Quais são os modos de funcionamento de um switch?

01 Dez 2019 · Networking

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Como funciona um switch?
Como funciona um switch - em vídeo
Quais os modos de funcionamento de um switch
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Quais os modos de funcionamento de um switch?
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Quais os modos de comutação utilizados em switches e quais as suas características?

Um switch é um equipamento ativo de rede que funciona normalmente na camada 2 do modelo OSI (Data Link). Tem como principal funcionalidade a interligação de equipamentos (estações de trabalho, servidores, etc) de uma rede. Este equipamento possui várias portas RJ45 (ou ISO 8877) fêmea.

Saiba quais os modos de funcionamento de um switch.

Como funciona um switch?

Numa primeira fase (antes de saber quem tem ligado a ele), quando um switch recebe informação numa determinada porta, transmite esse mesma informação por todas as outras portas (broadcast na camada 2), exceto por aquela que recebeu essa informação (flood). A frame terá como endereço de destino FF-FF-FF-FF-FF-FF.

No entanto, ao contrário dos hubs, os switchs registam o endereço MAC (endereço MAC de origem) dos dispositivos que estão ligados a cada porta do equipamento. Sempre que um equipamento envia uma frame, o switch analisa o endereço MAC de destino e comuta a frame para a porta onde se encontra a máquina de destino. Desta forma, numa rede Ethernet, o switch não necessita de propagar a informação por todas as portas, sendo esta diretamente enviada (com base na informação da tabela MAC do switch) para a máquina de destino.

O processamento das frames nos switchs é realizado com base no hardware através de chips especiais denominados de ASIC.

Vamos então a um pequeno exemplo. Para isso montamos um simples cenário com 4 P’s e um único switch. Os PCs têm a seguinte configuração (todos têm a mesma máscara: 255.255.255.0 e não têm configurado qualquer gateway, pois estão todos na mesma rede).

PC A – IP: 192.168.0.1
PC B – IP: 192.168.0.2
PC C – IP: 192.168.0.3
PC D – IP: 192.168.0.4

Como funciona um switch - em vídeo

Como podemos ver pela demonstração anterior, inicialmente o switch não tem nenhuma informação sobre quem está ligado às suas portas. Quando o PC A envia uma informação para o PC B, o switch não sabe onde se encontra o PC B e envia essa informação por todas as portas exceto por aquela que recebem.

O PC B “informa” que a informação é para si e o switch regista o endereço MAC das máquinas A, B e as respetivas portas onde se encontram ligadas. Numa próxima vez, se o PC A pretender comunicar com o PC B (ou vice-versa), o switch já sabe por que porta tem de enviar a informação.

Quais os modos de funcionamento de um switch

O processo de encaminhamento de frames num switch pode ser: store and forward, cut-through e fragmentFree

Store and Forward - Toda a frame é copiada para a memória interna. É validade se existem erros e só depois é encaminhada para a respetiva interface. Caso a frame tenha erro esta é descartada;
Cut-through - Assim que recebe o endereço físico de destino o switch começa a transmitir a frame. Com este processo de encaminhamento consegue-se reduzir a latência, mas está mais suscetível a erros;
FragmentFree - Este algoritmo é uma versão modificada do Cut-through. Neste caso, o switch só começa a transmitir após ter recebido os primeiros 64 bytes. De referir, no entanto, que o switch continua a não conseguir validar se existem erros antes de enviar a frame, uma vez que o campo FCS se encontra no fim da frame;