Curso de redes_cisco

Notas do Editor

• #4: Historia das Internetworks - Fim dos anos 80: Surgiram as LANs - Local Area Networks: provendo a interligação dos PCs . permitindo o compartilhamento de recursos, como impressoras e espaço em disco. Controle maior sobre a informação e os problemas relacionados à segurança ficaram melhor equacionados. Rapidamente foram assimilada pelas empresas, que as utilizavam basicamente para aplicações departamentais como banco de dados e correio eletrônico. Contribuiu para o aumento da produtividade e fez da LAN um fator diferencial para a competitividade. - No entanto, cada departamento escolhia a tecnologia (geralmente proprie-tária) de LAN que melhor se adequava aos seus negócios - Estes sistemas operacionais de rede não se falavam, formando ilhas de conectividades dentro da mesma empresa. - Mesmo quando se optava por um único sistema operacional de rede, a instalação, a manutenção e a operação decorriam sem muito critério. - Somava-se ainda o problema de interligação destas LANs entre si e com os demais host’s (minis e mainframes)
• #5: Historia Internetworks - anos 90: - Surgimento das redes corporativas baseadas em sistemas abertos, - Interligação das diversas tecnologia de LANs - Integração das mesmas com os mainframes e minicomputadores (PC). - A padronização imposta pelas redes corporativas permitiu que os dirversos computadores se comunicassem independentemente das suas arquiteturas de hardware e software.. - As redes corporativas começaram a fazer uso dos recursos de distribuição de dados e de processamento. Este aumento de demanda de tráfego inter-redes estimulou o desenvolvimento de novas tecnologias de telecomunicações como Frame-relay, ISDN, SMDS e ATM. O tráfego local também cresceu, levando ao desenvolvimento de tecnologias de redes locais de alta velocidade com FDDI, Fastethernet(100MBps) e, mais recentemente, o ethernet 1GBps e LATM
• #6: Ainda na década de 90..... A demanda atual mostra que as redes corporativas não só farão uso cada vez mais intenso da distribuição de dados, como também integrarão voz e imagem a este tráfego. Como aplicações multimídia( videoconferência, TV interativa) workgroup computing. A integração de dados,voz e imagem exigirá recursos de telecomunicações com maior banda e menor latência como ( SMDS e o ATM). Outros fatores requeridos nas redes integradas sâo a possibilidade de alocação de: banda por demanda (rajada) banda garantida (tráfego isossíncrono). Isto equivale a dizer que as redes devem poder atender a picos de tráfego sempre que forem requeridos e simultaneamente dispor de “canais” de Throughput constante. Deste modo, por exemplo, é possível transmitir um vídeo de modo contínuo pela rede.
• #9: As redes corporativas integradas NGN servirão como uma “auto-estrada” de informação para as empresas, que poderão oferecer, a um custo menor, melhores serviços aos seus clientes. Nos próximos anos, estaremos assistindo a uma integração cada vez maior das aplicações de voz, dados, e multimídia, que convergirão para uma única rede. Isto contribuirá para uma verdadeira globalização da economia, possibilitando às empresas incrementarem seus negócios, uma vez que não estarão mais confinadas aos seus mercados locais. Com o surgimento das redes integradas para transporte de todo tipo de aplicação como voz, dados e recursos de multimídia , haverá cada vez mais necessidade de adequar a rede (QoS) para tratar informações que são sensíveis a latênçia, perda de pacote e ao jitter como aplicações de voz e vídeo. Surge então no mercado a necessidade urgente de desenvolvimento de novos equipamentos e redes que atendam a demanda de Qualidade de Serviço e uma maior banda.
• #13: Redes Local e Modelo OSI: As redes de computadores são projetadas de forma estruturada e hierarquizadas, camada a camada, onde cada nível oferece serviço para o nível imediatamente superior. O modelo de referencia de sistemas abertos, OSI, descreve como as informações de uma aplicação de software em um computador são transferidas pela rede até uma aplicação de software de outro computador. O modelo de referencia OSI é um modelo conceitual composto por sete camadas, cada uma especificando funções de redes particulares. O modelo foi desenvolvido pela I.S.O ( International Organization for Standartion) em 1978 e atualmente é considerado como o principal modelo de arquitetura primário para comunicação entre computadores. O modelo OSI divide as tarefas relacionadas à transferencia de informação entre computadores em sete grupos de tarefas menores e mais fácies de serem gerenciados. Uma tarefa ou grupo de tarefas é então atribuído a cada uma das sete camadas do modelo OSI. Todas as camadas são razoavelmente auto-suficientes, de forma que as tarefas atribuídas a cada uma das camadas possam ser implementadas de maneira independente.Isto permite que as soluções oferecidas por uma camada possam ser atualizadas sem afetar negativamente as demais camadas.
• #14: Nível Físico: Embora o modelo OSI sugira que um determinado nível possa ser usado para transportar dados de qualquer padrão de nível superior, este não é o caso do nível Físico. Alguns padrões de nível Físico só podem ser usados usados por protocolos de enlace de WAN( Wide Area network); RS-232,V.24,V.35,RS-449,G.703,HSSI, etc. Enquanto outros foram definidos para serem usados pelos protocolos de LAN(Local Área Network); IEEE 802.3 (ethernet), IEEE 802.5 (token ring), FDDI, ANSI,etc.
• #15: O Nível de Enlace: O nível de Enlace (data Link) organiza os bits do nível físico (enquadramento) em unidades lógicas de informação denominadas frames. O seu objetivo é controlar o fluxo de dados no meio físico, faz a notificaçãode erros proveniente de um meio físico não confiável e fazer o endereçamento físico para a identificação dos nós de rede. O IEEE subdividiu a camada de link de dados em duas subcamadas para os protocolos de LAN. LLC (Logical Link Control ) : provê a transparência para os níveis superiores da tecnologia de rede utilizada ( Ethernet, Token-Ring,FDDI). O LLC é definido na especificação IEEE 802.2 e é compatível tanto com os serviços sem conexão, como os serviços orientados à conexão. MAC (Media Access Control ) : é responsável pela política de acesso ao meio e pelo endereçamento físico. Permitindo que vários dispositivos identifiquem um ao outro de maneira única na camada de link de dados.
• #16: Padrões do Nível Físico/Enlace: - O SDLC (Synchronous Data Link Control): protocolo de Wan definido pela IBM na década de 70, serviu de base para o desenvolvimento dos demais protocolos de enlace para circuitos ponto-a-ponto - seriais. - A ISO, baseada no SDLC, criou as especificações ISO 3309 e ISO 7809 onde foi definido o protocolo HDLC (High-Level Data Link Control). - A partir do HDLC, a ITU-T definiu o LAPB (Link Access Procedure Balanced) e o IEEE definiu o IEEE 802.2 (LLC). - Mais tarde foi definido o protocolo PPP ( Point-to-Point Protocol, protocolo padrão da internet RFC 1331 e 1332), usado para conectar equipamentos de diferentes fornecedores e multi protocolos, além de implementar designação automática de IP´s, autenticação e criptografia .
• #17: Endereçamento MAC : - A fim de que múltiplos elementos possam compartilhar o mesmo meio físico (difusão) e serem identificados de forma única, - O subnível MAC define o endereço físico do elemento de rede. O endereço físico é denominado endereço MAC. - O endereço MAC tem 48 bits, representados no formato hexadecimal. Os primeiros seis dígitos do endereço MAC (3bytes, ou 24 bits) contêm a identificação do fornecedor(OUI- Organizational Unique Identifier ou vendor code), cujo valor é fornecido pelo IEEE. Os últimos seis dígitos são de responsabilidade de cada fornecedor de interface e/ou placa de rede, freqüentemente representam o número de série da interface. - Em algumas interfaces de rede, o endereço MAC é “queimado” em ROM, usando-se neste caso terminologia Burned-In Address(BIA). - Quando a interface (placa de rede ) é inicializada, o endereço é copiado para a memória RAM da interface de rede.
• #18: A Camada de Rede é responsável pelo roteamento dos dados através da da internetwork, e também pelo endereçamento lógico dos pacotes de dados. Isso significa que a Camada de Rede é responsável pelo transporte de tráfego entre máquinas não conectadas localmente. Roteadores - também chamados de “layer 3 device” - são definidos nesta camada, e provêem os serviços de roteamento em uma internetwork. Quando um pacote é recebido em uma interface de um roteador, o endereço IP de destino é checado. Se o pacote for do roteador em questão, ele resolve via protocolo APR, se não for destinado ao roteador, este irá verificar se o endereço de destino se encontra na tabela de roteamento (routing table). Se existe na tabela uma rota default indicando um gateway, o pacote é enviado para o gateway, senão o pacote é descartado e o roteador envia uma mensagem ICMP para a origem. Tipicamente os protocolos da Camada de Rede são: Protocolos Roteávies - IP, IPX: responsáveis pelo Pacotes de Dados (data packets) Protocolo de Roteamento - RIP, IGRP, OSPF, BGP: responsáveis em manter pacotes de atualização de rotas ( router update packets).
• #19: Nível de Rede: - O nível de Rede oferece dois tipos de serviço: orientado à conexão e não orientado à conexão. - O serviço orientado à conexão envolve três fases distintas: estabelecimento de conexão; transferência de dados fim a fim; e fim de conexão. - Durante o estabelecimento da conexão é buscado um caminho entre a origem e o destino, e alocados os recursos de rede. Uma vez estabelecida a conexão, os pacotes são transferidos seqüencialmente no caminho “encontrado”. - Como existe um único caminho os pacotes chegam ao destino na mesma ordem em que foram enviados pela origem. - Ao término da transferência, a conexão é finalizada. O serviço orientado a conexão apresenta duas desvantagens: a seleção de um caminho estático; e a reserva estática de recursos de rede.
• #20: Nível de Rede: O serviço não orientado à conexão não determina previamente nenhum caminho, e não reserva também nenhum recurso de rede. O caminho é traçado dinamicamente e os pacotes podem seguir caminhos distintos, portanto não há garantia do seqüenciamento dos pacotes. O serviço não orientado á conexão tem a flexibilidade de alocar banda dinamicamente, além de ser mais flexível em relação a ocorrências de falhas na rede. Algumas aplicações em tempo real, como voz e vídeo, não são tolerantes aos problemas de latência e sequenciamento dos pacotes, exigindo normalmente serviços orientados á conexão. Já aplicações tradicionais de dados como e-mail , FTP, WWW deixam para o protocolo de nível mais acima o controle do sequenciamento dos pacotes, utilizam normalmente serviços não orientados à conexão.
• #21: Nível de Rede: É baseado no endereço lógico que o nível de Rede roteia os pacotes dentro da rede corporativa. O endereçamento lógico identifica a localização do elemento ( domínio, área, segmento, nó ) dentro da rede. Enquanto o endereço MAC é pré-estabelecido de fábrica, o endereço lógico é normalmente definido pelo administrador de rede de acordo com seu esquema de endereçamento (estático ou dinâmico). Entretanto, alguns protocolos de rede, como XNS e IPX, necessitam que apenas parte do endereço lógico seja definido, enquanto outros como VINES IP geram dinamicamente o endereço. Caso um elemento da rede mude de localização física, o endereço MAC permanece inalterado. Já o endereço lógico poderá sofrer modificações, dependendo do segmento, área ou domínio de destino. São exemplos de padrões definidos para a Camada de Rede: o IP (Internet protocol), o IPX (Internetwork Packet eXchange).
• #22: Os serviços localizados na camada de transporte segmentam e reconstóem dados de aplicações de camadas superiores, unificando-os na mesma seqüência de dados. Eles provêem comunicação ponto a ponto e podem estabelecer uma conexão lógica entre o computador remetente eo computador destinatário em uma internetwork. Dois dos mais comuns protocolos encontrados nessa camada são o TCP ( Transmission Control Protocol) e o UDP ( Datagram Protocol), uma das diferenças entre eles é que o TCP provê uma comunicação confiável, e o UDP, não. A camada de Transporte é responsável pela disponibilização de mecanismo para multiplexar aplicações de camadas superiores, estabelecimento de sessões, e a finalização dos circuitos virtuais. Esta camada também mascara detalhes de qualquer informação relacionada à rede das camadas superiores, promovendo uma transmissão de dados de modo transparente. Controle de Fluxo: a integridade dos dados é mantida pela Camada de Transporte mantendo-se o controle do fluxo de dados e permitindo aos usuários a requisição de transporte de dados confiável entre as pontas. O controle de fluxo previne o computador remetente de “inundar” os buffers do computador destinatário, o que resultaria em perda de dados. Para que essa comunicação seja confiável, é preciso que uma comunicação orientada à conexão seja estabelecida e os protocolos envolvidos assegurem que: Os segmentos transmitidos são confirmados ao serem recebidos; Qualquer segmento não confirmado é retransmitido; Segmentos são reconstituído em sua seqüência original, uma vez recebido pelo computador destinatário; Um fluxo de dados gerenciável é mantido a fim de evitar congestionamento, sobrecarga e perda de pacotes.
• #24: Nível de Transporte - bufferização: Durante a transferência de dados pode ocorrer congestionamento na rede por duas principais razões: - um elemento da rede está gerando tráfego mais rápido do que a rede tem condições de atender ou; - vários elementos da rede necessitam enviar pacotes simultaneamente através de um único elemento de interconexão de rede, ou para o mesmo destino que está temporariamente sem condições de tratar tantas requisições. Quando o pacote chega mais rápido do que o elemento destinatário ou o equipamento de interconexão de rede têm condições de tratar, esta situação será sinalizada para o remetente dos pacotes e caso este insista no envio, todos os pacotes neste período de congestionamento serão descartados. Normalmente, ao ser alertado sobre ao existência do problema, o remetente irá reduzir sua taxa de envio até ser sinalizado do fim do congestionamento. Faz parte da camada de transporte controlar a capacidade dos buffers de recepção e sinalizar aos elementos da rede a existência do problema.
• #25: Nível de Transporte - Janelamento: O controle de fluxo fim-a-fim da camada de transporte normalmente é implementado através do mecanismo de janela. O tamanho da janela indica quantos pacotes podem ser enviados sem que haja confirmação (ACK, de acknowledgment). Quando maior o tamanho da janela, mais eficiente será a comunicação, uma vez que o elemento poderá enviar mais dados sem ser interrompido. No diagrama acima, uma janela de tamanho igual a 1 indica que o elemento transmissor terá que esperar um ACK a cada pacote transmitido. Já uma janela de tamanho igual a 3 indica que o elemento poderá enviar até três pacotes sem que tenha recebido um único ACK.
• #32: O protocolo OSI oferece dois serviços de rede: orientado à conexão (CMNP) e não orientado à conexão (CLNP). O cabeçalho do protocolo OSI endereça todas as camadas do modelo OSI. Já o protocolo TCP/IP não segue o modelo OSI de sete camadas e apenas endereça as camadas de rede e de transporte. O modelo TCP/IP é um modelo composto de quatro camadas: Network Interface - implementa as funções das camadas 1 e 2 do OSI Internet layer - implementa as funções da camada de rede do OSI Transport layer - implementa as funções da camada de transporte Aplication layer - conjunto de funções referentes as camadas superiores do modelo TCP/IP, com aplicações definidas para a pilha TCP/IP ( Ex.: HTTP, FTP, SNMP, Telnet, SMTP , etc. A arquitetura NetWare se baseou no protocolo XNS (Xerox Network system), implementa serviços orientados à conexão, usando o protocolo SPX na camada de transporte e um protocolo não orientado á conexão na camada de rede IPX. A arquitetura Microsoft para sistemas operacionais de rede utilizam o NetBEUI, que é um protocolo não roteável, desenvolvido a partir do NetBIOS. Porém devido o rápido crescimento do modelo TCP/IP, hoje a maioria das redes e fornecedores de software adotam o modelo TCP/IP
• #33: Quando um dispositivo transmite dados através de uma rede para outro dispositivo, esses dados são encapsulados - “embrulhados” - com informações especificas em cada camada do modelo OSI. Cada camada do dispositivo transmissor comunica-se apenas com sua camada “irmã” no dispositivo receptor. Para se comunicar e trocar informações, cada camada usa o que chamamos de Protocol Data Units (PDUs) . Esssas PDUs contém informações especificas de controle anexadas a medida em que os dados atravessam cada camada do modelo, tipicamente anexadas ao cabeçalho (header) do pacote de dados, podendo também ser anexada ao seu final (trailer). Essas informações são anexadas aos dados através de um processo conhecido como encapsulamento, que ocorre em cada uma das camadas do modelo. Cada PDU tem um nome especifico, dependendo da informação que seu cabeçalho carrega. Essa informação apenas pode ser interpretada pela camada “irmã”, no dispositivo receptor, quando é retirada, e os dados são repassados para a camada imediatamente superior. O processo se repete até que o pacote de dados atinja as camadas superiores do modelo (Sessão, Apresentação e Aplicação), quando podem ser intepretados e utilizados. A figura acima ilustra esse processo, camada à camada. Observe que na camada de enlace além do cabeçalho, encontramos também um trailer. Este anexo contém o campo FCS ( Frame Check Sequence), que detecta se os dados foram corrompidos durante o processo de transmissão pela camada fisica.
• #38: Preâmbulo -serve para que as estações que estão na escuta recuperem o relógio de bits (a rede é assíncrona, sendo que cada estação provê sua temporização) Delimitador SFD (sequência 10101011) - indica o final do preâmbulo e permite o alinhamento correto do quadro (os primeiros bits do preâmbulo podem perder-se, pois cada quadro é emitido a um tempo espontâneo) Endereços de origem e destino - a Ethernet especifica endereços de 6 octetos, sendo que a IEEE.designa a cada fabricante um bloco universal de endereços, para que cada cartão de rede tenha um endereço universal único a norma IEEE 802.3 permite também endereços locais de 2 bytes Comprimento - comprimento do campo de dados Campo de dados - dados de camadas superiores Enchimento - para garantir o número mínimo de 72 octetos se o quadro for mais curto - incluindo o preâmbulo Frame Check Sequence - sequência de 4 bytes calculada por CRC para permitir a detecção e descarte de quadros com bits errados
• #39: Protocolo CSMA/CD: O método de acesso CSMA/CD requer que um host, antes de enviar um pacote, verifique se o barramento de dados não está sendo utilizado. Isto é feito através do carrier sense ( detecção de portadora) Quando um host da rede Ethernet envia um pacote, todos os demais host recebem e examinam o pacote. Apenas o host destino (indicado no campo MAC destino) processa o pacote enquanto os demais descartam-no. Mesmo que o host destino não capte o pacote por algum motivo (falta de buffer, host fora do ar), o sinal é absorvido por terminadores no final do segmento, garantindo que ele não retorne ao segmento de rede.
• #40: Token Passing: Um quadro curto especial (token) circula no anel quando uma estação deseja transmitir, muda o token de livre para ocupado todas as demais estações recebem e regeneram a rajada ao receber sua rajada de regresso, a estação transmissora remove-a do anel e emite um token livre para que outras possam transmitir
• #47: Para aumentar a eficiência de uma Ethernet, pode-se substituir o barramento compartilhado por um comutador de quadros Esse comutador tem uma porta para cada estação ou segmento de rede Essa porta é dedicada O comutador possui um backplane de alta capacidade O comutador lê o endereço MAC (do cartão Ethernet) de destino, e comuta o quadro recebido, utilizando seu backplane rápido, apenas para a porta à qual está conectada a estação de destino Podem-se misturar portas de velocidades distintas por exemplo, 100 Mbit/s para um servidor e 10 Mbit/s para os clientes
• #49: Core Layer (Camada Principal)- A camada principal é o coração da rede. Responsável pelo transporte de grandes volumes de dados, de forma simultaneamente rápida e confiável. Se ocorrer uma falha nesta camada, todos os usuários serão afetados. Portanto tolerância à falha é um fator crítico nesta camada. O que não se deve fazer nesta camada: Implementação de listas de acesso, roteamento de VLANs e filtros - nada que retarde o tráfego de dados; Não suporte acesso à grupo de trabalho; Evite expansão do core adicionando mais roteadores. Se performance tornar-se um fator crítico , opte pelo upgrade à expansão. Distribution Layer (Camada de Distribuição) - Também referido como Camada de Grupos de Trabalho. A função principal desta camada é prover o roteamento, filtragem e acesso WAN, e determinar como os pacotes devem acessar o core, caso necessário. Nesta camada devem ser implementadas políticas de acesso a rede. Itens que devem ser implementados nesta camada: Listas de acesso, filtros de pacotes e queuing; Políticas de segurança e acesso à rede, incluindo firewalls e address translation services; Redistribuição entre protocolos de roteamento, incluindo roteamento estático; Definição de domínios de broadcast e multicast Acess Layer (Camada de Acesso) - A camada de acesso controla o acesso de grupos e usuários aos recursos da rede. Grande parte dos recursos que os usuários precisarão estarão disponível localmente. Alguns itens que devem ser incluídos nesta camada: implementação continuada de políticas de acesso à rede e segurança; Criação de diferentes domínios de colisão; Conectividade dos grupos de trabalho com a camada de distribuição.
• #52: Empilhamento- os equipamentos vem equipados com portas IN/OUT para interligação e não são padronizado depende do fabricante. Vantagens: Aumento das portas para as estações de trabalho, O gerenciamento pode ser feito com apenas um hub inteligente. A quantidade de hub empilhados e a distância depende do fabricante Cascateamento - interligação de 2 ou mais hub através de uma porta do hub,porta de “uplink” que normalmente tem um botão que inverte a TX e RX da porta (cabo cross), a distância padrão é 100mts Vantagens : Aumento da distância e das portas para estação de trabalho Desvantagens: Aumento de colisão e o gerenciamento é feito apenas na pilha
• #53: Uma ponte atua com base nos endereços físicos MAC (ou lógicos, como LLC, por exemplo) a ponte lê o endereço da estação de destino ao constatar que está no outro segmento, repete o quadro naquele lado, se a estação de destino encontra-se do mesmo lado da transmissora, a ponte não faz nada. A ponte aprende quais estações estão a cada lado lendo os endereços de origem de todos os quadros emitidos As pontes são muito úteis para interconectar redes de topologia diferentes (como Ethernet e Token Ring). Também são úteis para disciplinar o tráfego em redes de meio compartilhado ao filtrar o tráfego que passa de um segmento a outro, aliviam possíveis congestionamentos/colisões. Um switch Ethernet é uma espécie de ponte com múltiplas portas. Uma ponte pode unir dois locais distantes cada metade da ponte está em um dos dois locais Para unir as duas metades, utiliza-se um enlace WAN compatível com o tráfego ponteado
• #54: Switches e Bridges na Camada de Enlace Filtram a rede utilizando endereços de hardware (MAC addresses); Switches são considerados hardware-based bridges, por utilizar um hardware especial (ASICs - Aplication Specific Integrated Circuits); O maior beneficio de se utilizar switches em lugar de hubs é que cada porta do switch é um domínio de colisão próprio, enquanto o hub cria um grande domínio de colisão; Outra vantagem é que cada equipamento plugado em um switch pode transmitir simultaneamente, uma vez que cada seqmento é um domínio de colisão próprio.
• #55: Switches e Bridges analisam cada frame assim que cruzam a rede, então, coloca o endereço do hardware ( MAC) transmissor em uma tabela-filtro e mantém um registro atualizado de qual porta do dispositivo recebeu este frame. Switches e Bridges mantém uma tabela MAC address associando endereço MAC e porta de cada dispositivo plugado no dispositivo. Depois da formação da tabela-filtro, o dispositivo apenas enviará frames para o segmento onde o endereço de hardware está localizado. Isto é chamado de transparent bridging. Quando a interface/porta de um switch recebe um frame e o endereço de destino é desconhecido, o switch transmite esse frame para todas as portas. Se uma porta responder à essa transmissão, o switch atualiza sua tabela com a localização (porta) e endereço de hardware daquele dispositivo. Todos os dispositivos que recebem essa transmissão (broadcast) são tidos como estando em um mesmo domínio de broadcast. Dispositivos de camada de enlace segmentam redes no domínio de colisão, já os dispositivos de camada de rede segmentam as redes no domínio de broadcast, exemplos Roteadores.
• #59: Os enlaces que unem os roteadores entre si podem ser de vários tipos: um backbone corporativo (FDDI, comutador ATM, etc.) linhas dedicadas com modems analógicos linhas dedicadas digitais da rede determinística (n x 64 kbit/s, E1) conexões virtuais permanentes de uma rede de pacotes conexões virtuais permanentes de uma rede frame relay transporte por um serviço público comutado como SMDS (Switched Multimegabit Data Service) conexões virtuais de uma rede pública ATM Em qualquer caso, ao dimensionar as interconexões devem-se contemplar os picos de tráfego na inter-rede Quando se utilizam redes públicas estatísticas (com comutação de pacotes, quadros, mensagens ou células), deve evitar-se todo o tráfego improdutivo o intercâmbio de informações de roteamento deve reduzir-se ao mínimo possível para evitar congestionamentos A topologia usual de uma inter-rede de roteadores é em estrela cada segmento da rede está associada a um roteador os roteadores têm enlaces WAN até um roteador central que distribui os quadros aos destinos lógicos
• #61: A comutação na Camada de Enlace é baseada em hardware, o que significa que é utilizado o endereço MAC da placa de rede do dispositivo para filtrar a rede. Switches utilizam chips especiais (ASICs) para formar e manter tabelas de filtragem. Switches são rápidos porque não analisam informações da Camada de Rede, o que torna a comutação mais eficiente e menos suscetível à erros do que o processo de roteamento. A comutação na camada Camada de Enlace pode ser utilizada para conectividade entre grupos de trabalho ( VLANS), e para segmentação da rede ( quebra dos domínio de colisão). A comutação na camada de enlace também aumenta a largura de banda disponível para cada usuário, uma vez que cada porta é o seu próprio domínio de colisão. A comutação na camada de enlace, entretanto tem algumas limitações. O modo correto de se criar redes comutadas eficientes é certificando-se que os usuários permanecerão ao menos 80% no segmento local. Redes comutadas quebram domínio de colisão, entretanto, a rede ainda é um grande domínio de broadcast, o que pode limitar o tamanho da rede, assim como causar problemas de performance. Broadcast e multicast, juntamente com a vagarosa convergência do Spanning Tree podem vir a ser problemas sérios à medida que a rede cresce. Portanto comutação na camada de Enlace não pode substituir completamente os Roteadores ( dispositivo de camada 3 - rede) em uma Internetwork.
• #62: Assim que um switch é ligado, sua tabela de endereços MAC encontra-se vazia. Quando um dispositivo transmite e uma porta do switch recebe um frame, o switch armazena o endereço de hardware em sua tabela MAC, registrando a interface (porta) na qual este dispositivo está conectado. O switch não tem outra opção a não ser “inundar” a rede com este frame, uma vez que ele não tem registro da localização do dispositivo destino. Se um dispositivo responder à esse “flooding” enviando o frame de volta, o switch irá, então, captar o endereço de hardware desse dispositivo e registrar-lo na tabela MAC, associando este endereço com a interface (porta) que recebeu o frame. Como o switch tem agora 2 endereços em sua tabela MAC, os dispositivos podem realizar uma conexão ponto-a-ponto, e os frames serão encaminhados apenas aos 2 dispositivos participantes. É essa a grande diferença entre switches e hubs. Em uma rede composta de hubs, frames são encaminhados à todas as portas, o tempo todo. Se dois dispositivos não se comunicarem com o switch novamente por um determinado período de tempo, o switch irá deletar seus endereços de usa tabela MAC, com o intuito de mantê-la o mais atualizada possível.
• #63: Assim que um frame chega à interface de um switch, o endereço do hardware de destino é comparado com a tabela de encaminhamento/filtragem (MAC). Se o endereço de destino for conhecido e estiver presente na tabela, o frame será encaminhado apenas para a porta de saída relacionada àquele endereço. O switch não transmite o frame para todas as interfaces, apenas para a interface de destino. Esse processo preserva a largura de banda de outros segmentos da rede, e é conhecido como filtragem de frames ( frame filtering). Se o endereço de hardware destino, entretanto, não estiver listado na tabela MAC do switch, o frame, então, é encaminhado à todas as interfaces ativas (broadcasting), com exceção da interface na qual ele foi recebido. Se um dispositivo responder à essa transmissão, a tabela MAC é atualizada com a localização desse dispositivo (interface).
• #64: Estabelecimento de conexões(links) redundantes são uma boa idéia entre switches. Eles são usados para se evitar a completa queda da rede no caso de falha de um link. Embora links redundantes sejam extremamente úteis, eles podem trazer mais problemas do que solução. Uma vez que frames podem ser propagados através de todos os links redundantes simultaneamente, loops de rede podem ocorrer, entre outros problemas. Alguns mais sérios: Se nenhum esquema de inibição de loops de rede for implantado, os switches poderão “inundar” continuamente a rede com frame de broadcast. Este fenômeno é conhecido como tempestade de broadcast (broadcast storm). Um dispositivo pode vir a receber múltiplas cópias do mesmo frame, uma vez que este frame pode chegar de diferentes segmentos ao mesmo tempo. A tabela MAC ficará “confusa” sobre a localização (interface) de um determinado dispositivo, uma vez que o switch pode receber determinado frame de mais de um link. Pode ocorrer de o switch não encaminhar o frame, uma vez que estará constantemente atualizando sua tabela MAC. Esse fenômeno é conhecido como trashing da tabela MAC.
• #65: O protocolo Spanning Tree foi originalmente criado pela DEC (Digital Equipament Corporation), hoje conhecida como Compac. O IEEE desenvolveu sua própria versão do protocolo, denominado 802.1d. Os switches Cisco utilizam a versão IEEE, que não é compatível com a versão da DEC. O papel principal do STP é evitar que loops de rede ocorram em redes de camada de enlace. STP monitora constantemente a rede identificando todos os links e certificando-se que loops de rede não ocorram, através do desligamento de links redundantes. O modo como o protocolo STP faz é elegendo um switch-raiz (root bridge), que será responsável por toda a topologia da rede. Em uma rede, apenas 1 switch-raiz pode existir. As interfaces do switch raiz são denominadas portas designadas (designated ports), que possuem modo de operação chamados modo de encaminhamento (forwarding-state). Portas em modo de forwarding-state podem enviar e receber dados. Os outros switches presentes na rede são denominados não-raiz (non-root bridges). A porta com menor custo (determinada pela largura de banda do link) ao switch raiz é chamada de porta-raiz (root-port), e também podem enviar e receber dados. Portas que tenham o menor custo de distância para o switch-raiz são chamadas de portas designadas. As portas restantes são consideradas portas não-designadas e não podem enviar ou receber dados, encontrando-se em modo de bloqueio (blocking mode).
• #66: Switches e Bridges rodando STP trocam informações através do que chamamos de CBPU (Configuration Bridge protocol Data Units). CBPUs enviam mensagens de configuração ( Hello Timer) via frames broadcast. O ID de cada SW é enviado aos outros dispositivos através das CBPUs. O ID do SW é utilizado na determinação do switch-raiz na rede, e também da porta raiz.. Esse ID tem um comprimento de 8bytes, e inclui o valor de prioridade (priority value) e o endereço de hardware (MAC address) do dispositivo. O valor de prioridade default para todos os dispositivos rodando a versão IEEE do STP é 32.768. Para determinar o switch-raiz, os valores de prioridade e os endereços de hardware são combinados. Se 2 SW tem o mesmo valor de prioridade, então o endereço de hardware será utilizado para determinar o switch-raiz, que será aquele de ID mais baixo. Para de determinar a porta - ou as portas - que será usada para comunicação com o switch-raiz, é determinado o custo de distância (largura de banda do segmento). O protocolo STP determina esse custo baseando o custo de distância na largura de banda disponível à cada link. A figura acima ilustra os custos típicos associados às redes Ethernet.
• #67: As portas de um switch ou brigde rodando STP podem alternar entre os 4 Modos seguintes: Blocking - Não encaminha frame. Pode receber e analisar CBPDUs (listen). Todas as portas de um SW encontra-se em blocking mode quando o mesmo é ligado. Listening - Recebe e analisa CBPDUs para cerifica-se que não ocorrerão loops na rede antes de começar o encaminhamento de frames. Learning - Registra os endereços dos hardware conectados ás interfaces e forma a tabela MAC. Não encaminha frame, ainda. Forwarding - Envia e recebe dados. Tipicamente, switces se encontram ou no modo blocking, ou no modo forwarding. Entretanto, se a topologia da rede se alterar devido à uma falha em um link, ou a à adição de outro SW pelo administrador de rede, as portas em um SW se encontrarão nos modos listening e learning. O tempo de convergência ocorre quando SW acabam o processo de alternância do modo blocking até o modo forwarding. Não há transmissão de frames durante o processo de convergência. O grande problema inerente ao processo de convergência é o tempo consumido - normalmente 50 segundos.
• #68: È importante entender claramente como o protocolo STP funciona em uma rede. A figura acima ilustra uma situação onde 3 switches tem a mesma prioridade. Entretanto, note os endereços de hardware (MAC address) de cada um. Analisando-os você será capaz de determinar o switch-raiz. Como o switche 1900A possui o endereço de hardware mais baixo, este será o switch-raiz. Para definição das portas-raiz nos switches 1900B E 1900C, você precisa analisar o custo dos links conectados a cada switch. Uma vez que a conexão de ambos os switches ao switch-raiz ocorre através da porta 0 usando um link de 100Mbps, as portas-raiz para ambos os switches será a porta 0. Agora para determinar as portas designadas o ID deve ser usado. O switch-raiz SEMPRE tem todas as portas designadas. Ambos os switches 1900B e 1900C, tem o mesmo custo para o switch-raiz, entretanto a porta designada será o switch 1900B. Uma vez que este apresenta o menor ID. Como a porta designada pertence ao switch 1900B, o switch 1900C colocará a porta 1 em modo blocking evitando assim que loop de rede venha a ocorrer
• #69: O tempo requerido para a comutação de um pacote em um switch depende do modo de comutação escolhido: Store and forward - como o nome sugere - armazena e encaminha, este tipo de comutação faz com que o frame seja completamente recebido e armazenado no buffer do switch. Uma checagem de erros (CRC) é efetuada e, finalmente, o endereço de destino é localizado na tabela MAC. Como o frame é antes copiado para o buffer do switch para posteriomente ser encaminhado, a latência deste método é a maior dentre os 3. O frame é descartado caso um erro seja detectado na checagem, caso seja muito curto (menos de 64 bytes, incluindo o campo de CRC), ou seja muito longo (maior que 1518 byte, incluindo o campo de CRC. Caso não sejam identificados erros, o endereço de hardware destino é localizado na tabela MAC e a porta de saída é identificada (caso o endereço esteja na tabela). Somente então o frame é encaminhado ao seu destino. Os switches da linha Catalyst 5000 utilizam este método como default, não podendo ser alterado. Cut-through (tempo real) - Esse é o método predominante em comutação LAN. Através deste método o switch LAN copia apenas o endereço de destino ( os primeiros 7 bytes seguindo o campo preâmbulo) para o seu buffer. Logo após, o endereço de hardware de destino é localizado na tabela MAC, a interface de saída é determinada e o frame é encaminhado ao seu destino. Esse modo provê baixa latência pois o encaminhamento do frame começa assim que o endereço de destino é lido e a interface de saída determinada. Alguns modelos de switch podem podem ter o modo cut-through configurado porta a porta, até que um ponto inicial de erro definido pelo usuário seja atingido. Neste ponto, o modo é automaticamente trocado para store and forward eliminando assim o encaminhamento de erro Fragment free 9 cut-through modificado) - Neste modo o switch aguarda a passagem da janela de colisão ( 64 byte) antes de encaminhar o pacote. Se o pacote tem erros é muito provável que seja identificado nos 64 bytes iniciais. Portanto Frament free promove uma checagem de erro mais confiável, praticamente sem aumento de latência. Este é o modo default de switch da linha catalist 1900.
• #83: Protocolo IP: O endereço IP possui 32 bits e contém informações sobre o endereço da rede e do nó (host) propriamente dito. É representado através da notação decimal pontuada. Esta notação divide o endereço IP em quatro grupos de 8 bits (octetos), converte cada octeto binário para um número decimal e representa-os na notação decimal, separando cada valor decimal por um ponto
• #84: São definidos três classes de endereço IP, sendo que a escolha da classe mais adequada para o endereçamento de uma rede corporativa depende de sua topologia e do número de elementos envolvidos. Uma vez instalada a rede, uma mudança no esquema de endereçamento poderá implicar na redefinição dos endereços de todos os elementos da rede. As redes conectadas à internet possuem os endereços de rede(e, por consequinte, a classe de endereçamento) pré-definidos pelos orgãos que controlam seu acesso, o IANA. Uma vez cadastrado, o usuário recebe a faixa de endereços que podem utilizar na sua rede.
• #85: Os bits mais significativos do primeiro octeto do endereço determinam a classe de endereçamento IP, conforme mostrado abaixo: Classe A: endereços de rede: 1.0.0.0 a 126.0.0.0 número de host suportados - 16.777.214 Classe B: endereços de rede: 128.1.0.0 a 191.254.0.0 número de host suportados - 65.534 Classe C: endereços de rede: 192.0.1.0 a 223.255.254.0 número de host suportados - 254 Classe D: endereços de rede a partir de 224.0.0.0 utilizada pelo protocolo OSPF e aplicações multimídia Classe E: endereços de rede a partir de 240.0.0.0 reservado
• #86: Para facilitar a rápida identificação da classe de endereçamento IP, é preciso observar apenas o primeiro octeto e verificar em que faixa ele se encontra, conforme mostra a tabela acima. Após a identificação da classe, fica mais fácil reconhecer quais as partes do endereço IP que representam redes e host. Obs.: 0- 127 -redes reservadas, 0-50 rota dfault e 127 loopback do S.O
• #87: Cada endereço de rede possui um endereço IP único. Tanto a parte rede como a parte host do endereço IP não podem ter todos os bits zerados ou ligados. Se a parte host do endereço IP tem todos os seus bits ligados, isto indica um endereço de broadcast . Se a parte host do endereço IP tem todos os bits zerados, isto indica que está sendo representada a rede em si., não especificando nenhum elemento da rede em particular. A tabela de roteamento dos roteadores contém apenas os endereços das redes, não possuindo nenhuma informação sobre os host.
• #90: O esquema de endereçamento da rede IP deve prever um endereço de rede distinto para cada segmeto. Uma vez que o IANA fornece um número limitado de endereço, torna-se obrigatório o emprego de sub-redes. Com sub-redes, a utilização dos endereços IP se torna mais flexível. No exemplo acima , a rede foi dividida em quatro sub-redes. Os roteadores precisam manter informações de rede e sub-redes nas tabelas de roteamento.
• #91: Para permitir a construção dos endereços IP das redes e sub-redes nas tabelas de roteamento , é preciso definir além do endereço IP de cada interface, a sua respectiva máscara de sub-rede. A máscara de sub-rede é usada para identificar quais os bits do ende-reço IP reservados para host será usados para compor o endereço da sub rede. A parte do endereço reservado para subrede utiliza bits consecutivos, começando no bit imediatamente seguinte aos reservados para rede e termina no bit no bit anterior reservado para host. A máscara de sub-rede é definida com 1`s nos bits de rede e sub-redes e com 0`s nos bits de host.
• #94: A definição do número de bits que representarão a sub-rede dependerá do esquema do endereçamento IP definido pelo projetista da rede. Tomando como exemplo acima uma rede de uma empresa que recebeu do IANA um end. Classe C - 200.215.3.0 e que precisa de 20 segmentos (locais e remotos) com máximo de 5 host por segmento Endereço da primeira sub-rede : 200.215.3.8 Endereço de broadcast desta sub-rede : 200.215.15 Endereço dos host desta sub-rede: 200.215.3.9 a 200.215.3.14 Máscara de sub-rede: 255.255.255.248 Aconselha-se, antes de iniciar instalação de um host TCP/IP, definir o endereço de rede e o endereço de broadcast para sua respectiva sub-rede. Após esta etapa, os endereços válidos dos hos de cada sub-rede residem na faixa entre o o endereço da sub-rede e o endereço de broadcast. É importante lembrar que os host do mesmo segmento tem necessariamente a mesma máscara de sub-rede
• #95: Na rede TCP/IP existem dois tipos de endereços de broadcast : directed e local. O local broadcast representa todos os host de rede incluindo as sub-redes. O directed broadcast representa todos os host de uma rede ou todos os host de uma sub-rede especifica. A maioria dos roteadores do mercado, em sua configuração default, não permitem para o local broadcast, e sim directed broadcast.
• #96: O protocolo ARP é usado para fazer o mapeamento do endereço lógico IP para o endereço físico MAC a fim de permitir a comunicação em redes com múltiplos hosts em um mesmo segmento. Uma estação , ao querer transmitir consulta sua tabela ARP (cache) para saber se há alguma entrada associando o IP ao endereço MAC. Se não, envia um broadcast na rede solicitando que o “dono” do endereço IP requerido envie seu endereço MAC
• #97: Inicialmente , uma estação possui apenas o seu endereço MAC. Através do protocolo RARP - residente em eprom- a estação pergunta ao servidor RARP da rede qual será seu endereço IP. È importante lembrar que o protocolo RARP utiliza broadcast físico, não podendo atravessar roteadors. Isto equivale dizer que as estações e o RARP SERVER precisão estar no mesmo segmento de rede.
• #99: O protocolo ICMP é utilizado para envio de mensagens de controle, fazendo parte da camada IP. O comando PING (Packet Internet Groper), que acompanha todos os produtos TCP/IP, é utilizado para testar se um nó da rede está ativo. O comando gera mensagens ICMP de echo request, e caso o host destino seja encontrado, este responde com echo reply. A mensagem ICMP destination unreachable é gerada caso o roteador não consiga encaminhar o pacote para o host destino. Na mensagem destination unreachable virá a causa: Network unreachable - rede ou sub-rede não encontrada host unreachable - host destino não encontrada
• #103: O estabelecimento da conexão TCP é feito através de um segmento TCP que possui a indicação de tentativas de conexão, denominada SYN. Este segmento não possui dados, sendo reconhecido por possuir o bit SYN do campo flag do cabeçalho TCP ligados.Neste segmento são informados o tamanho da janela eo tamanho máximo do campo de dados - MSS ( Máximo Segmento Size). A resposta do segmento TCP SYN é o segmento SYN- ACK, que também não possui dados é reconhecido por ter os bits SYN e ACK ligados.Neste segmento de aceite de pedido de conexão são informados a janela TCP e o MSS. A conexão estará estabelecida após o envio de um segmento ACK.
• #104: Após o envio dos dados, a sessão TCP pose ser encerrada por qualquer uma das partes (cliente ou servidor) elegantemente através de um segmento FIN. Este segmento não possui dados, sendo reconhecido por ter o bit FIN do campo flag do cabeçalho TCP ligados Em caso de falhas a sessão TCP é encerrada de forma abrupta com um segmento RST (reset), possui bits do campo flag ligados.
• #105: Os campos source port e destination port do cabeçalho TCP indicam respectivamente os endereços dos processos origem e destino. Quando a estação A, solicita uma sessão de emulação (TELNET) com o host Z, ela envia um segmento de ínicio de estabelecimento de sessão SYN com os campos source port e destination port preenchido destination port - identifica o processo servidor; estes endereços foram definidos na RFC 1340 source port - contém um endereço gerado randonicamente que identifica o processo cliente
• #108: Cada segmento enviado tem um número (sequence number) para que o módulo TCP no host destino possa ordenar a mensagem na chegada. Quando o host destino recebe um segmento, envia uma confirmação através de um segmento TCP ACK. No campo acknowledgemente number do TCP ACK está o número do próximo segmento esperado, que servirá para o nó origem identificar o correto recebimento dos pacotes pelo nó destino.
• #109: O sequenciamento do TCP é orientado a byte. O número de sequência do segmento é sempre igual ao número de sequência do segmento anterior transmitido, somado ao número de bytes transmitido. O primeiro número de sequência é gerado randomicamente, e determinado durante o estabelecimento da conexão TCP.
• #110: O acknowledgement do TCP é orientado a byte. O número do acknowledgement do segmento é sempre igual ao número de sequência do segmento que está sendo confirmado somado ao número de byte recebidos. Indica para o nó origem o próximo segmento que o nó espera receber.
• #111: O ACK pode ser cumulativo, sendo enviado após o recebimento de todos os segmentos. Neste caso, o número de bytes acknowledgement será do último número de sequência confirmado com o número de bytes recebidos. O segmento ACK poderá estar acompanhado de dados, sendo denominado ack piggybacking
• #112: O controle de fluxo do TCP é implementado através de um mecanismo de janela. A janela define quantos bytes podem ser enviados sem a necessidade de confirmação. Esta janela está relacionada ao tamanho do buffer de recep- ção do destinatário, e o seu valor é informado quando do estabelecimento da sessão TCP. O tamanho da janela é ajustado dinamicamente de acordo com a disponibilidade de buffers não receptor
• #126: O Processo de Inicialização do Roteador Quando você liga o roteador, algumas rotinas de inicialização são executadas. Inicialmente, o roteador executa o POST (power-on self-test). Durante este processo, ele executa diagnósticos a partir da ROM para verificar as operações básicas da CPU, a memória e as interfaces. Após a verificação das funções do hardware, no estado seguinte, o roteador realiza a inicialização do software. Após o POST, o roteador procura o registro de configuração para determinar onde está localizado a imagem do IOS. Se o roteador não encontrar uma imagem válida do sistema ou se a sequência de boot for interrompida, o sistema entra no modo ROM monitor; caso contrário, o mesmo procura na NVRAM o indicador da localização da imagem que pode estar: na ROM; em um servidor TFTP; na memória flash; Uma vez que a imagem do IOS seja encontrada e carregada, passa-se para a próxima fase, que consiste em localizar e carregar o arquivo de configuração. Este arquivo possui todas as informações de configuração especificadas para o roteador em questão. O arquivo de configuração é armazenado na NVRAM, mas você pode configurar o roteador para carregá-lo a partir de um servidor TFTP. Caso não seja encontrado um arquivo de configuração o roteador entra no modo de setup. Após completar o processo de inicialização, o roteador começa a operar. A partir deste ponto você pode construir novos parâmetros de configuração ou alterar os existentes.
• #134: O local de carga da imagem é determinado pelo registro de configuração e pelo comando boot system apenas os 4 últimos bits especificam o local do boot, o valor padrão é 0x2102 Embratel>show version ( exibe o registro de configuração)
• #151: As vantagens da multiplexação determinística são: Simplicidade Retardo pequeno Porém designa parte da capacidade do agregado a uma comunicação, havendo tráfego ou não cada usuário só dispõe de uma fração da velocidade total da linha que compartilha com outros dispositivos é, portanto, ineficiente para aplicações em transmissão de dados, cuja natureza é anisócrona O que cada usuário de dados quisera seria utilizar toda a largura de faixa da linha para enviar uma rajada, e logo liberar a linha para rajadas dos demais usuários, parece complicado, mas há tecnologias comprovadas para isso As informação é transportada em unidades de dados (segundo o caso, denominadas pacotes, quadros, mensagens ou células), cada uma das quais possui um cabeçalho, esse cabeçalho identifica a conexão à qual pertence a informação contida na unidade de dados. O cabeçalho permite a demultiplexação e o roteamento individual de cada unidade de dados
• #152: Para a transmissão de dados (anisócrona e de velocidade binária variável), a multiplexação estatística é mais eficiente. Cada tributário ocupa do agregado estritamente a capacidade necessária para transportar os dados que apresenta em cada momento,quando um tributário não tem dados para transmitir, fica livre a capacidade do agregado para os dados de outros usuários. Desvantagens da multiplexação estatística: O controle e a demultiplexação são muito complexos Quando há muito tráfego simultaneamente, pode haver congestionamento, causando retardos e inclusive perda de dados O overhead é muito grande, o que é anti-econômico quando o que se transmite são dados isócronos de velocidade binária constante (voz, vídeo)
• #154: Uma rede de dados com comutação de pacotes (quadros, células, mensagens) está formada por multiplexadores estatísticos e comutadores de unidades de dados Para que um usuário possa comunicar-se com outro, é necessário que os comutadores saibam interpretar os endereços no cabeçalho (overhead) de cada DU (data unit, unidade de dados) A transferência de dados pode ser de duas formas: Connection oriented (orientada a conexão) Connectionless (não orientada a conexão) Em modo connectionless (não orientado a conexão), o overhead de cada DU (data unit) traz toda a informação necessária para que os comutadores possam roteá-la até seu destino final, trata-se do serviço de datagramas Um dos principais exemplos de uma rede que presta serviço connectionless é a Internet O overhead é muito grande (cada unidade de dados contém o endereço completo de rede do destinatário)