Comunicação Duplex

As portas de um switch podem ser configuradas independentemente para diferentes necessidades. Este tópico aborda como configurar portas de switch, como verificar suas configurações, erros comuns e como solucionar problemas de configuração de switch.

A comunicação full-duplex aumenta a eficiência da largura de banda, permitindo que ambas as extremidades de uma conexão transmitam e recebam dados simultaneamente. Isso também é conhecido como comunicação bidirecional e requer microssegmentação. Uma LAN microssegmentada é criada quando uma porta de switch tem apenas um dispositivo conectado e está operando no modo full-duplex. Não há domínio de colisão associado a uma porta de switch operando em modo full-duplex.

Ao contrário da comunicação full-duplex, a comunicação half-duplex é unidirecional. A comunicação half-duplex cria problemas de desempenho porque os dados podem fluir em apenas uma direção por vez, geralmente resultando em colisões. As conexões half-duplex são normalmente vistas em hardware mais antigo, como hubs. A comunicação full-duplex substituiu o half-duplex na maioria dos hardwares.

A figura ilustra a comunicação full-duplex e half-duplex.

Gigabit Ethernet e NICs de 10 Gb requerem conexões full-duplex para operar. No modo full-duplex, o circuito de detecção de colisão na NIC é desabilitado. Full-duplex oferece 100 por cento de eficiência em ambas as direções (transmissão e recepção). Isso resulta em uma duplicação do uso potencial da largura de banda declarada.

Configurar portas de switch na camada física

As portas do switch podem ser configuradas manualmente com configurações duplex e de velocidade específicas. Use o comando do modo de configuração de interface duplex para especificar manualmente o modo duplex para uma porta de switch. Use o comando do modo de configuração da interface de velocidade para especificar manualmente a velocidade. Por exemplo, ambos os switches na topologia devem sempre operar em full-duplex a 100 Mbps.

A tabela mostra os comandos para S1. Os mesmos comandos podem ser aplicados a S2.

A configuração padrão para duplex e velocidade para portas de switch nos switches Cisco Catalyst 2960 e 3560 é automática. As portas 10/100/1000 operam no modo half- ou full-duplex quando definidas para 10 ou 100 Mbps e operam apenas no modo full-duplex quando definido para 1000 Mbps (1 Gbps). A negociação automática é útil quando as configurações de velocidade e duplex do dispositivo conectado à porta são desconhecidas ou podem mudar. Ao conectar-se a dispositivos conhecidos, como servidores, estações de trabalho dedicadas ou dispositivos de rede, uma prática recomendada é definir manualmente as configurações de velocidade e duplex.

Ao solucionar problemas de porta do switch, é importante que as configurações duplex e de velocidade sejam verificadas.

Nota: Configurações incompatíveis para o modo duplex e a velocidade das portas do switch podem causar problemas de conectividade. A falha de negociação automática cria configurações incompatíveis.

Todas as portas de fibra óptica, como portas 1000BASE-SX, operam apenas em uma velocidade predefinida e são sempre full-duplex

Auto-MDIX

Até recentemente, certos tipos de cabo (direto ou cruzado) eram necessários ao conectar dispositivos. Conexões switch-to-switch ou switch-to-roteador necessárias usando diferentes cabos Ethernet. O uso do recurso de cruzamento de interface dependente do meio automático (auto-MDIX) em uma interface elimina esse problema. Quando o auto-MDIX está habilitado, a interface detecta automaticamente o tipo de conexão do cabo necessário (direto ou cruzado) e configura a conexão apropriadamente. Ao conectar a switches sem o recurso auto-MDIX, cabos diretos devem ser usados ​​para conectar dispositivos como servidores, estações de trabalho ou roteadores. Os cabos crossover devem ser usados ​​para conectar a outros switches ou repetidores.

Com o auto-MDIX habilitado, qualquer tipo de cabo pode ser usado para conectar a outros dispositivos, e a interface se ajusta automaticamente para se comunicar com sucesso. Em switches Cisco mais recentes, o comando do modo de configuração de interface automática mdix ativa o recurso. Ao usar auto-MDIX em uma interface, a velocidade da interface e o duplex devem ser definidos como automático para que o recurso opere corretamente.

O comando para ativar o auto-MDIX é emitido no modo de configuração da interface no switch, conforme mostrado:

S1(config-if)# mdix auto

Nota: O recurso auto-MDIX é habilitado por padrão nos switches Catalyst 2960 e Catalyst 3560, mas não está disponível nos switches Catalyst 2950 e Catalyst 3550 mais antigos.

Para examinar a configuração auto-MDIX de uma interface específica, use o comando show controllers ethernet-controller com a palavra-chave phy. Para limitar a saída às linhas que fazem referência ao auto-MDIX, use o filtro Incluir Auto-MDIX. Conforme mostrado, a saída indica On ou Off para o recurso.

S1# show controllers ethernet-controller fa0/1 phy | include MDIX
Auto-MDIX : On [AdminState=1 Flags=0x00052248]

Comandos de verificação de mudança

A tabela resume alguns dos comandos de verificação de switch mais úteis.

Verifique a configuração da porta do switch

O comando show running-config pode ser usado para verificar se o switch foi configurado corretamente. A partir da saída abreviada de amostra em S1, algumas informações importantes são mostradas na figura:

• A interface Fast Ethernet 0/18 é configurada com o gerenciamento VLAN 99
• A VLAN 99 está configurada com um endereço IPv4 de 172.17.99.11 255.255.255.0
• O gateway padrão é definido como 172.17.99.1

S1# show running-config
Building configuration...
Current configuration : 1466 bytes
!
interface FastEthernet0/18
switchport access vlan 99
switchport mode access
!
(output omitted)
!
interface Vlan99
ip address 172.17.99.11 255.255.255.0
ipv6 address 2001:DB8:ACAD:99::1/64
!
ip default-gateway 172.17.99.1

O comando show interfaces é outro comando comumente usado, que exibe informações de status e estatísticas nas interfaces de rede do switch. O comando show interfaces é freqüentemente usado ao configurar e monitorar dispositivos de rede.

A primeira linha da saída para o comando show interfaces fastEthernet 0/18 indica que a interface FastEthernet 0/18 está ativa / ativa, o que significa que está operacional. Mais abaixo, a saída mostra que o duplex está cheio e a velocidade é de 100 Mbps.

S1# show interfaces fastEthernet 0/18
FastEthernet0/18 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is Fast Ethernet, address is 0025.83e6.9092 (bia 0025.83e6.9092)
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Full-duplex, 100Mb/s, media type is 10/100BaseTX

Problemas de camada de acesso à rede

A saída do comando show interfaces é útil para detectar problemas comuns de mídia. Uma das partes mais importantes dessa saída é a exibição do status da linha e do protocolo de enlace de dados, conforme mostrado no exemplo.

S1# show interfaces fastEthernet 0/18
FastEthernet0/18 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is Fast Ethernet, address is 0025.83e6.9092 (bia 0025.83e6.9092)MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec,

O primeiro parâmetro (FastEthernet0 / 18 está ativo) refere-se à camada de hardware e indica se a interface está recebendo um sinal de detecção de portadora. O segundo parâmetro (o protocolo de linha está ativo) refere-se à camada de enlace de dados e indica se os keepalives de protocolo da camada de enlace de dados estão sendo recebidos.

Com base na saída do comando show interfaces, possíveis problemas podem ser corrigidos da seguinte forma:

• Se a interface estiver ativa e o protocolo de linha desativado, existe um problema. Pode haver uma incompatibilidade de tipo de encapsulamento, a interface na outra extremidade pode estar desabilitada por erro ou pode haver um problema de hardware.
• Se o protocolo de linha e a interface estiverem inativos, um cabo não está conectado ou existe algum outro problema de interface. Por exemplo, em uma conexão back-to-back, a outra extremidade da conexão pode estar inativa administrativamente.
• Se a interface estiver desativada administrativamente, ela foi desativada manualmente (o comando de desligamento foi emitido) na configuração ativa.

A saída do comando show interfaces exibe contadores e estatísticas para a interface FastEthernet0 / 18, conforme destacado no exemplo.

S1# show interfaces fastEthernet 0/18
FastEthernet0/18 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is Fast Ethernet, address is 0025.83e6.9092 (bia 0025.83e6.9092)
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit/sec, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Full-duplex, 100Mb/s, media type is 10/100BaseTX
input flow-control is off, output flow-control is unsupported
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
Last input never, output 00:00:01, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
Queueing strategy: fifo
Output queue: 0/40 (size/max)
5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
2295197 packets input, 305539992 bytes, 0 no buffer
Received 1925500 broadcasts (74 multicasts)
0 runts, 0 giants, 0 throttles
3 input errors, 3 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
0 watchdog, 74 multicast, 0 pause input
0 input packets with dribble condition detected
3594664 packets output, 436549843 bytes, 0 underruns
8 output errors, 1790 collisions, 10 interface resets
0 unknown protocol drops
0 babbles, 235 late collision, 0 deferred

Alguns erros de mídia não são graves o suficiente para causar falha no circuito, mas causam problemas de desempenho da rede. A tabela explica alguns desses erros comuns que podem ser detectados usando o comando show interfaces.

Erros de entrada e saída da interface

“Erros de entrada” é a soma de todos os erros em datagramas que foram recebidos na interface que está sendo examinada. Isso inclui runts, gigantes, CRC, sem buffer, quadro, saturação e contagens ignoradas. Os erros de entrada relatados do comando show interfaces incluem o seguinte:

• Runt Frames – Os frames Ethernet menores que o comprimento mínimo permitido de 64 bytes são chamados de runts. NICs com defeito são a causa comum de quadros runt excessivos, mas também podem ser causados ​​por colisões.
• Gigantes – Os quadros Ethernet maiores que o tamanho máximo permitido são chamados de gigantes.
• Erros CRC – Em interfaces Ethernet e seriais, os erros CRC geralmente indicam um erro de mídia ou cabo. As causas comuns incluem interferência elétrica, conexões soltas ou danificadas ou cabeamento incorreto. Se você vir muitos erros CRC, significa que há muito ruído no link e você deve inspecionar o cabo. Você também deve procurar e eliminar fontes de ruído.

“Erros de saída” é a soma de todos os erros que impediram a transmissão final dos datagramas para fora da interface que está sendo examinada. Os erros de saída relatados do comando show interfaces incluem o seguinte:

• Colisões – As colisões em operações half-duplex são normais. No entanto, você nunca deve ver colisões em uma interface configurada para comunicação full-duplex.
• Colisões tardias – Uma colisão tardia se refere a uma colisão que ocorre depois que 512 bits do quadro foram transmitidos. Comprimentos de cabo excessivos são a causa mais comum de colisões tardias. Outra causa comum é a configuração incorreta do duplex. Por exemplo, você pode ter uma extremidade de uma conexão configurada para full-duplex e a outra para half-duplex. Você veria colisões tardias na interface configurada para half-duplex. Nesse caso, você deve definir a mesma configuração duplex em ambas as extremidades. Uma rede devidamente projetada e configurada nunca deve ter colisões tardias.

Solução de problemas de camada de acesso à rede

A maioria dos problemas que afetam uma rede comutada são encontrados durante a implementação original. Teoricamente, depois de instalada, a rede continua operando sem problemas. No entanto, o cabeamento é danificado, as configurações são alteradas e novos dispositivos são conectados ao switch, o que requer mudanças na configuração do switch. A manutenção contínua e a solução de problemas da infraestrutura de rede são necessárias.

Para solucionar problemas de cenários que não envolvem nenhuma conexão ou uma conexão ruim entre um switch e outro dispositivo, siga o processo geral mostrado na figura.

Use o comando show interfaces para verificar o status da interface.

Se a interface estiver inativa:

• Verifique se os cabos adequados estão sendo usados. Além disso, verifique o cabo e os conectores quanto a danos. Se houver suspeita de um cabo ruim ou incorreto, substitua o cabo.
• Se a interface ainda estiver inativa, o problema pode ser devido a uma incompatibilidade na configuração de velocidade. A velocidade de uma interface é normalmente negociada automaticamente; portanto, mesmo se for aplicado manualmente a uma interface, a interface de conexão deve ser autonegociada de acordo. Se ocorrer uma incompatibilidade de velocidade devido à configuração incorreta ou a um problema de hardware ou software, isso pode resultar na queda da interface. Defina manualmente a mesma velocidade em ambas as extremidades de conexão se houver suspeita de problema.

Se a interface estiver ativa, mas ainda houver problemas de conectividade:

• Usando o comando show interfaces, verifique se há indicações de ruído excessivo. As indicações podem incluir um aumento nos contadores de erros runts, gigantes e CRC. Se houver ruído excessivo, primeiro encontre e remova a fonte do ruído, se possível. Além disso, verifique se o cabo não excede o comprimento máximo do cabo e verifique o tipo de cabo usado.
• Se o ruído não for um problema, verifique se há colisões excessivas. Se houver colisões ou colisões atrasadas, verifique as configurações duplex em ambas as extremidades da conexão. Muito parecido com a configuração de velocidade, a configuração duplex é geralmente negociada automaticamente. Se não houver correspondência de duplex, defina manualmente o duplex como full em ambas as extremidades da conexão.

Verificador de sintaxe – Configurar portas de switch

Configure uma interface de switch com base nos requisitos especificados

Entre no modo de configuração e defina FastEthernet0 / 1 duplex, velocidade e MDIX para automático e salve a configuração na NVRAM.

S1#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
S1(config)#interface FastEthernet0/1
S1(config-if)#duplex auto
S1(config-if)#speed auto
S1(config-if)#mdix auto

Saia do modo de configuração da interface e salve a configuração na NVRAM.

S1(config-if)#end
%SYS-5-CONFIG\_I: Configured from console by console
S1#copy running-config startup-config

Você configurou com êxito as configurações de duplex, velocidade e Auto-MDIX em uma interface de switch e salvou a configuração na NVRAM.

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