Domínios de switching

Domínios de transmissão

Um conjunto de switches interconectados forma um único domínio de broadcast. Somente um dispositivo de camada de rede, como um roteador, pode dividir um domínio de broadcast de camada 2. Os roteadores são usados para segmentar domínios de broadcast, mas também segmentarão um domínio de colisão.

Quando um dispositivo envia um broadcast de camada 2, o endereço MAC destino no quadro é definido somente com 1s binários.

O domínio de broadcast de camada 2 é conhecido como domínio de broadcast MAC. O domínio de broadcast MAC consiste em todos os dispositivos na LAN que recebem quadros de broadcast de um host.

Clique em Reproduzir na figura para ver a primeira metade da animação.

mostra uma animação de diagrama de uma mensagem de difusão que viaja para cada host conectado ao switch, e também de switch para switch, dentro do domínio de difusão ou LAN

Quando um switch recebe um quadro de broadcast, ele encaminha o quadro por meio de cada uma de suas portas, exceto a porta de ingresso na qual o quadro de broadcast foi recebido. Cada dispositivo conectado ao switch recebe uma cópia do quadro de broadcast e o processa.

Os broadcasts às vezes são necessários para localizar inicialmente outros dispositivos e serviços de rede, mas eles também reduzem a eficiência da rede. A largura de banda da rede é usada para propagar o tráfego de broadcast. Muitos broadcasts e uma carga de tráfego pesada na rede podem causar congestionamentos, o que reduz a velocidade de desempenho da rede.

Quando dois switches estão conectados, o domínio de broadcast é aumentado, conforme visto na segunda metade de animação. Neste caso, um quadro de broadcast é encaminhado a todas as portas conectadas ao switch S1. O switch S1 está conectado ao switch S2. O quadro é propagado também a todos os dispositivos conectados ao switch S2.

2.2.3

Aliviar o congestionamento da rede

Os comutadores LAN possuem características especiais que os ajudam a aliviar o congestionamento da rede. Por padrão, as portas do switch interconectadas tentam estabelecer um link em full-duplex, eliminando, assim, os domínios de colisão. Cada porta full-duplex do comutador fornece a largura de banda total ao dispositivo ou dispositivos conectados a essa porta. As conexões full-duplex aumentaram drasticamente o desempenho da rede LAN e são necessárias para velocidades Ethernet de 1 Gbps ou mais.

Os switches interconectam segmentos da LAN, usam uma tabela de endereços MAC para determinar as portas de saída e podem diminuir ou eliminar completamente as colisões. As características dos comutadores que aliviam o congestionamento da rede incluem o seguinte:

• Velocidades de porta rápidas - As velocidades da porta do switch Ethernet variam de acordo com o modelo e a finalidade. Por exemplo, a maioria dos switches de camada de acesso suporta velocidades de porta de 100 Mbps e 1 Gbps. Os switches de camada de distribuição suportam velocidades de porta de 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps e switches de camada principal e data center podem suportar velocidades de porta de 100 Gbps, 40 Gbps e 10 Gbps. Os switches com velocidades de porta mais rápidas custam mais, mas podem reduzir o congestionamento.

• Comutação interna rápida - Switches usam um barramento interno rápido ou memória compartilhada para fornecer alto desempenho.

• Buffers de quadros grandes - Os switches usam buffers de memória grandes para armazenar temporariamente mais quadros recebidos antes de começar a soltá-los. Isso permite que o tráfego de entrada de uma porta mais rápida (por exemplo, 1 Gbps) seja encaminhado para uma porta de saída mais lenta (por exemplo, 100 Mbps) sem perder quadros.

• Alta densidade de porta - Um switch de alta densidade de porta reduz os custos gerais porque reduz o número de switches necessários. Por exemplo, se 96 portas de acesso fossem necessárias, seria mais barato comprar dois switches de 48 portas em vez de quatro switches de 24 portas. Os switches de alta densidade de porta também ajudam a manter o tráfego local, o que ajuda a aliviar o congestionamento.

O que eu aprendi neste módulo?

Encaminhamento de quadros

A decisão sobre como um comutador encaminha o tráfego é baseada no fluxo desse tráfego. O termo ingresso descreve a porta na qual um quadro entra no dispositivo. O termo saída descreve a porta que os quadros usarão ao sair do dispositivo. Um quadro Ethernet nunca será encaminhado para fora da porta onde entrou. Para que um switch saiba qual porta usar para transmitir um quadro, primeiro ele deve saber quais dispositivos existem nas portas. À medida que o switch aprende o relacionamento das portas com os dispositivos, ele cria uma tabela chamada tabela de endereços MAC. Cada quadro que entra em um switch é verificado para obter novas informações a serem aprendidos examinando o endereço MAC de origem do quadro e número da porta onde o quadro entrou no switch. Se o endereço MAC de destino for um endereço unicast, o comutador procurará uma correspondência entre o endereço MAC de destino do quadro e uma entrada em sua tabela de endereços MAC. Os métodos de encaminhamento de switch incluem store-and-forward e cut-through. Store-and-forward usa verificação de erros e buffer automático. Cut-through não verifica erros. Em vez disso, ele executa a comutação rápida de quadros. Isso significa que o switch pode tomar uma decisão de encaminhamento assim que procurar o endereço MAC de destino do quadro em sua tabela de endereços MAC.

Alternando domínios

Se uma porta de switch Ethernet estiver operando em half-duplex, cada segmento estará em seu próprio domínio de colisão. Não há domínios de colisão quando as portas do switch estão operando em full-duplex. Por padrão, as portas do switch Ethernet negociam automaticamente full-duplex quando o dispositivo adjacente também pode operar em full-duplex. Um conjunto de switches interconectados forma um único domínio de broadcast. Somente um dispositivo de camada de rede, como um roteador, pode dividir um domínio de broadcast de camada 2. O domínio de broadcast de camada 2 é conhecido como domínio de broadcast MAC. O domínio de broadcast MAC consiste em todos os dispositivos na LAN que recebem quadros de broadcast de um host. Quando um switch recebe um quadro de broadcast, ele encaminha o quadro por meio de cada uma de suas portas, exceto a porta de ingresso na qual o quadro de broadcast foi recebido. Cada dispositivo conectado ao switch recebe uma cópia do quadro de broadcast e o processa. Os switches podem: interconectar segmentos da LAN, usar uma tabela de endereços MAC para determinar as portas de saída e podem diminuir ou eliminar totalmente as colisões. As características dos switches que aliviam o congestionamento da rede são velocidades rápidas de porta, comutação interna rápida, buffers de quadros grandes e alta densidade de porta.