RCO2-lab3

Objetivo

• Identificar domínios de colisão e de broadcast
• Visualizar o funcionamento de uma ponte transparente (transparent bridge)

Introdução

Redes locais Ethernet (padrão IEEE 802.3 e extensões) são compostas de equipamentos que se comunicam, denominados estações (STA na norma IEEE 802.3), de equipamentos que os interligam (hubs e switches), e do meio de transmissão. A figura abaixo ilustra uma rede local hipotética com seus vários componentes.

Originalmente, LANs Ethernet foram construídas usando um cabo único para interligar as estações. Posteriormente surgiram as redes baseadas em hubs, quipamentos que interligavam as estações em nível da camada física (funcionavam como repetidores com múltiplas portas). Atualmente essas redes são construídas usando wiki/Network_switch switches, equipamentos que interligam as estacões em nível da camada de enlace (na verdade, da subcamada MAC). Um switch apresenta como benefícios, se comparado com hubs:

1. atuação em nível de MAC: o switch faz o acesso ao meio com CSMA/CD ao encaminhar um quadro, quebrando o domínio de colisão; além disto, um switch pode operar em modo full-duplex, quando então inexiste a possibilidade de colisão.
2. preservação da capacidade do canal: para quadros unicast, o switch encaminha um quadro somente pela porta onde reside o destinatário.

Note que a capacidade de operar em modo full-duplex em suas portas elimina a possibilidade de colisões, e por isso o CSMA/CD é desativado em portas full-duplex. Isso torna a rede capaz de operar com eficiência (bom aproveitamento da capacidade dos enlaces) mesmo com uma carga de tráfego alta. E a capacidade de um switch comutar um quadro somente para a porta onde se encontra a estação destino contribui para que a capacidade das demais portas seja preservada. Porém isso implica switches possuirem uma certa quantidade de memória interna, para armazenar quadros em trânsito.

Essas características importantes devem fazer com que uma LAN com switches tenha um desempenho superior a uma LAN com hubs. Por desempenho entenda-se um número menor de colisões sob tráfego intenso (ou mesmo ausência total de colisões), e maior capacidade de canal vista por cada equipamento conectado ao switch.

Em resumo, equipamentos em uma LAN ethernet podem ser interligados de diferentes formas, como mostrado na figura abaixo, sendo atualmente predominante o uso de switches. Com isso, switches se tornaram um componente fundamental na implantação de LANs, e boa parte das inovações nesse tipo de rede dependem dos switches (ex: VLANs, agregação de enlace, controle de acesso, controle de fluxo, priorização, e outras ... pesquise !).

Roteiro

1. Conecte os computadores como mostrado na figura abaixo. Em seguida, a partir de um computador conectado ao hub faça ping para um computador conectado ao switch. Rode o wireshark em todos os computadores, de forma a capturar as mensagens do ping (crie um filtro para icmp).
   
   
   • a) Em quais computadores se podem ver as mensagens do ping ? Repita a experiência com outros pares de computadores, observando em quais deles aparecem as mensagens ICMP do ping. Essa experiência evidencia o que são domínios de colisão.
   • b) Repita a experiência usando como IP destino o IP broadcast (192.168.1.255). Essa experiência evidencia o que são domínios de broadcast.
2. Os switches D-Link DES-3526 são gerenciáveis, e assim é possível consultar suas estatísticas de uso e informações operacionais. O switch da esquerda pode ser acessado pela URL:

   http://192.168.1.241/
   

   ... e o da direita:

   http://192.168.1.240/
   

   Em ambos usa-se usuário admin e senha admin. Consulte informações sobre tráfego em cada porta conectada, incluindo quadros e bytes enviados e recebidos, modo de operação (10 ou 100 Mbps half ou full-duplex), e colisões e demais erros de transmissão ou recepção.
3. No switch remova os endereços MAC que constam da MAC Address Table. Em seguida faça um ping entre um único par de computadores, porém rodando o wireshark em todos os demais computadores de forma a capturar todo o tráfego pela interface ethernet. Que diferença aperece no resultado, comparado ao que se viu antes ?
4. Observe na MAC Address Table do switch em que porta está o computador usado como alvo do ping no ítem anterior. Mude a porta em que está conectado o cabo desse computador, e confira no switch se houve modificação na MAC Address Table. Em seguida faça ping nesse computador, ao mesmo tempo em que monitora a MAC Address Table. Em que momento essa tabela foi atualizada ?
5. Repita o procedimento do ítem 6, porém inicie o ping antes de fazer a mudança de porta. Houve interrupção na comunicação do ping durante a mudança ?

Comentário: Os resultados vistos nos itens 1 a 5 dizem respeito a como os switches fazem a comutação de quadros em uma rede Ethernet. Os switches aprendem em que porta está cada endereço MAC (que corresponde a um equipamento que se comunica por essa rede), e então os quadros endereçados a um dado endereço MAC é encaminhado somente pela porta correspondente. No caso de broadcast (endereço MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF), os quadros são encaminhados por todas as portas do switch. Esse procedimento é chamado de ponte transparente (transparent bridge).