Encaminhamento de Quadro no Switch L2 (Camada 2)

Boa noite pessoal, sejam bem vindos ao meu primeiro post! Espero agregar um pouco de conhecimento para vocês…

Sem dúvida o switch é um ativo muito importante dentro de uma infraestrutura de redes, mas você sabe como funciona seu encaminhamento de quadros?

O objetivo desse post, é mostrar de uma forma simplificada e de fácil entendimento, o funcionamento de um switch de camada 2, no exato momento em que ele realiza o encaminhamento dos quadros via unicast. Gostaria de ressaltar que será de forma simplificada, e que o funcionamento do Switch vai muito além desse simples exemplo que irei dar.

Em alguns momentos aparecerão algumas informações técnicas como por exemplo cabeçalho do quadro, MAC Address, VLAN… Mas foquem na parte de encaminhamento de quadro, pretendo criar outros posts explicando um pouco de cada coisa.

Então bora lá!

Utilizarei como exemplo um switch gerenciável, pois também existem switches não gerenciáveis. Mas isso também é assunto para um outro post, certo?!

Os Switches L2 realizam o processo de encaminhamento dos quadros através do meio físico, ou seja, através de hardware, o que torna o processo muito rápido e leve.

Assim que um pacote é enviado, algumas informações irão presente no cabeçalho do quadro ethernet, entre elas se encontra o endereço MAC de Origem e o endereço MAC de Destino que serão utilizadas pelo switch no encaminhamento.

Já o computador, utiliza-se do endereço IP para a comunicação, que estará presente no cabeçalho do ipv4, porém como já dito, o switch só utilizará a camada física para a comunicação.

Content Addressable Memory (CAM) ou MAC Address Table.

A tabela CAM é o processo de aprendizado do switch, onde ele armazena informações atrelada as portas, como vlan, MAC Address, Aging Timer e type assim possibilitando a entrega dos quadros de forma mais rápida.

Vlan – Virtual LAN atrelada a porta

Mac Address – Endereço Físico do equipamento atrelada a porta.

Aging Timer – Tempo valido que o switch manterá as informações gravadas na tabela

Type – Se o MAC é obtido de forma dinâmica ou configurado estaticamente na porta.

 Abaixo está um exemplo real de uma tabela extraida de um Switch L2.

Vamos ver a seguir, como o switch faz para armazenar as informações na tabela.

Imagina o ambiente com 3 computadores conectados no mesmo switch e na mesma vlan (irei omitir a informação da vlan no exemplo, mas suponhamos que estejam todos na vlan 1) com as seguintes configurações:

PC A – IP 192.168.1.10 – MAC abcd.1234 – Porta A
PC B –  IP 192.168.1.20 – MAC efgh.5678 – Porta B
PC C –  IP 192.168.1.30 – MAC zxwy.1111 – Porta C

Suponhamos que a tabela CAM ainda esteja vazia e o PC A está tentando se comunicar com o PC B pela primeira vez.

A tabela ainda não conhece o MAC de destino do PC B, então ela irá realizar um processo chamado flooding, em que consiste em encaminhar o quadro enviado do PC A para todas as portas que estão ativas no switch, menos a porta de origem, onde o pacote está sendo originado (nesse caso Porta A).

No momento em que PC A envia o quadro, o switch já grava o MAC de origem do remetente na tabela CAM que nesse caso é o MAC do PC A.

Depois que o quadro for enviado para todas as portas ativas, os hosts que irão receber o quadro, irá verificar se esse pacote é destinado a ele.

Nesse caso o PC B irá receber o quadro e enviar uma resposta para o PC A, dizendo que ele é o destino que o PC A está procurando, e o PC C irá apenas ignorar o pacote.

Assim que confirmado pelo PC B que a mensagem é destinada a ele, o switch irá gravar o MAC do PC B na tabela CAM.

Agora com essas informações na tabela, caso o PC A, queira se comunicar novamente com o PC B, o Switch irá encaminhar o pacote diretamente para a porta B, pois já tem suas informações na tabela CAM.

O Aging Timer fornece uma etiqueta de tempo no quadro, que é por padrão 300 segundos na maioria dos fabricantes… Imagine que o PC A fique inoperante por mais de 300 segundos. O switch irá apagar o MAC dele da tabela para liberar espaço na memória.

A Tabela CAM tem um limite de MAC’s que podem ser gravados, caso a tabela atinja seu pico, o switch irá funcionar como um HUB e distribuir os quadros para todas as portas constantemente.

Bem, é isso pessoal… Espero que tenham gostado do meu primeiro (de muitos) post. Até a proxima!

Sobre Vitor Prado 11 Artigos
Das periferias de Diadema para o mundo. Maloqueiro nato que encontrou na evolução um dos sentidos da vida.

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