VLANs Ethernet
Edgard Jamhour
Edgard Jamhour
Evolução do Ethernet
Ethernet I
Ethernet II
IEEE 802.3
1972 – 3Mbps (DIX v1)
IEEE 802.3ac 1998 – Q Tag (VLANs e Prioridade)
1982 – 10Mbps (DIX v2)
1983 – 10Mbps
IEEE 802.3u
IEEE 802.3x
IEEE 802.3z
1995 – 100Mbps
1997 – Full Duplex, Flow Control, DIX
1998 – 1Gbps
2003 – 10GbpsIEEE 802.3ae
Edgard Jamhour
Padrões IEEE 802
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física Physical (PHY)
Media Access (MAC)
Logical Link Control (LLC)
IEEE 802.3
IEEE 802.2
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Quadros Ethernet LLC e DIX
Edgard Jamhour
Endereço MAC
Protocolos de SwitchProtocolos de Switch0X-80-C2.0X-80-C2.
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Loops em Cascateamento de Switches
A B C D
4
2 3
4
2 3
1
E
4
2 3
1
switch 1 switch 2
switch 3
1
quadro broadcast ou para MAC desconhecido
E
E E
Edgard Jamhour
Loops em Cascateamento de Switches
A B C D
4
2 3
4
2 3
1
E F
1
2 3
4
1
switch 3
switch 1 switch 2
quadro broadcast ou para MAC desconhecido
quadro enviado para E
E
E E
E
EE
E
Edgard Jamhour
SPT - Spanning Tree Protocol
As portas na direção do root são
chamadas porta Root
As portas na direção oposta ao root são chamadas de
designadas.
Um dos switches é eleito como ROOT
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
antes do SPT
2
switch 1
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
após o SPT
2
switch 1
dp dp
dp dp
rp rp
rp rp
Caso um switch tenha mais de uma
porta root, ela é bloqueada
Edgard Jamhour
SPT - Spanning Tree Protocol
• Os switches usam o SPT para detectar e eliminar automaticamente laços fechados (loops). – O STP é um protocolo de camada 2, e ele deve ser executado
em todos os switches da rede.
• O princípio do SPT é que somente um caminho ativo pode existir entre 2 estações na rede. – Caso mais de um caminho seja descoberto, determinadas portas
do switch são bloqueadas por software a fim de eliminar o loop.
• Quando o SPT é utilizado numa rede com switches, a topologia resultante é sempre uma árvore, que por definição não possui loops, o que justifica o nome do protocolo.
Edgard Jamhour
SPT - Spanning Tree Protocol
• As mensagens geradas pelo STP são denominadas “Bridge Protocol Data Unit - BPDU”. – Elas utilizam os endereços MAC em multicast na faixa de
0x0180C20000000 até 0x0180C20000010 • (OUI reservado para operação de switches em modo filtrado).
• STP funciona continuamente, de maneira a refletir mudanças de topologia na rede. – Se SPT estiver ativo, os pacotes multicast recebidos com esses
endereços são interpretados localmente pelos switches, mas não serão encaminhados.
– Se SPT estiver inativo, os quadros BPDU são encaminhados para outros switches, como se fossem endereços de multicast desconhecidos.
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BPDU: Padrão IEEE 802.1D
RootID
8 bytes
BridgeID
8 bytes
PathCost
4 bytes
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Campos BPDU
Protocol Identifier 0 (SPT)
Version 0 (ST)
Message Type 0 (Configuration)
Flags Topology change (TC), Topology change acknowledgment (TCA)
Root ID 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge
Root Path Cost 4-Bytes custo da Bridge até o root
Bridge ID 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge
Port ID 2 Bytes (usado para escolher a porta a ser bloqueada em caso de loop)
Message Age Tempo decorrido desde que a mensagem repassada foi enviada pelo Root
Maximum Age Idade a partir do qual a mensagem deve ser ignorada
Hello Time Intervalo entre mensagens da root bridge
Forward Delay Tempo que a bridge deve esperar antes de mudar de estado em caso de mudança de topologia
Edgard Jamhour
Eleição do Root
Inicialmente, todos os switches se anunciam como ROOT
Bridge ID (prioridade + MAC)
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
2
switch 1
2 31 1
24 3 4
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
2
switch 1
dp dp
dp dp
rp rp
rp rp
2
1 1
1 2 1
Quando a mensagem recebida tem um ID menor que a do próprio switch ele
aceita, se não, ele ignora
1
1 1
2
1
1 1
1
Edgard Jamhour
Custo do Caminho até o Root
Relação entre velocidade e custo:1Gbps = 4100 Mbps=19
1Gbps(4)
1Gbps(4)
1Gbps(4)
100Mbps(19)
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
2
switch 1
dp dp
dp dp
rp rp
rp rp
(4)(4)
(4+4=8)
(19+4=23)
21
1
2switch 2
1switch 3
21
switch 4
2
switch 1
dp dp
dp dp
rp rp
rp rp XX
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Configuração Default
Edgard Jamhour
VLANs = Redes Locais Virtuais
A
SWITCH B
C
E
F
1 (VLAN 1)
(VLAN 1) 2
(VLAN 1) 3
(VLAN 2) 5
(VLAN 2) 6D 4 (VLAN 2)
Edgard Jamhour
VLANs = Domínios de BroadCast
A
SWITCH B
C
E
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
F
1 (VLAN 1)
(VLAN 1) 2
(VLAN 1) 3
(VLAN 2) 5
(VLAN 2) 6D 4 (VLAN 2)
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Formato IEEE 802.1Q
DESTINO ORIGEM CFI Dados CRC
6 Bytes 6 Bytes
TYPE
2 Bytes
PRIO
3 Bits
VLAN ID
1 Bit 12 Bits
TYPE
2 Bytes
0x8100 (IEEE 802.1Q)
2 Bytes
de 42 a
4096 Bytes
TAG (marcação) de VLAN4 bytes - IEEE 802.1Q
Ethernet II
DESTINO ORIGEM Dados CRC
6 Bytes 6 Bytes
TYPE
de 46 a
1500 Bytes2 Bytes 2 Bytes
0x8000 (IP)
0x8000 (IP)
Edgard Jamhour
Interligação de Switches com VLANs
SWITCH
1
SWITCH
2
SWITCH
3
D
B
Acesso VLAN 1
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
Trunk VLAN 1,2
C
Acesso VLAN 1
Trunk VLAN 1,2
Trunk VLAN 1,2
A
E
Acesso VLAN 2Acesso VLAN 2
Acesso VLAN 1
Edgard Jamhour
Modo Acesso e Modo Tronco
SWITCH
1
SWITCH
2
SWITCH
3
D
B
Acess VLAN 1
Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs
IEEE 802.1Q
Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN
IEEE 802.3B
Trunk VLAN 1,2
C
Acesso
VLAN 1
Trunk VLAN 1,2
Trunk VLAN 1,2
A
E
Acess VLAN 2Acess VLAN 2
Acesso
VLAN 1A Dados
B A Dados
VLAN ID = 1
B A Dados
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Endereçamento IP e VLANs
SWITCH
1
SWITCH
2
SWITCH
3
D
B
Acess VLAN 1
Trunk VLAN 1,2
C
Acesso VLAN 1
Trunk VLAN 1,2
Trunk VLAN 1,2
A
E
Acess VLAN 2Acess VLAN 2
Acesso VLAN 1
210.0.0.2/24
200.0.0.2/24
210.0.0.3/24
210.0.0.4/24
200.0.0.3/24
VLAN 1 = subrede 210.0.0.0/24VLAN 2 = subrede 200.0.0.0/24
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Roteamento entre VLANs
SWITCH 1 SWITCH 2
C B
VLAN 1Trunk
VLAN 1,2,3A D
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 1210.0.0.3/24
220.0.0.3/24210.0.0.4/24
230.0.0.3/24
1 2VLAN 2VLAN 1
VLAN 1 VLAN 3
210.0.0.1/24 220.0.0.1/24 220.0.0.3/24 230.0.0.1/24
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Roteamento entre VLANs com Trunk
SWITCH 1 SWITCH 2
C B
VLAN 1Trunk
VLAN 1,2,3A D
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 1210.0.0.3/24
220.0.0.3/24210.0.0.4/24
230.0.0.3/24
1
Trunk
VLAN 1,2,3
eth0.1=210.0.0.1/24eth0.2=220.0.0.1/24eth0.3=230.0.0.1/24
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Roteamento entre VLANs com Trunk
SWITCH 1 SWITCH 2
C B
VLAN 1Trunk
VLAN 1,2,3A D
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 1210.0.0.3/24
220.0.0.3/24210.0.0.4/24
230.0.0.3/24
1
Trunk
VLAN 1,2,3
eth0.1=210.0.0.1/24eth0.2=220.0.0.1/24eth0.3=230.0.0.1/24
Rede Destino interface gateway
210.0.0.0/24 eth0.1 direto
220.0.0.0/24 eth0.2 direto
230.0.0.0/24 eth0.3 direto
0.0.0.0/0 eth1 10.0.0.2
Internet
2
eth110.0.0.1/30
10.0.0.2/30
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Roteamento com Switch de Camada 3
SWITCH 1 SWITCH 2
C B
VLAN 1Trunk
VLAN 1,2,3A D
VLAN 2
VLAN 3
VLAN 1
210.0.0.3/24
220.0.0.3/24210.0.0.4/24
230.0.0.3/24
svi1 (VLAN1)=210.0.0.1/24svi2 (VLAN2)=220.0.0.1/24svi3 (VLAN3)=230.0.0.1/24
svi1 svi2 svi3
roteador
Internet
2
10.0.0.2/30
route port
10.0.0.1/30
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STP com VLANs
SWITCH
1 (ROOT)SWITCH
2
SWITCH
3
D
B
Acess VLAN 1
C
Acesso VLAN 1Trunk
Todas as VLANs
A
E
Acess VLAN 2Acess VLAN 2
Acesso VLAN 1
XX100Mbps 100Mbps
100Mbps
Trunk
Todas as VLANsTrunk
Todas as VLANs
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Exemplo de Switch - Cisco 2950
Fa0/1 Fa0/2 Fa0/8... G1/0/1 G1/0/2
Cisco Catalyst 2950G 24 EI
Fa0/9 Fa0/2 Fa0/16... Fa0/17 Fa0/18 Fa0/24...
Edgard Jamhour
Mapeamento de Portas Trunk com VLANs
switch 1
vlan1
switch 3
vlan1 vlan20
vlan20
G1/0/2
Fa0/13-24Fa0/1-12
switch 2
vlan1 vlan20
Fa0/1-12 Fa0/13-24
Fa0/1-12 Fa0/13-24
Vlan 1somente
Vlan 20somente
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/2
G1/0/1
G1/0/1
Todas as Vlans
Edgard Jamhour
Resultado do Mapeamento Estático
switch 1
switch 3
switch 2
Vlan 1somente
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/1
Árvore para VLAN 1
switch 1
switch 3
switch 2
Vlan 20somente
G1/0/2
G1/0/2
G1/0/1
G1/0/2
Árvore para VLAN 20
Edgard Jamhour
Mapeamento com Prioridade
Vlan1prio 16
Vlan 20prio 128
switch 1
vlan1
switch 3
vlan1 vlan20
vlan20
G1/0/2
Fa0/13-24Fa0/1-12
switch 2
vlan1 vlan20
Fa0/1-12 Fa0/13-24
Fa0/1-12 Fa0/13-24
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/2
G1/0/1
G1/0/1
Vlan1 prio 128Vlan 2 prio 128
Vlan1prio 128
Vlan 20prio 1
Edgard Jamhour
Resultado do Mapeamento com Prioridade
switch 1
switch 3
switch 2
Vlan 1prio 16
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/1
Árvore para VLAN 1
switch 1
switch 3
switch 2
G1/0/2
G1/0/2
G1/0/1
G1/0/2
Árvore para VLAN 20
Vlan 20prio 128
Vlan 20prio 16
Vlan 1prio 128
Edgard Jamhour
Alterando o Custo dos Caminhos
switch 1
Vlan 20path 30
switch 3
switch 2
switch 6
switch 4
switch 5
G1/0/1
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/2 G1/0/2G1/0/1
G1/0/1
G1/0/2
G1/0/2
G1/0/2G1/0/1
G1/0/1
Vlan1path 30
switch 1
switch 2
switch 312
4
switch 5
switch 630
switch 4
8 16
24
XX
switch 1
switch 2
switch 316
30
switch 5
switch 64
switch 4
24 12
8XX
ÁrvoreVlan 1
ÁrvoreVlan 20
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Native VLAN e Vlan 1
Switch 1
vlan1 vlan20
Switch 2
vlan1 vlan20Native VLAN 1
Native VLAN 1
Tráfego sem TAGTráfego com TAG
Edgard Jamhour
Per-VLAN Spanning Tree
switch 1
switch 3
switch 2
VLAN 1-500 (prio 128)VLAN 500-1000 (prio 16)
VLAN 1-500 (prio 16)VLAN 500-1000 (prio 128)
1 mensagem para cada
VLAN=
1000 Mensagens
stp1 stp1000... stp1 stp1000...
stp1 stp1000...
1 processo por VLAN
=1000 processos
Edgard Jamhour
Padrão IEEE 802.1s (MSTP)
switch 1
switch 3
switch 2
instância 1 (prio 128)instância 2 (prio 16)
instância 1 (prio 16)instância 2 (prio 128)
1 mensagem para cada instância
=2 Mensagens
instância1 instância 2...
Instância 1 = (VLANs 1 a 500)
Instância 2 =(VLANs 500 a 1000)
instância1 instância 2...
instância1 instância 2...
Conclusão