminar a colisão entre as suas
portas, aumenta o número de domínios de colisão que é equivalente ao número de
portas que ele possui.
O switch faz uma comutação virtual entre as máquinas origem e destino,
isolando as demais portas desse processo, desse modo a comunicação ocorre em
modo full-duplex.
A maior vantagem do switch é que
a competição entre as máquinas conectadas as suas portas é eliminada
definitivamente. Assim um switch comuta através de um único domínio de
broadcast.
Como funciona o switch?
Ele possui uma tabela de encaminhamento
chamada tabela CAM.Nessa
tabela está especificado a associação das máquinas as portas do switch. Quando
o switch precisa encaminhar um quadro e não há em sua tabela qualquer
informação referente em qual porta está a máquina destino, ele encaminha o
quadro para todas as portas, exceto para a porta que originou o frame. Depois
que a máquina responde e ele consequentemente aprende em qual porta ela está
conectada, ele passa a se comunicar diretamente com ela através daquela
porta.
Para ser capaz de
identificar o destino do frame, o switch realiza um processo de aprendizagem,
constituído por: Learning, Flooding, Filtering, Forwarding e Aging.
Learning
Learning é
o processo pelo qual o switch aprende o MAC Address dos dispositivos. Quando um
switch é ligado sua tabela MAC (ou CAM table) está vazia. Cada frame que chega
até o switch contém o MAC Address do host que originou o frame. Então o switch
armazena este MAC na tabela CAM (Content Addressable Table) e associa a porta
pela qual o frame chegou.
Flooding
Quando o
switch não tem uma entrada na CAM table para um endereço (MAC address)
específico, ele então encaminha o frame para todas as portas, menos para porta
que recebeu o frame. Este procedimento é conhecido com flooding.
Filtering
Após o
switch aprender os MAC address e associá-los as respectivas portas, os
benefícios do switch podem ser verificados através do Filtering (Filtro).
Quando dois
dispositivos conhecidos tentam se comunicar através do switch, o frame do host
de origem é encaminhado direta e unicamente para porta do host de destino.
Forwarding
Forwarding
é o encaminhamento de um frame de um host conhecido (que está na CAM table)
associado a uma porta para outro host conhecido localizado em uma porta do
switch.
Aging
Além do MAC
address e da porta associada a este MAC, o switch também armazena o tempo que
determinado MAC foi aprendido (Learning). O Aging do aprendizado permite que o
switch se adapte as mudanças de dispositivos (um host pode trocar de porta, ser
removido ou ainda um novo equipamento pode ser adicionado na rede). Assim que
um MAC é armazenado o switch inicia o aging timer, e cada vez que o switch
encaminha ou filtra um frame de determinado dispositivo, o aging timer é
reiniciado. Se em período de tempo o switch não verificar o envio de nenhum
frame do dispositivo, o MAC é removido da CAM table.O Aging
garante que apenas dispositivos ativos permaneçam na CAM table.
Métodos de encaminhamento
1. Store and Forward – Armazena todo o quadro em buffer, verefica se
existe erros, se estiver OK, envia o quadro; caso haja erro descarta o quadro.
2. Cut-Through – Tem maior velocidade / maior possibilidade de
erro
3. Fragment –Free – Checa os primeiros 64 bytes assegurando que o
quadro tem pelo menos o tamanho mínimo antes de enviar.
