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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.
Examine o endereço MAC de origem
Cada quadro que entra em um switch é verificado para novas informações a serem aprendidas. Ele faz isso examinando o endereço MAC de origem do quadro e o número da porta onde o quadro entrou no switch. Se o endereço MAC de origem não existir, ele será adicionado à tabela junto com o número da porta de entrada. Se o endereço MAC de origem existir, o switch atualizará o cronômetro de atualização para essa entrada. Por padrão, a maioria dos switches Ethernet mantém uma entrada na tabela por 5 minutos.
Na figura, por exemplo, o PC-A está enviando um quadro Ethernet para o PC-D. A tabela mostra que o switch adiciona o endereço MAC do PC-A à Tabela de endereços MAC.
Nota: Se o endereço MAC de origem não existir na tabela, mas em uma porta diferente, o switch o trata como uma nova entrada. A entrada é substituída usando o mesmo endereço MAC, mas com o número de porta mais atual.
- O PC-A envia um quadro Ethernet.
- O switch adiciona o número da porta e o endereço MAC do PC-A à Tabela de endereços MAC.
Encontre o endereço MAC de destino
Se o endereço MAC de destino for um endereço unicast, o switch procurará uma correspondência entre o endereço MAC de destino do quadro e uma entrada em sua tabela de endereços MAC. Se o endereço MAC de destino estiver na tabela, ele encaminhará o quadro pela porta especificada. Se o endereço MAC de destino não estiver na tabela, o switch encaminhará o quadro por todas as portas, exceto a porta de entrada. Isso é chamado de unicast desconhecido.
Conforme mostrado na figura, o switch não tem o endereço MAC de destino em sua tabela para PC-D, portanto, ele envia o quadro por todas as portas, exceto a porta 1.
Nota: Se o endereço MAC de destino for um broadcast ou multicast, o quadro também é inundado por todas as portas, exceto a porta de entrada.
- O endereço MAC de destino não está na tabela.
- O switch encaminha o quadro para todas as outras portas.
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.
Na figura, o PC-D está respondendo ao PC-A. O switch vê o endereço MAC do PC-D no quadro de entrada na porta 4. O switch então coloca o endereço MAC do PC-D na Tabela de endereços MAC associada à porta 4.
O switch adiciona o número da porta e o endereço MAC do PC-D à sua tabela de endereços MAC.
Em seguida, como o switch possui endereço MAC de destino para PC-A na Tabela de Endereços MAC, ele enviará o quadro apenas pela porta 1, conforme mostrado na figura.
- O switch possui uma entrada de endereço MAC para o destino.
- O switch filtra o quadro, enviando-o apenas pela porta 1.
Em seguida, o PC-A envia outro quadro para o PC-D, conforme mostrado na figura. A tabela de endereços MAC já contém o endereço MAC para PC-A; portanto, o cronômetro de atualização de cinco minutos para essa entrada é redefinido. Em seguida, como a tabela de switch contém o endereço MAC de destino para PC-D, ela envia o quadro apenas pela porta 4.
- O switch recebe outro quadro do PC-A e atualiza o cronômetro para a entrada do endereço MAC para a porta 1.
- O switch tem uma entrada recente para o endereço MAC de destino e filtra o quadro, encaminhando-o apenas para a porta 4.
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