Qual dispositivo de rede toma decisões de encaminhamento com base no endereço MAC?

Lembre-se de que a topologia lógica de uma rede Ethernet é um barramento de multiacesso em que todos os dispositivos compartilham o acesso ao mesmo meio físico. Essa topologia lógica determina como os hosts na rede visualizam e processam os quadros enviados e recebidos na rede. Entretanto, a topologia física da maioria das redes Ethernet atualmente é de uma estrela ou de estrela estendida. Isso significa que, na maioria das redes Ethernet, os dispositivos finais geralmente estão conectados a um switch de rede local de Camada 2 em uma base ponto a ponto.

Um switch LAN de Camada 2 executa o switching e a filtragem com base apenas no endereço MAC de camada de enlace de dados (Camada 2) do OSI. Um switch é completamente transparente aos protocolos de rede e aos aplicativos de usuário. Um switch de camada 2 cria uma tabela de endereços MAC que usa para tomar decisões de encaminhamento. Os switches de Camada 2 dependem dos roteadores para transmitir dados independentes entre sub-redes IP.

A Ethernet é a tecnologia LAN mais usada atualmente. É uma família de tecnologias de redes de comunicação definida nos padrões IEEE 802.2 e 802.3. Os padrões da Ethernet definem os protocolos da Camada 2 e das tecnologias da Camada 1. Para os protocolos de Camada 2, como em todos os padrões IEEE 802, a Ethernet se baseia em duas subcamadas separadas da camada de enlace de dados para operar, o Controle lógico de link (LLC) e as subcamadas MAC.

Na camada de enlace de dados, a estrutura do quadro é quase idêntica em todas as velocidades da Ethernet. A estrutura de quadros Ethernet adiciona cabeçalhos e trailers em volta da PDU da Camada 3 para encapsular as mensagens enviadas.

Há dois estilos de enquadramento Ethernet: o padrão Ethernet IEEE 802.3 e o padrão Ethernet DIX que é chamado agora de Ethernet II. A diferença mais significativa entre os dois padrões é a adição de um delimitador de início de quadro (SFD) e a alteração do campo Tipo para um campo de Comprimento no 802.3. A Ethernet II é o formato de quadro Ethernet usado em redes TCP/IP. Como uma implementação dos padrões IEEE 802.2/3, o quadro Ethernet fornece o endereçamento MAC e verificação de erros.

O endereçamento de camada 2 fornecido pelo Ethernet suporta comunicações unicast, multicast e de broadcast. A Ethernet usa o Protocolo de resolução de endereços para determinar os endereços MAC destinos e mapeá-los em relação aos endereços de camada de rede conhecidos.

Cada nó em uma rede IP tem um endereço MAC e um endereço IP. O nó deve usar seus próprios endereços MAC e IP nos campos origem e deve fornecer um endereço MAC e um endereço IP para o destino. O endereço IP destino será fornecido por uma camada OSI superior, e o nó emissor deverá encontrar o endereço MAC destino para um determinado link de Ethernet. Essa é a finalidade do ARP.

O ARP baseia-se em determinados tipos de mensagens de broadcast Ethernet e mensagens unicast Ethernet, chamadas solicitações ARP e respostas ARP. O protocolo ARP resolve os endereços IPv4 para endereços MAC e mantém uma tabela de mapeamentos.

Na maioria das redes Ethernet, os dispositivos finais são normalmente conectados em uma base ponto a ponto a um switch LAN de Camada 2. Um switch LAN de Camada 2 executa o switching e a filtragem com base apenas no endereço MAC de camada de enlace de dados (Camada 2) do OSI. Um switch de camada 2 cria uma tabela de endereços MAC que usa para tomar decisões de encaminhamento. Os switches de Camada 2 dependem dos roteadores para transmitir dados independentes entre sub-redes IP.

Os switches de camada 3 também são capazes de executar funções de roteamento da camada 3, reduzindo a necessidade de roteadores dedicados em uma LAN. Como os switches de Camada 3 possuem hardware de switching especializado, normalmente podem rotear dados com a mesma rapidez com que podem fazer o switching.

• MUDAR DE FUNDAMENTOS
• APRENDIZAGEM E ENCAMINHAMENTO WITCH
• FRAMES DE FILTRAGEM
• VÍDEO – TABELAS DE ENDEREÇO MAC EM SWITCHES CONECTADOS
• VÍDEO – ENVIANDO O FRAME PARA O GATEWAY PADRÃO
• LAB – VER A TABELA DE MUDANÇA DE ENDEREÇO MAC

MUDAR DE FUNDAMENTOS

Agora que você sabe tudo sobre endereços MAC Ethernet, é hora de falar sobre como um switch usa esses endereços para encaminhar (ou descartar) frames para outros dispositivos em uma rede. Se um switch apenas encaminhasse todos os quadros que recebeu por todas as portas, sua rede ficaria tão congestionada que provavelmente iria parar completamente.

Um switch Ethernet da Camada 2 usa endereços MAC da Camada 2 para tomar decisões de encaminhamento. Ele ignora completamente os dados (protocolo) sendo transportados na parte de dados do quadro, como um pacote IPv4, uma mensagem ARP ou um pacote IPv6 ND. O switch toma suas decisões de encaminhamento com base exclusivamente nos endereços MAC Ethernet da Camada 2.

Um switch Ethernet examina sua tabela de endereços MAC para tomar uma decisão de encaminhamento para cada quadro, ao contrário de hubs Ethernet legados que repetem bits em todas as portas, exceto na porta de entrada. Na figura, o switch de quatro portas acabou de ser ligado. A tabela mostra a Tabela de endereços MAC que ainda não aprendeu os endereços MAC dos quatro PCs conectados.

Nota: Os endereços MAC são abreviados neste tópico para fins de demonstração.

A tabela de endereços MAC do switch está vazia.

Nota: A tabela de endereços MAC às vezes é chamada de tabela de memória endereçável de conteúdo (CAM). Embora o termo tabela CAM seja bastante comum, para os fins deste curso, iremos nos referir a ele como uma tabela de endereços MAC.

APRENDIZAGEM E ENCAMINHAMENTO WITCH

O switch constrói dinamicamente a tabela de endereços MAC examinando o endereço MAC de origem dos quadros recebidos em uma porta. O switch encaminha os quadros procurando uma correspondência entre o endereço MAC de destino no quadro e uma entrada na tabela de endereços MAC.

Clique nos botões Aprender e Encaminhar para uma ilustração e explicação desse processo.

FRAMES DE FILTRAGEM

À medida que um switch recebe quadros de diferentes dispositivos, ele é capaz de preencher sua tabela de endereços MAC examinando o endereço MAC de origem de cada quadro. Quando a tabela de endereços MAC do switch contém o endereço MAC de destino, ele é capaz de filtrar o quadro e encaminhar para uma única porta.

Clique em cada botão para obter uma ilustração e explicação de como um switch filtra os quadros.

VÍDEO – TABELAS DE ENDEREÇO MAC EM SWITCHES CONECTADOS

Um switch pode ter vários endereços MAC associados a uma única porta. Isso é comum quando o switch está conectado a outro switch. O switch terá uma entrada separada na tabela de endereços MAC para cada quadro recebido com um endereço MAC de origem diferente.

Clique em Reproduzir na figura para ver uma demonstração de como dois switches conectados criam tabelas de endereços MAC.

VÍDEO – ENVIANDO O FRAME PARA O GATEWAY PADRÃO

Quando um dispositivo possui um endereço IP que está em uma rede remota, o quadro Ethernet não pode ser enviado diretamente ao dispositivo de destino. Em vez disso, o quadro Ethernet é enviado ao endereço MAC do gateway padrão, o roteador.

Clique em Reproduzir na figura para ver uma demonstração de como o PC-A se comunica com seu gateway padrão.

Nota: No vídeo, o pacote IP que é enviado do PC-A para um destino em uma rede remota tem um endereço IP de origem do PC-A e um endereço IP de destino do host remoto. O pacote IP de retorno terá o endereço IP de origem do host remoto e o endereço IP de destino será o do PC-A.

LAB – VER A TABELA DE MUDANÇA DE ENDEREÇO MAC

Neste laboratório, você concluirá os seguintes objetivos:

• Parte 1: construir e configurar a rede
• Parte 2: Examine a tabela de endereços MAC do switch

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