Switches

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.