Qual afirmativa é verdadeira sobre domínios de broadcast e de colisão?

Hoje não faz muito sentido criar uma LAN isolada do resto do mundo. A necessidade de transferência de dados fruto da redução de custos e da dinamicidade do mundo moderno praticamente impõe esta conexão. Para simplificar o nosso estudo, vamos trabalhar com cinco ativos de rede: repetidores, hubs, switches (2-layer e 3-layer) e roteadores.

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Cascateamento
Empilhamento
Bridges (Pontes)
Switch Camada 2
Switch Camada 3
Política de Roteamento
Store-and-forward
Cut-through
Fragment-free
Questões de Concursos
Comentários e Gabarito
Qual a diferença entre domínio de broadcast e colisão?
O que é um domínio de broadcast?
Qual é a relação entre switches e domínio de colisão?

Relação entre dispositivos e camadas

Repetidor

Funcionamento básico de um repetidor

Dispositivo que opera apenas na camada física recebendo um sinal de entrada, regenerando-o e enviando para a porta de saída. Com o objetivo de manter a inteligibilidade dos dados, o repetidor é um regenerador de sinais (não um amplificador), pois refaz os sinais originais (deformados pela atenuação/ruído) tentando anular a interferência do ruído. Por definição, não efetua nenhum tipo de filtragem. Sua utilização requer estudos relacionados ao padrão do meio físico e a susceptibilidade do ruído neste.

Hub

Um hub consiste num repetidor multiportas, ou seja, ao receber a informação de uma porta, ele distribui por todas as outras. Com um hub é possível fazer uma conexão física entre diversos computadores com a topologia estrela.

Hierarquia entre HUBs

Assim, um Hub permite apenas que os utilizadores compartilhem Ethernet e todos os nós do segmento Ethernet irão partilhar o mesmo domínio de colisão.

Na figura acima são vistos 3 hubs interconectando seis estações. Os dois hubs que estão ligando diretamente as estações, são chamados de departamentais, pois geralmente são utilizados para agrupar as conexões de uma sla/departamento. Já o dispositivo superior é chamado de hub de backbone, pois interliga departamentos com conexões ponto-a-ponto.

Hubs não tem a capacidade de prover VLANs para portas individuais, e as VLANs não podem ser estendidas além das portas dos dispositivos de ponta, mesmo que um switch tenha suporte a VLAN esteja conectado.

Domínio de colisão – Um domínio simples de colisão consiste em um ou mais Hubs Ethernet e nós conectados entre eles. Cada aparelho dentro do domínio de colisão partilha a banda de rede disponível com os outros aparelhos no mesmo domínio. Switches e Bridges são utilizados para separar domínios de colisão que são demasiado grandes de forma a melhorar a performance e a estabilidade da rede.

Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 do modelo OSI porque apenas geram novamente o sinal e o transmitem para suas portas (conexões da rede). Suas velocidades podem variar de 10, 10/100 ou 1000Mbps e a maioria dos modelos possibilita a interligação dos equipamentos sob duas formas básicas: o empilhamento e o cascateamento.

Cascateamento

No cascateamento, a interligação se dá através de uma porta de um equipamento com a outra porta de outro equipamento, sendo a largura de banda limitada à velocidade da porta (10/100/1000Mbps).

As regras para o cascateamento dependem das especificações dos dispositivos porque neste tipo de ligação, à medida que vai se “cacasteando”, a performance da rede vai caindo. Alguns fabricantes limitam em cinco metros o comprimento máximo do cabo UTP que conecta os hubs com velocidades até 100Mbps. Também dentro das limitações impostas por cada fabricante, é possível interligar equipamentos distintos e de marcas distintas, obedecendo-se à regra 5-4-3 para hubs. Esta regra limita em distância o número de segmentos ponto a ponto de uma rede em 5 (100 metros por segmento e um máximo de 500 metros), o número de repetidores existentes (no máximo 4), sendo um repetidor para cada par de segmentos e apenas 3 segmentos podem conter hosts.

O cascateamento é muito prático e barato, mas pode ocupar portas que poderiam ser usadas para conectar outros equipamentos da rede. O número de portas utilizadas para o cascateamento pode ser obtido pela seguinte expressão: 2n-2, onde n é o número de hubs usados no cascateamento.

Empilhamento

Já no empilhamento, a interligação ocorre através de uma porta específica para empilhamento (stack) e cada fabricante possui um tipo de interface própria a qual possui velocidade transmissão maior que a velocidade das portas de conexão. Nesse caso, o empilhamento pode ser feito apenas entre equipamentos de um mesmo fabricante e não ocorre a incidência da regra 5-4-3 na pilha de hubs. Desta forma, os hubs assim empilhados tornam-se um único repetidor.

O empilhamento é mais eficiente do que o cascateamento porque não ocupa as portas frontais para conexão, aumentando com isso a quantidade de portas disponíveis para os equipamentos da rede. Pode-se empilhar até quatro equipamentos, sempre considerando as observações e limitações de cada fabricante.

Bridges (Pontes)

Este dispositivo trabalha na camada física e na camada de enlace, agregando a função de verificar o MAC address da estação que receberá o frame. Com a bridge é possível fazer uma filtragem de entrega, pois ao verificar o MAC address, ela determina que interface receba o frame enviado.

O ideal é que as estações não tomem conhecimento da existência da bridge para que as configurações de rede se tornem mais simples. Para isso foi criado o conceito da bridge transparente (IEEE 802.1d) que deve obedecer aos critérios :

1. Os frames devem ser enviados diretamente entre as estações

2. A tabela de encaminhamento deve ser aprendida e atualizada pela bridge

3. O sistema não deve conter loop

Filtragem

Capacidade de um dispositivo determinar se um frame (quadro ou pacote) deve ser repassado para alguma interface ou deve ser descartado. A filtragem e o repasse são feitos através de uma tabela de comutação.

Switch Camada 2

Um switch de camada 2 corresponde a uma bridge multiportas projetado para melhorar a performance da rede uma vez que reduz os domínios de colisão. Com o switch, as estações não brigam para ver quem vai utilizar o meio de transmissão.

Um ponto importante deve ser visto no projeto de um switch, a especificação do seu backbone. Imagine um switch de 16 portas de 100Mbps todas transmitindo intensamente. Agora pense que você tem dois switchs, um “Xingli-ling” e um bom switch (3Com, Dell ou IBM), onde o primeiro vem com um manual de uma folha, enquanto o segundo especifica o backbone de 1Gbps. Com um backbone mais largo, o switch terá capacidade de efetuar uma maior vazão sem descartar frames, possibilitando uma rede mais rápida e redizindo as colisões dentro do dispositivo.

Assim como o hub, o switch também está associado a topologia estrela.

Switch Camada 3

Quando alguém lhe perguntar até que camada atua um switch responda: Tradicionalmente até a camada de enlace! Há alguns anos a Cisco criou o conceito de switch three-level com todas as funções de um switch camada dois gerenciável permitindo ainda:

Correção de falhas de transmissão entre nós;
Roteamento e encaminhamento dos pacotes, selecionando o melhor caminho;
Suporte para mais de 500 estações

Se utilizado em LANs, um switch camada 3 pode ser utilizado para segmentar as redes através de endereçamento IP (veremos no próximo capítulo) e muitos deles ainda possuem servidor DHCP para distribuição automática de endereços IP. Por permitir a interligação de segmentos de diferentes domínios e broadcast, os switches de camada 3 são particularmente recomendados para a segmentação de LAN’s muito grandes, onde a simples utilização de switches de camada 2 provocaria uma perda de performance e eficiência da LAN, devido à quantidade excessiva de broadcasts. Se combinado com um roteador tradicional baseado em software, um switch camada 3 pode-se reduzir consideravelmente a carga de trabalho sobre o roteador e aumentar a taxa de transferência entre sub-redes para milhões de pacotes por segundo. Atualmente o grande problema destes switchs são: a falta de suporte em redes que possuam tráfego não IP (IPX, AppleTalk, DECnet) e seu seu alto custo.

Roteadores

Um roteador é um dispositivo que opera na camada de rede e sua principal função é selecionar o caminho mais apropriado entre as redes e repassar os pacotes recebidos. Ou seja, encaminhar os pacotes para o melhor caminho disponível para um determinado destino.

Com base na máscara de sub-rede o protocolo TCP/IP determina se o computador de origem e o de destino estão na mesma rede local. Com base em cálculos binários, o TCP/IP pode chegar a dois resultados distintos:

O computador de origem e o computador de destino estão na mesma rede local: Neste caso os dados são enviados para o barramento da rede local. Todos os computadores da rede recebem os dados. Ao receber os dados cada computador analisa o campo Número IP do destinatário. Se o IP do destinatário for igual ao IP do computador, os dados são capturados e processados pelo sistema, caso contrário são simplesmente descartados. Observe que com este procedimento, apenas o computador de destino é que efetivamente processa os dados para ele enviados, os demais computadores simplesmente descartam os dados.

O computador de origem e de destino não estão na mesma rede local: Neste caso os dados são enviados o equipamento com o número IP configurado no parâmetro Default Gateway (Gateway Padrão). Ou seja, se após os cálculos baseados na máscara de sub-rede, o TCP/IP chegar a conclusão que o computador de destino e o computador de origem não fazem parte da mesma rede local, os dados são enviados para o Default Gateway, o qual será encarregado de encontrar um caminho para enviar os dados até o computador de destino. Esse “encontrar o caminho“ é tecnicamente conhecido como Rotear os dados até o destino (ou melhor, rotear os dados até a rede do computador de destino). O responsável por “Rotear” os dados é o equipamento que atua como Default Gateway o qual é conhecido como Roteador.

Quando ocorre um problema com o Roteador, tornando-o indisponível, você consegue se comunicar normalmente com os demais computadores da sua rede local, porém não conseguirá comunicação com outras redes de computadores, como por exemplo a Internet.

Existem basicamente dois tipos de roteadores:

Estáticos: este tipo é mais barato e é focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, sem considerar se aquele caminho tem ou não congestionamento;

Dinâmicos: este é mais sofisticado (e conseqüentemente mais caro) e considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado. Muitos dos roteadores dinâmicos são capazes de fazer compressão de dados para elevar a taxa de transferência.

Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs. Ainda, podem ser dotados de recursos extras, como firewall, por exemplo.

Um Gateway, ou porta de ligação, é uma máquina intermediária geralmente destinado a interligar redes, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos. Exemplos de gateway podem ser os routers (ou roteadores) e firewalls (corta-fogos), já que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede. Um proxy também pode ser interpretado como um gateway (embora a outro nível, aquele da camada em que opere), já que serve de intermediário também.

Política de Roteamento

Store-and-forward

O comutador recebe e armazena os dados até possuir completamente o pacote em um buffer de entrada. Após, efetua verificação por erros cíclicos e outros, passa o pacote para o buffer de saída e retransmite o pacote para o outro comutador ou o terminal. Caso ele encontre algum erro, descarta o pacote.

Este tipo de comutador é mais robusto e eficiente, porém devido ao grande número de requisições geralmente ocorrem muitos choques de pacotes a atrasos. A implementação mista do store-and-forward e do cut-through é a configuração mais utilizada.

pacote seja dividido em células, as quais serão transferidas a cada ciclo de comunicação da rede;
todas as células de um pacote devem ser recebidas por um nó intermediário para que o pacote comece a ser repassado para o nó seguinte;

Cut-through

Este comutador recebe e armazena apenas parte do cabeçalho (6 primeiros bytes), para saber qual receptor do pacote, e já encaminha os dados diretamente. A princípio, há um enorme ganho em velocidade. No entanto, por não haver nenhuma verificação de erros (neste caso a verificação ocorre nos terminais), frequentemente é necessário o reenvio do pacote. Na prática é muito pouco utilizado sozinho.

semelhante a um pipeline;
tão logo uma célula seja recebida por um nó intermediário, ela pode ser repassada para o nó seguinte;
diferentes células de um pacote circulam simultaneamente por diferentes nós da rede de conexão;

Fragment-free

O funcionamento deste comutador é muito semelhante ao cut-through, porém ele armazena os 64 primeiros bytes antes de enviar. Esta implementação é baseada em observações estatísticas: a grande maioria dos erros, bem como todos os choques de pacotes, ocorrem nos primeiros 64 bytes.

Questões de Concursos

(Prova: FGV – 2008 – Senado Federal – Produtor de Desenvolvimento de Conteúdos Jornalísticos para Internet) Considere as seguintes afirmativas:
I. Um gateway é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão ou mesmo traduzir protocolos.
II. Roteadores e firewalls são exemplos de gateways, uma vez que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede.
III. Um proxy pode ser interpretado como um gateway.
IV. A função de um gateway é ter acesso ao exterior por meio de linhas de transmissão de maior débito, de modo a evitar um estrangulamento entre a rede exterior e a rede local.
V. Cabe aos gateways traduzir e adaptar os pacotes originários da rede local para que estes possam atingir o destinatário e, também, traduzir as respostas e devolvê-las ao par local da comunicação.
Estão corretas:
a) I, II e III, apenas.
b) I, II e IV, apenas.
c) II, III e IV, apenas.
d) II, III e V, apenas.
e) I, II, III, IV e V.

(Prova: FGV – 2009 – MEC – Administrador de Redes) Dentre os equipamentos de interconexão de redes de computadores, os dispositivos que executam filtro de tráfego são:
a) repeater, router e bridge.
b) switch, repeater e hub.
c) bridge, hub e repeater.
d) router, bridge e switch.
e) hub, switch e router.

(Prova: FCC – 2010 – MPE-RN – Analista de Tecnologia da Informação – Redes-Segurança-Conectividade) O equipamento que possibilita a conexão de equipamentos entre redes, focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, é do tipo
a) Roteador estático.
b) Roteador dinâmico.
c) Hub switch.
d) Switch.

e) Hub.

(Prova: CESGRANRIO – 2010 – IBGE – Analista de Sistemas – Suporte de Produção e Rede) Sobre pontes e hubs utilizados nas redes locais Ethernet, são feitas as afirmativas a seguir.
I – Os hubs não gerenciáveis utilizam o método de broadcast para enviar as informações por meio da rede, o que gera lentidão na troca de informações, uma vez que ocorre o aumento do domínio de colisão.
II – As pontes podem ser utilizadas para ajudar a reduzir a propagação do tráfego de broadcast, além de unir segmentos de redes que utilizam diferentes tipos de pacote.
III – As pontes montam uma tabela com os endereços MAC dos computadores da rede, chamada tabela CAM, que é utilizada no encaminhamento de quadros e montada à medida em que as pontes avaliam os quadros que passam por elas.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) III, apenas.
d) I e II, apenas.
e) I, II e III.

(Prova: ESAF – 2009 – ANA – Analista Administrativo – Tecnologia da Informação – Redes) Se um comutador de circuitos opera com N circuitos, o total de entradas e saídas é
a) 2N
b) N
c) N/2
d) N + 2
e) 2N + 2

Comentários e Gabarito

(Prova: FGV – 2008 – Senado Federal – Produtor de Desenvolvimento de Conteúdos Jornalísticos para Internet) Considere as seguintes afirmativas sobre o uso de hubs e switches:
I. Hubs podem ter VLANs associadas às suas portas.
II. O uso de hubs melhora o desempenho da rede.
III. Switches não propagam broadcasts.
IV. Switches são mais eficientes que hubs no processamento de frames.
V. Switches aumentam o número de domínios de colisão em uma rede.
Estão corretas as afirmativas:
Letra “D”.
I – ERRADO. Os Hubs não tem a capacidade de suportar uma VLAN associada à sua porta, mesmo que esteja conectado a um Switch com essa capacidade.
II – ERRADO. Os Hubs enviam os pacotes para todas as portas, o que acarreta em muitas colisões, diminuindo assim o desempenho da rede.
III – ERRADO. Os Switches suportam sim broadcast.
IV – CORRETO. Os Switches conseguem gerenciar seus pacotes, diferente dos Hubs.
V – CORRETO. O Switch tem a capacidade de gerenciar os pacotes de cada porta, fazendo com que eles não colidam com as das outras portas, diferente do Hub que cria um único domínio de colisão.

(Prova: FGV – 2008 – Senado Federal – Produtor de Desenvolvimento de Conteúdos Jornalísticos para Internet) Considere as seguintes afirmativas:
I. Um gateway é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão ou mesmo traduzir protocolos.
II. Roteadores e firewalls são exemplos de gateways, uma vez que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede.
III. Um proxy pode ser interpretado como um gateway.
IV. A função de um gateway é ter acesso ao exterior por meio de linhas de transmissão de maior débito, de modo a evitar um estrangulamento entre a rede exterior e a rede local.
V. Cabe aos gateways traduzir e adaptar os pacotes originários da rede local para que estes possam atingir o destinatário e, também, traduzir as respostas e devolvê-las ao par local da comunicação.
Estão corretas:
Letra “E”.
I – CORRETO. Essa é a função do Gateway. Veja em “Roteadores” aqui na postagem.
II – CORRETO. Também você encontra a explicação em “Roteadores”.
III – CORRETO. Vimos que o Proxy realiza toda o controle da comunicação internar com a externa da LAN.
IV – CORRETO. Descreveu outra função do Gateway.
V – CORRETO. Ele é o responsável pela tradução entre redes diferentes.

(Prova: FGV – 2010 – BADESC – Analista de Sistemas – Suporte Técnico e Gerência de Redes de Computadores) Atualmente é comum interligar LANs por meio de equipamentos de interconexão, convertendo-as em WANs, dependendo da situação e de suas características.
Assinale a alternativa que indique os equipamentos que filtram e encaminham frames com base no endereço MAC (físico) e outros no endereço IP (lógico).
Letra “C”. Quando se fala de endereço físico (MAC) e endereço lógico, devemos lembrar das camadas do Modelo OSI, onde respectivamente operam na camada 2 e 3. Os Switches fazem o reencaminhamento de frames entre os nós, geralmente trabalhando na camada 2 ou 3. Os roteadores, que operam na camada 3, sendo responsáveis pela comunicação entre diferentes redes de computadores.

(Prova: FGV – 2009 – MEC – Administrador de Redes) Dentre os equipamentos de interconexão de redes de computadores, os dispositivos que executam filtro de tráfego são:
Letra “D”. A dica aqui é você lembrar como cada um deles operam. O Hub e o Repetidor não se preocupam pra quem vai o tráfego, por trabalharem na Camada Física do Modelo OSI. Eles apenas enviam pra todos e pronto. Sendo assim, não fazem a filtragem do tráfego, separando os destinos. Já o Roteador (atua na Camada de Rede), Bridge (Camada de Enlace) e Switch (normalmente na Camada de Enlace, se for Layer 1 ou Layer 2, ou na Camada de Rede se for Layer 3).

(Prova: FCC – 2010 – MPE-RN – Analista de Tecnologia da Informação – Redes-Segurança-Conectividade) O equipamento que possibilita a conexão de equipamentos entre redes, focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, é do tipo
Letra “A”. É a função do roteador estático: sempre procurar o menor caminho, independente de congestionamento.

(Prova: CESPE – 2010 – MPU – Analista de Informática – Perito) Uma das soluções para otimizar o tráfego na rede é colocar hubs de mesma marca empilhados, os quais são entendidos pela rede como sendo um único hub repetidor, em função da incompatibilidade de interligação entre hubs de classes diferentes
CERTO. O empilhamento é mais eficiente do que o cascateamento porque não ocupa as portas frontais para conexão, aumentando com isso a quantidade de portas disponíveis para os equipamentos da rede. Nesse caso, o empilhamento pode ser feito apenas entre equipamentos de um mesmo fabricante e não ocorre a incidência da regra 5-4-3 na pilha de hubs. Desta forma, os hubs assim empilhados tornam-se um único repetidor.

(Prova: CESGRANRIO – 2010 – IBGE – Analista de Sistemas – Suporte de Produção e Rede) Sobre pontes e hubs utilizados nas redes locais Ethernet, são feitas as afirmativas a seguir.
I – Os hubs não gerenciáveis utilizam o método de broadcast para enviar as informações por meio da rede, o que gera lentidão na troca de informações, uma vez que ocorre o aumento do domínio de colisão.
II – As pontes podem ser utilizadas para ajudar a reduzir a propagação do tráfego de broadcast, além de unir segmentos de redes que utilizam diferentes tipos de pacote.
III – As pontes montam uma tabela com os endereços MAC dos computadores da rede, chamada tabela CAM, que é utilizada no encaminhamento de quadros e montada à medida em que as pontes avaliam os quadros que passam por elas.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
Letra “A”. I – CORRETO. A explicação básica da desvantagem do uso de Hub.
II – ERRADO. As Bridges também encaminham os broadcasts. Além disso, elas trabalham com quadros e não pacotes.
III – ERRADO. Isto é função do Switch, e não das Bridges.

(Prova: ESAF – 2009 – ANA – Analista Administrativo – Tecnologia da Informação – Redes) Se um comutador de circuitos opera com N circuitos, o total de entradas e saídas é
Letra “A”. Esta questão está mais para pegadinha. Todo comutador funciona como um circuito. Tem suas entradas e suas saídas, logo o total será a soma de ENTRADAS e SAÍDAS, que neste caso seria N, um valor igual para os dois tipos, totalizando 2N (N entradas + N saídas).

(Prova: FCC – 2007 – TRF-4R – Técnico Judiciário – Especialidade – Operação de Computador) Em relação a equipamentos de rede, o switch constrói a sua tabela de endereços físicos (MAC table):
I. utilizando o endereço físico de origem do frame para guardar os endereços MAC e mapeá-los para as portas correspondentes.
II. através da consulta à porção destination address (MAC) e a conseqüente execução do encaminhamento do tráfego destinado ao destination MAC adress e sua respectiva porta de saída.
III. utilizando o endereço físico de destino do frame para guardar os endereços MAC e mapeá-los para as portas correspondentes.
É correto o que consta em
Letra “C”. Esta é uma questão meio polêmica, mas deverá ser respondida utilizando a eliminação. Vejamos:
I – CORRETO. Os Switches utilizam as portas de origem para criar sua tabela de MACs.
II – CORRETO. Como eu disse que seria por eliminação, e o item III é errado, as alternativas A, B e D tem como certo o item III, não poderiam ser marcados. Ainda assim sobraria os itens C e E como resposta, mas vimos que o item I é verdadeiro, o que por eliminação torna o item II correto, apesar da afirmação ser estranha, já que durante a criação da MAC Table o Switch ignora o MAC de destino, levando em consideração apenas o MAC de origem.
III – ERRADO. Como disse no I, ele utiliza o MAC de ORIGEM e não importa o MAC de DESTINO para efeito de guardar na Tabela de MACs.

Qual a diferença entre domínio de broadcast e colisão?

O domínio de colisão é um segmento lógico da rede onde os pacotes transmitidos por elementos pertencentes a ele podem colidir uns com os outros. Uma colisão ocorre quando duas ou mais estações pertencentes ao mesmo segmento de rede compartilhado transmitem quadros ao mesmo tempo.

O que é um domínio de broadcast?

Um domínio de broadcast é um segmento lógico de uma rede de computadores em que um computador ou qualquer outro dispositivo conectado à rede é capaz de se comunicar com outro sem a necessidade de utilizar um dispositivo de roteamento.

Qual é a relação entre switches e domínio de colisão?

O switch além de eliminar a colisão entre as suas portas, aumenta o número de domínios de colisão que é equivalente ao número de portas que ele possui. Mas reduz o tamanho de cada um desses domínios.