Switch

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Switch
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Introdução

• As redes locais de computadores (LANs) permitem
  aos seus usuários compartilharem recursos tais
  como periféricos, informações e aplicações, de
  maneira simples e eficiente.
• Estas redes estão divididas em dois grupos,
  segundo o tipo de componentes utilizados
  COMPONENTES PASSIVOS, responsáveis pelo
  transporte dos dados através do meio físico
  (cabos, antenas, acessórios de cabeamento e
  tubulações) e COMPONENTES ATIVOS, estes
  responsáveis pela comunicação adequada entre os
  diversos equipamentos de rede como as estações de
  trabalho, servidores, multiplexadores, etc.
• Dentro da categoria COMPONENTES ATIVOS destacamos
  o switch, a bridge, o roteador, etc, pelo papel
  que eles desempenham dentro da rede local.
• Esse conjunto de elementos de rede - ativos e
  passivos é que garante uma comunicação
  confiável, com a performance requerida pelas
  aplicações.

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Introdução

• Pode-se observar o quanto é imprescindível que os
  equipamentos estejam adequadamente dimensionados
  para que possam atender plenamente as
  necessidades dos usuários. Por exemplo, hoje em
  dia as redes locais têm que transportar grandes
  quantidades de informação, arquivos contendo
  textos, dados, gráficos e imagens, para isso
  requerendo recursos de alta capacidade e
  velocidade.
• Dos equipamentos para uma rede física, que
  interligam microcomputadores, impressoras,
  servidores, etc...
• O foco é o SWITCH, um equipamento que tem por
  objetivo principal a interligação e domínio de
  colisão.

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Funcionamento dos HUBs
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Funcionamento dos HUBs
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O que é um SWITCH

• Um switch nada mais é que uma ponte bem mais
  esperta. Ele funciona de maneira semelhante à
  ponte também opera na camada 2 do modelo OSI.

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O que é um SWITCH

• Os SWITCHES são semelhantes a pontes pelo fato de
  ambos basearem o roteamento em endereços de
  quadro.
• Na verdade, muitas pessoas utilizam os dois
  termos de forma intercambiável.
• A principal diferença e que um switch e usado com
  maior frequência para conectar computadores
  individuais, como mostra a Figura abaixo.

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Interligação de redes através de um switch

• A partir do momento em que as estações estão
  ligadas a esse elemento central, no qual a
  implementação interna é desconhecida, mas a
  interface é coerente com as estações, é possível
  pensar que esses elementos podem implementar
  arquiteturas que não utilizam apenas um meio
  compartilhado, mas sim possibilitam a troca de
  mensagens entre várias estações simultaneamente.
• Dessa forma, as estações podem obter para si
  taxas efetivas de transmissão bem maiores.
  Conceitualmente, switches poderiam ser
  considerados bridges multi-portas.
• Como "bridging" tecnicamente é uma função da
  camada 2 do modelo OSI, todos os padrões atuais
  de rede (Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring,
  FDDI, etc) podem ser conectados através de
  switches.

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Tabela CAM

• Memória de conteúdo endereçável (CAM) é um tipo
  especial de memória de computador usado em
  determinadas aplicações de velocidade muito alta.
  É também conhecida como memória associativa,
  armazenamento associativo, ou um array
  associativo, embora o último termo é usado mais
  frequentemente para uma estrutura de dados de
  programação. (Hannum et al., 2004). Vários
  computadores personalizados, como o STARAN
  Goodyear, foram construídos para implementar CAM,
  e foram referidos como computadores associativo.

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Tabela CAM
Máquinas MAC Portas
Computador 1 10001 13
Computador 2 10002 10
Computador 3 10003 03
Computador 4 10004 09
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Funcionamento do Switch

• O funcionamento do SWITCH é semelhante ao da
  PONTE.
• 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
  conseqüentemente aprende em qual porta ela está
  conectada, ele passa a se comunicar diretamente
  com ela através daquela porta.

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Funcionamento do Switch
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Funcionamento do Switch
João manda um frame para Mel. No frame constam
as informações.
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Principais Vantagens
O switch envia o frame para todas as portas
(broadcast), já que acabou de ser inicializado e
coloca em sua tabela.
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Funcionamento do Switch
Nesse processo, todas máquinas que não possuem
o endereço destino descartam o pacote. Assim, Mel
responde
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Funcionamento do Switch
  O switch encaminha o quadro para a porta 1
(conforme consta em sua tabela) e adiciona as
informações de Mel em sua tabela.
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Funcionamento do Switch

• Quando João e Mel precisarem se comunicar
  novamente o switch não mais enviará o frame para
  todas as portas, e sim e tão somente entre as
  portas de que João e Mel fazem parte.
• Agora ele já sabe que João está na porta 1 e Mel
  na porta 6. 
• Em suma, o switch usa o MAC Origem para aprender
  os endereços e o MAC destino para comutação dos
  frames.

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Funcionamento do Switch
Métodos de Switching
Atualmente existem três métodos de Switching,
esses métodos são ás lógicas em que o Swicth
trabalha, facilitando assim o funcionamento do
equipamento. Contribuem também para que o switch
tenha uma alta taxa de encaminhamento de quadros.
Store and Forward
Nesse método o switch processa todo o quadro
(Store) antes de encaminhá-lo (forward). O campo
FCS também é checado. O FCS serve para verificar
a integridade do quadro. Logo, quadros que não
são íntegros são descartados. Esse método é o
mais lento de todos e era utilizado também pelas
pontes.
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Funcionamento do Switch
Cut-Through
Nesse método o campo endereço de destino é
verificado e os primeiros bits são encaminhados
para a porta sem que o quadro inteiro tenha sido
recebido. O FCS não é verificado e logo não há
como descartar quadros defeituosos. Ele é mais
rápido que o store and forward.
Fragment Free
Análogo ao anterior. Aguarda o recebimento dos
primeiros 64 bytes antes de encaminhar o quadro.
De acordo com as especificações, se houver uma
colisão ela será detectada nos primeiros 64 bytes
do quadro. Logo, quadros com erro por colisão não
serão encaminhados. O FCS não é checado.
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Conclusão

• Os switches permitem que os usuários de redes de
  computadores troquem informações e compartilhem
  recursos, obtendo o máximo de performance da
  rede.
• Existe um conjunto muito grande de opções e
  configurações possíveis para todos os tipos de
  negócio.
• Originalmente projetados para conectar servidores
  e estações de trabalho em redes locais, os
  switches tornaram-se uma boa opção nos projetos
  de redes, visando tornar um upgrade futuro menos
  oneroso e mais simples.
• Os switches podem ser utilizados em uma rede ao
  nível de grupos de trabalho, departamentos e
  backbone.
• São especialmente indicados nas situações de
  congestionamento de tráfego, que pode ocorrer no
  acesso a um servidor de uma rede local ou a um
  backbone corporativo de uma LAN compartilhada.

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Bibliografia
Redes De Computadores Andrew Tanenbaum 4Ed Pt Br
Com Figuras N http//www.projetoderedes.com.br/ar
tigos/artigo_switches_em_redes_locais.php http//
www.juliobattisti.com.br/tutoriais/paulocfarias/re
desbasico020.asp
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• FIM