Switching Hubs

Os hubs convencionais exigem que os membros de um grupo estejam localizados perto e, quando existir a necessidade de trocar um usuário de segmento de rede, deve-se desconectar manualmente o computador do usuário de uma porta do hub e conectá-lo em outra porta. Ao contrário, port-switching hubs possibilitam que inúmeros usuários compartilhem o mesmo segmento, indiferente de suas localizações. Os switching hubs evoluem em termos de tamanho do chassis, maior número de módulos e gerenciamento de redes [TOL 93] [JON 94].

O switching é um chassis ocupado com múltiplos segmentos de backplane de alta velocidade. O backplane possui múltiplas portas, cada qual podendo conectar até doze nodos, fontes de energia alternativa, pontes e roteadores internos e unidades de gerenciamento de rede.

Os segmentos de redes locais podem residir tanto no backplane quanto nos cartões individuais. A primeira configuração traz maiores vantagens: pode-se reduzir a compra de cartões e pode-se criar segmentos que prolonguem as múltiplas entradas de cartões.

Analisando os recursos que este dispositivo apresenta em relação a tolerância a falhas, pode-se verificar: oferece a possibilidade de ser alimentado por mais de uma fonte de energia, continuam a funcionar mesmo que as entradas de cartões ou módulos de gerenciamento da rede sejam removidos ou trocados de slots, percebem problemas no nível físico tal como uma falha em uma estação e realizam uma ação corretiva (exemplo: mostram um sinal de advertência e desconectam a estação).

As redes locais geralmente são ambientes que apresentam baixa segurança. Por exemplo: em redes Ethernet e Token Ring os dados oriundos de uma estação passam por todas as outras estações. Uma das formas para solucionar este tipo de problema é disponibilizar filtros que evitem acessos desautorizados.

Port switching hubs não aumentam a banda passante de um determinado segmento de rede LAN acima dos limites da topologia, então é necessário alocar mais segmentos com menor número de usuários em cada um. Quando um segmento possui um tráfego intenso (o máximo que pode trabalhar), então é necessário a utilização de pontes. O número de pontes necessárias depende do número de segmentos de backplane que o hub oferece. Quanto mais grupos lógicos são criados, mais pontes/roteadores são necessários para conectá-los e quanto mais tráfego cruzam pontes/roteadores mais lentos eles se tornam.

Estes dispositivos geralmente utilizam pontes em vez de roteadores para conectar segmentos, porque não existe maneira de manipular o elemento chave de roteamento que é o endereço IP ( terceiro nível do modelo OSI - Open Systems Interconnection), já que os hubs tratam apenas o nível físico (primeira camada do modelo OSI) e portanto não reconhecem o endereço IP.

Pode-se citar como vantagens da utilização de switching hubs:

• aumento na velocidade de acesso nos recursos da rede
• aumento da segurança, possibilitando a colocação de filtros que verifiquem o acesso autorizado de usuários na rede
• proporcionam altos níveis de tolerância a falhas
• gerentes de rede configuram segmentos de rede utilizando o mouse e a console.

Os switching hubs utilizam-se dos seguintes métodos para habilitar redes virtuais [JON 94]:

• port swtiching: a conectividade das portas ao backplanes é gerenciada trocando a configuração local do dispositivo através do software de gerenciamento, desta forma, se um usuário deve ser trocado de um segmento para outro não é necessário alterar a configuração do hub. Porém este método é restrito pois as trocas na configuração ficam restritas aos nodos pertencentes a um determinado hub.

• frame switching: o hub estabelece dinamicamente links Ethernet de 10 Mbps entre o nodo e a própria rede. Existem dois modos operacionais distintos utilizados neste método:
  • Modo de armazenamento e envio: os pacotes são recebidos, o endereço de destino conferido, os filtros aplicados e o pacote é enviado para a porta adequada. Este modo descarta os pacotes adulterados assim como os pacotes que sofreram colisões.
  • Modo tempo real: ao receber o cabeçalho do pacote, o mesmo já é encaminhado para o endereço destino. Desta forma, os pacotes deturpados só poderam ser identificados se a alteração estiver no cabeçalho. Quando uma colisão ocorre, os pacotes continuam sendo enviados ocasionando propagação de ruído entre os segmentos e consequentemente reduzindo o desempenho da rede.
  Este método consegue reduzir o congestionamento típico de pontes de alta velocidade e conferir segurança extra quando o tráfego entre as portas ocorre entre portas de diferentes redes virtuais. Além disso, as redes virtuais podem ser multiplexadas sobre um fio, permitindo total liberdade da infra-estrutura física.

• cell switching: tecnologia utilizada basicamente em redes ATM, é formado por quadros de tamanho fixo (53 bytes) que possuem internamente o identificador da conexão. Possui um software gerenciador de conexão (CMS - Connection Management Software) responsável em realizar o roteamento das informações dos hubs ao seu destino. Permite largura de banda e escaleabilidade maior que o método anterior.

  Permite que várias redes lógicas sejam executadas sobre uma única interface do roteador físico. O roteamento virtual pode ser empregado abaixo de redes ATM para rotear o tráfego entre diferentes roteadores lógicos sem aumento no custo dos dispositivos físicos.