Domínios de colisão

No tópico anterior, você entendeu melhor o que é um switch e como ele opera. Este tópico discute como os switches funcionam entre si e com outros dispositivos para eliminar colisões e reduzir o congestionamento da rede. Os termos colisões e congestionamento são usados ​​aqui da mesma maneira que você os usa no trânsito.

Em segmentos de Ethernet baseados em hub legados, os dispositivos de rede competiam pelo meio compartilhado. Os segmentos de rede que compartilham a mesma largura de banda entre dispositivos são conhecidos como domínios de colisão. Quando dois ou mais dispositivos no mesmo domínio de colisão tentam se comunicar ao mesmo tempo, ocorre uma colisão.

Se uma porta de switch Ethernet estiver operando em half-duplex, cada segmento estará em seu próprio domínio de colisão. Não há domínios de colisão quando as portas do switch estão operando em full-duplex. No entanto, pode haver um domínio de colisão se uma porta de switch estiver operando em half-duplex.

Por padrão, as portas do switch Ethernet irão negociar automaticamente full-duplex quando o dispositivo adjacente também puder operar em full-duplex. Se a porta do switch estiver conectada a um dispositivo operando em half-duplex, como um hub legado, a porta do switch operará em half-duplex. No caso de half-duplex, a porta do switch fará parte de um domínio de colisão.

Conforme mostrado na figura, full-duplex será escolhido se ambos os dispositivos tiverem a capacidade junto com sua largura de banda comum mais alta.

Domínios de transmissão

Uma coleção de switches interconectados forma um único domínio de broadcast. Apenas um dispositivo da camada de rede, como um roteador, pode dividir um domínio de broadcast da Camada 2. Os roteadores são usados para segmentar domínios de broadcast, mas também segmentarão um domínio de colisão.

Quando um dispositivo envia um broadcast da camada 2, o endereço MAC de destino no quadro é definido para todos os binários.

O domínio de broadcast da Camada 2 é conhecido como domínio de broadcast MAC. O domínio de broadcast MAC consiste em todos os dispositivos da LAN que recebem quadros de broadcast de um host.

Clique em Reproduzir na figura para ver isso na primeira metade da animação.

Quando um switch recebe um quadro de transmissão, ele encaminha o quadro por cada uma de suas portas, exceto a porta de ingresso onde o quadro de transmissão foi recebido. Cada dispositivo conectado ao switch recebe uma cópia do quadro de broadcast e o processa.

Às vezes, as transmissões são necessárias para localizar inicialmente outros dispositivos e serviços de rede, mas também reduzem a eficiência da rede. A largura de banda da rede é usada para propagar o tráfego de transmissão. Muitos broadcasts e uma carga de tráfego pesada em uma rede podem resultar em congestionamento, o que diminui o desempenho da rede.

Alivie o congestionamento da rede

Os switches LAN têm características especiais que os ajudam a aliviar o congestionamento da rede. Por padrão, as portas de switch interconectadas tentam estabelecer um link em full-duplex, eliminando assim os domínios de colisão. Cada porta full-duplex do switch fornece largura de banda total para o dispositivo ou dispositivos conectados a essa porta. As conexões full-duplex aumentaram drasticamente o desempenho da rede LAN e são necessárias para velocidades Ethernet de 1 Gbps e superiores.

Os switches interconectam segmentos de LAN, usam uma tabela de endereços MAC para determinar as portas de saída e podem diminuir ou eliminar totalmente as colisões. As características dos switches que aliviam o congestionamento da rede incluem o seguinte:

• Velocidades de porta rápida – As velocidades de porta do switch Ethernet variam de acordo com o modelo e a finalidade. Por exemplo, a maioria dos switches da camada de acesso oferece suporte a velocidades de porta de 100 Mbps e 1 Gbps. Os switches da camada de distribuição suportam velocidades de porta de 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps e a camada de núcleo e os switches do data center podem suportar velocidades de porta de 100 Gbps, 40 Gbps e 10 Gbps. Switches com velocidades de porta mais rápidas custam mais, mas podem reduzir o congestionamento.
• Troca interna rápida – Os switches usam um barramento interno rápido ou memória compartilhada para fornecer alto desempenho.
• Buffers de quadros grandes – Os switches usam buffers de memória grandes para armazenar temporariamente mais quadros recebidos antes de começar a descartá-los. Isso permite que o tráfego de entrada de uma porta mais rápida (por exemplo, 1 Gbps) seja encaminhado para uma porta de saída mais lenta (por exemplo, 100 Mbps) sem perder quadros.
• Densidade de porta alta – Um switch de densidade de porta alta reduz os custos gerais porque reduz o número de switches necessários. Por exemplo, se 96 portas de acesso fossem necessárias, seria menos caro comprar dois switches de 48 portas em vez de quatro switches de 24 portas. Switches de alta densidade de porta também ajudam a manter o tráfego local, o que ajuda a aliviar o congestionamento.

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