LANs Virtuais Ethernet

Os switches Ethernet foram os primeiros a serem lançados no mercado e foram vistos como uma solução provisória para impulsionar a banda passante nas redes corporativas, já que a migração para ATM exige alterações no ambiente físico [KIN 95].

Uma única rede virtual pode conectar dezenas a centenas de usuários. Se roteadores multiportas convencionais forem utilizados para obter maior banda passante, cada segmento físico deve ser tratado como subredes lógicas separadas.

Debaixo do nível 2 OSI, cada LAN virtual obtém o número que a identifica para propostas de gerenciamento da rede. O tráfego interno das redes virtuais é baseado na arquitetura bridged que transmite dados utilizando endereço MAC (Media Access Control) origem e destino. O tráfego entre LANs virtuais é controlado por um roteador que impõe filtragem, segurança e gerenciamento de tráfego. O roteador pode ser uma caixa separada ou um cartão integrado ao switch Ethernet.

Apenas o grupo de portas do nível 2 são definidas, cada switch lê os quadros de entrada e aprende o endereço MAC associado com cada LAN virtual. Se uma estação final envia quadros broadcast ou multicast, estes quadros são enviados para todas as portas naquela LAN virtual. As portas podem ser propagadas através de qualquer switch conectados no backbone de alta velocidade.

Switches Ethernet puros ocultam endereços MAC e informações sobre qual porta do endereço MAC é conectado. Com switches virtuais, um número de LANs virtuais é adicionada ao MAC e informações da porta são adicionadas na tabela de envio do switch.

Os vendedores de switch utilizam no mínimo três métodos para propagar a informação de nível 2 através do backbone:

• Mensagens de sinalização: quando uma estação liga, o switch local aprende o nível da rede virtual identificando qual porta a estação está ligada. O switch então envia um pequeno quadro de gerenciamento com alta prioridade aos outros switches dedicados. Todos os switches armazenam o endereço MAC em um mapa armazenado na memória cache. Com esta informação, os switches podem enviar os broadcasts direto a porta apropriada utilizando o endereço MAC. Esta técnica apresenta certos problemas: overhead ocasionado pelo quadro enviado quando a estação é ligada e pela mensagem de sinalização propagada pelos switches; e a sincronização que deve ser inserida na transmissão das tabelas cache.

• Rotulação de quadros: uma pequena etiqueta que identifica qual a LAN virtual que o quadro pertence é adicionada (ocasionando overhead) no início de cada quadro que atravessa o backbone. A etiqueta assegura que o switch sempre conheça a porta de cada quadro. A sincronização é garantida desde que o número da LAN virtual seja conduzido em cada quadro. Um problema ocorrerá quando for adicionada uma etiqueta em um pacote de dados que já possua o tamanho máximo do quadro Ethernet. Fabricantes podem utilizar técnicas para driblar este problema, mas todos os dispositivos do backbone devem ser do mesmo fabricante.
  Alguns fabricantes utilizam um campo de quadro definido pelo usuário para criar redes virtuais. Desta forma, podem utilizar não somente o endereço MAC mas também o endereço da subrede comum, tipo de protocolo ou outros parâmetros que podem ser especificados em um quadro. Desta forma, gerentes de rede podem utilizar protocolos não roteáveis, como por exemplo o Netbios, o que permite que usuários sejam movidos ao redor da rede sem interessar o número da porta onde está conectado. Porém esta técnica ocasiona algumas dificuldades, já que os campos do quadro requerem um elaborado entendimento do protocolo, máscaras de bits de deslocamento, e outros detalhes de roteamento de software associados ao nível 3 das LANs virtuais.

• TDM (Time-Division Multiplexing): o backbone é dividido em janelas de tempo de 10Mb/s. Cada LAN virtual é atribuído a um ou mais destes time slot, a serem utilizados apenas pela LAN virtual. Switches são configurados com a informação necessária para mapear grupos de portas para canais TDM. Separando o tráfego de LANs virtuais dentro de time slots dedicados elimina-se a necessidade de utilizar mensagens de sinalização ou etiquetas para identificar os pacotes. Desta forma, o overhead é eliminado, impondo estabilidade na rede pois o broadcast de uma LAN virtual não afeta a outra LAN virtual. A vantagem é que se a banda passante que não for utilizada por uma LAN virtual pode estar disponível para outra. Esta técnica requer um constante monitoramento do tráfego para ter certeza que o time slot é alocado eficientemente.

Os switches que trabalham com o nível 3 fornecem funções básicas de roteamento, já que entendem os campos IP e de outros protocolos do nível de rede e atribuem as portas para as subredes que correspondem aos protocolos. Uma coleção de portas associadas com uma subrede é denominada subrede virtual. O tráfego dentro da subrede é comutado pelo nível 2. O tráfego entre redes virtuais é roteado pelo nível 3, sem a necessidade de um dispositivo de roteamento externo.

Os switches de nível 3 possuem mais poder de processamento do que switches do nível 2. As características que atribuem este poder são: filtros e capacidade de acomodar múltiplas subredes por portas (não apenas múltiplas portas por subrede).

As tabela 3.1 e 3.2 mostram os principais fornecedores de switched Ethernet , seus produtos e principais características.

Tabela 3.1 Características dos Switches Ethernet I
Dados extraídos da Revista Data Communications, Março 1995, pág 88

Tabela 3.2 Características dos Switches Ethernet
Dados extraídos da Revista Data Communications, Março 1995, pág 88