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Redes I - 6.Interconexão de LANs
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Redes I - 6.Interconexão de LANs

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  • Internetworking and the OSI Model Repeaters work at the physical layer. They simply repeat any signal from one cable plant to the next. Concentrators are repeaters but offer more fault isolation than normal repeaters. Bridges work at the data link layer. Specifically, they forward based on the MAC address of the packet. Routers work at the network layer. They forward based on a network identification inside the packet, not on the MAC address. Gateways operate the the session, presentation and application layer. They provide protocol translation between different communication types.
  • Transcript

    • 1. Interconexão de LAN’s Prof. Mauro Tapajós
    • 2. Interconexão de LAN’s
      • Restrições nas LAN’s:
        • LAN´s IEEE são incompatíveis entre si
        • 3. Apresentam limites físicos
        • 4. É uma tecnologia orientada a broadcast
        • 5. Não se pode realizar projetos apropriados de rede somente com repetidores-Hub (camada física)
        • 6. Um novo equipamento que segmente o tráfego broadcast é necessário
    • 7. Níveis de Interconexão de Redes Física Enlace de Dados Rede Transporte Sessão Apresentação Aplicação Repetidores ( repeaters ) Pontes ( bridges ) - Switches Roteadores ( routers ) Gateways
    • 8. Domínio de Colisão
      • É um segmento de rede onde uma colisão atinja todas as estações
      • 9. As estações disputam entre si o meio de transmissão dentro de um domínio de colisão
      • 10. Os broadcasts também chegam a todas as estações dentro de um domínio de colisão
      • 11. Domínios de colisão devem ser distribuídos de acordo com as características de tráfego (é uma opção de projeto)
    • 12. Domínio de Colisão
    • 13. Pontes ( bridges )
      • Dispositivos que trabalham na camada de enlace de dados, reconhecendo e analisando os campos dos quadros (frames)
      • 14. Interconectam várias LAN´s, permitindo que a rede cubra distâncias maiores que o permitido para uma única LAN (aumentam a extensão de uma mesma tecnologia de rede)
      • 15. Não propagam as colisões de um lado para o outro, criando vários domínios de colisão independentes
    • 16. Pontes É um equipamento que pode trabalhar no nível de camada de enlace do modelo OSI
    • 17. Pontes
    • 18. Pontes
      • Não há restrição ao número de pontes numa LAN, somente considerações de projeto
      • 19. A ponte se comporta como uma estação para os dois segmentos
      • 20. Dois procedimentos básicos:
        • Aprendizado (pelo endereço de origem)
        • 21. Filtragem (com a tabela de encaminhamento já feita pelo aprendizado)
      • Existirá uma tabela de encaminhamento para cada interface de rede
    • 22. Segmentação do Tráfego com Pontes
      • Criação de domínios de colisão
      • 23. Muitas organizações já possuem suas próprias LAN´s com divisões naturais da rede (andares, departamentos, etc...)
      • 24. A organização pode estar em vários prédios, assim uma única LAN pode não ser aconselhável
      • 25. Além disso a carga da rede poderá ser distribuída, melhorando a performance
    • 26. Segmentação do Tráfego com Pontes
      • Aumento da confiabilidade
      • 27. Melhora na segurança da rede, confinando o tráfego crítico a regiões específicas da rede
      • 28. Aumentam os limites impostos pelas tecnologias de redes LAN’s atuais
    • 29. Segmentação do Tráfego com Pontes
    • 30. Segmentação do Tráfego com Pontes ( bridges )
    • 31. Pontes - Problemas
      • Formatos de quadros diferentes em LAN’s distintas (reformatações, novos CRC´s e mais consumo de CPU)
      • 32. Velocidades diferentes, até mesmo entre redes semelhantes (LAN´s 802.3 Ethernet e Fast Ethernet)
      • 33. Tamanhos máximos de quadros diferentes (sem solução)
      • 34. Detalhes de cada LAN (por exemplo: bits de prioridade e confirmação, segurança - criptografia)
    • 35. Pontes Transparentes
      • O comitê IEEE 802.1 definiu uma ponte capaz de interconectar as redes IEEE
      • 36. Idéia principal era um dispositivo que operasse de forma transparente para as outras estações da rede, utilizando as informações do cabeçalho MAC (normalmente os endereços de origem e destino)
      • 37. Mantém tabelas de endereços para cada porta
      • 38. No início, todos os quadros passam por flooding (inundação)
    • 39. Pontes Transparentes
      • Para adequação às mudanças na topologia, cada entrada da tabela contém a hora em que o último quadro passou
      • 40. Um processo temporizador verifica estes tempos e deleta as entradas “velhas” (normalmente poucos minutos)
      • 41. A filtragem da ponte não vale para endereços desconhecidos ( flood ), broadcast ou multicast
      • 42. O número de entradas na tabela de uma porta dependerá do fabricante (memória)
      • 43. As estações não sabem da existência da porte e acham que todas as outras estações estão no mesmo segmento (transparência)
    • 44. Problema com Loops na Rede  
      • Os quadros F1 e F2 seguirão como se tivessem sido originados na LAN 2 e voltarão para as pontes, sabotando as tabelas de encaminhamento
    • 45. Algoritmo de Spanning Tree
      • O algoritmo de Spanning Tree dinamicamente configura a rede sem loops na sua topologia (por meio de um protocolo executado entre as pontes)
    • 46. Algoritmo de Spanning Tree
      • Cada ponte possui um ID único atribuído pelo fabricante
      • 47. As pontes elegem uma como a ponte root (a que tem menor ID)
      • 48. É criado um caminho para cada uma das LAN's a partir da root bridge
      • 49. O algoritmo continua a rodar se adequando a possíveis mudanças de topologia
      • 50. É parte do padrão IEEE 802.1d
    • 51. Pontes Transparentes - Conclusões
      • Não utiliza a banda de maneira otimizada
      • 52. Falhas e mudanças na topologias são facilmente detectadas (temporizadores nas entradas das tabelas)
      • 53. Fabricantes podem implementar mecanismos que priorizem quadros que estão “chegando” em detrimento dos que estão “saindo”
    • 54. Pontes Remotas
      • Interconectam LAN´s distantes, normalmente por enlaces ponto-a-ponto
      • 55. A preocupação aqui é não enviar o que não é do outro lado para economizar banda
      • 56. Podem enviar os quadros completos (LAN´s semelhantes)
      • 57. Podem enviar somente os dados ( payload ), mas os CRC’s não serão os originais
    • 58. Switches
      • É um nome mais comercial das pontes mais modernas para redes de par trançado ou fibra ótica com recursos avançados
      • 59. Normalmente oferecem portas 10/100, mas também podem oferecer algumas Gigabit Ethernet
      • 60. Alternativa mais barata do que mudar todas as intefaces de rede para alternativas de maior velocidade
      • 61. Normalmente permitem a comunicação full-duplex nas portas (violação do padrão ethernet)
      • 62. Podem oferecer portas uplink para acesso a um canal de velocidade mais alta
    • 63. Switches
      • Backplane: é uma via interna de alta velocidade do equipamento ligando todas as interfaces e onde os quadros são encaminhados em alta velocidade
      • 64. Placas específicas (dependem do fabricante) com recursos diversos
    • 65. Switches
      • Dois tipos:
      • 66. Store-and-Forward : armazena todo o quadro para analisá-lo e encaminhá-lo pela interface adequada
      • 67. Cut-Throught : ao receber o cabeçalho do quadro já decide a porta de saída para o mesmo. Alcança maiores throughtputs mais é maior a chance de erros
    • 68. Switches - Comparação com HUBs
    • 69. HUB’s e Switches
      • Barramento – rede broadcast (cabo coaxial)
      • 70. HUB – rede broadcast (par trançado)
      • 71. Switch – rede comutada – par trançado ( switched )
    • 72. Exemplo de Rede LAN
    • 73. Exemplo de Interconexão de LAN's (Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet)
    • 74. Exemplo de Interconexão de LAN's (Ethernet, Fast Ethernet)
    • 75. Exemplo de Interconexão de LAN´s (Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet)
    • 76. VLAN’s
      • Virtual LAN's
      • 77. Para cada LAN um equipamento diferente – custos a mais e dificuldades em gerenciar tantos dispositivos
      • 78. Separação lógica de usuários e trechos de redes – normalmente não segue a distribuição da rede LAN física
      • 79. Aspectos de isolamento do tráfego – segurança
      • 80. Carga de broadcasting
      • 81. Mobilidade de usuários
    • 82. VLAN’s
      • Recurso dos switches para montagem de domínios de broadcast independentes
    • 83. Domínios de Colisão e Domínios de Broadcast com VLAN's
    • 84. VLAN’s: Exemplo
    • 85. Criação de VLAN’s Podem ser criadas com base em 1) Portas de switches 2) Endereços MAC
        • Útil para pontes com poucas interfaces
        • 86. Problemas com dispositivos como docking stations para notebooks
      3) Endereços de Camada de Rede
        • Violação do modelo de independência de camadas
    • 87. Padrão IEEE 802.1Q
      • Idéia: Indicação das VLANs no próprio quadro IEEE (evita a análise de payload)
      • 88. Basta que se mude o comportamento dos equipamentos e não das NICs
      VLAN ID – 12 bits Prioridade – 3 bits (802.1P) CFI – 1 bit - túnel ethernet entre redes Token Ring
    • 89. VLAN’s: Exemplo com duas Subredes ligadas por roteador
    • 90. Projetos de Interconexão de LAN´s
      • Atualmente as arquiteturas das redes são baseadas numa via de alta velocidade chamada backbone
      • 91. Um backbone sempre roda a uma velocidade maior (por exemplo: um segmento Gigabit Ethernet)
      • 92. Cada projeto vai depender do contexto (cliente)
      • 93. Existe a possibilidade de comunicação full-duplex em alguns equipamentos e placas de rede
      • 94. Note que não é possível full-duplex Fast Ethernet com cabeamento de categoria 3 (100baseT4) ou Gigabit Ethernet com categoria 5 por que não possuem pares fixos para transmissão e recepção (utilizam todos os 4 pares do cabo)