VLANs ( 3 ) Outros Padrões Relacionados Ao IEEE 802.1Q

VLANs - Uma VLAN (Virtual Local Area Network ou Virtual LAN, em português, Rede Local Virtual) é uma rede local que agrupa um conjunto de máquinas de maneira lógica e não física.

 Pesquise sobre os seguintes padrões e como eles estão relacionados com o 802.1Q

A utilização de VLAN (Virtual Local Area Network) permite que uma rede física seja dividida em várias redes lógicas dentro de um Switch. A partir da utilização de VLANs, uma estação não é capaz de comunicar-se com estações que não são pertencentes a mesma VLAN (para isto, é necessário a utilização de uma sub-rede por VLAN e que o tráfego passe primeiro por um roteador para chegar a outra rede [ ou utilizando um Switch Multicamada para efetuar o Roteamento).

Como a maioria dos Switches possui entre 24 e 48 portas a solução ficaria inviável, inutilizando a maioria das portas para conexões entre os dispositivos.

O protocolo IEEE 802.1q permite utilizarmos apenas um cabo na comunicação entre os Switches, marcando cada Frame (quadro) com o ID de cada VLAN.

Se não utilizássemos uma interface como Trunk e precisássemos passar o tráfego da VLAN para o outro Switch, seria necessário a passagem de um cabo de cada VLAN para o outro dispositivo

IEEE 802.1p - O IEEE 802.1p é a norma IEEE para "Local and MEtropolitan Area Network - Suplement to Media Access Control (MAC) Bridges: Traffic Expediting and Dynamic Multicasting Filtering", ou seja, é o mecanismo responsável pelo encaminhamento expresso através dos métodos de acesso ao meio.

Os principais objetivos do IEEE 802.1p são:

 melhorar o suporte a trafegos com tempos críticos,

 e limitar a extensão de trafego multicast de alta banda passante em uma LAN com ponte.

IEEE 802.1d (Spanning Tree Protocol)

Spanning Tree Protocol (referido com o acrónimo STP) é um protocolo para equipamentos de rede que permite resolver problemas de loop em redes comutadas cuja topologia introduza anéis nas ligações, auxiliando na melhor performance da rede.

O protocolo STP possibilita a inclusão de ligações redundantes entre os computadores, provendo caminhos alternativos no caso de falha de uma dessas ligações. Nesse contexto, ele serve para evitar a formação de loops entre os comutadores e permitir a ativação e desativação automática dos caminhos alternativos.

Para isso, o algoritmo de Spanning Tree determina qual é o caminho mais eficiente (de menor custo) entre cada segmento separado por bridges ou switches. Caso ocorra um problema nesse caminho, o algoritmo irá recalcular, entre os existentes, o novo caminho mais eficiente, habilitando-o automaticamente. O nome deriva do algoritmo spanning tree em teoria dos grafos.

Em 2012 IEEE 802.1aq foi aprovado como um padrão para substituir 802.1d mais velho, 802.1w e protocolos 802.1s.

O algoritmo spanning tree coloca cada porta de bridge/switch no estado forwarding ou no estado blocking. Considera-se que todas as portas no estado forwarding em um dado momento estão na spannig tree ativa. O conjunto de portas no estado forwarding cria um único caminho pelo qual os quadros são enviados entre os segmentos.

IEEE 802.1aq (Shortest Path Bridging)

Shortest Path Bridging é a substituição para os antigos protocolos de Spanning Tree (IEEE 802.1D STP, IEEE 802.1s RSTP, IEEE 802.1s MSTP), que permitem apenas um único caminho desde a root bridge e que bloqueiam qualquer caminho redundante que possa resultar num loop de Nível 2. SPB assegura que todos os caminhos com o mesmo custo fiquem activos, enquanto proporciona topologias de Nível 2 de maior dimensão (até 16 milhões comparando com o tradicional limite de 4096 VLANs utilizando 802.1Q). Os tempos de convergência são mais rápidos, e incrementa a eficiência de topologias em mesh através do aumento de largura de banda e redundância entre todos os dispositivos. Permite que o tráfego seja balanceado através de todos os caminhos de uma rede mesh. Para melhorar a resiliência no nível de acesso, SPB pode ser integrado com funcionalidades de agregação de ligações, tais como o standard 802.1AX e implementações proprietárias de MC-LAG.

Esta tecnologia permite criar redes lógicas Ethernet em infra-estruturas nativas Ethernet, utilizando um protocolo link state para anunciar a topologia e os membros lógicos da rede. Os pacotes são encapsulados no acesso em MAC-in-MAC 802.1ah ou pacotes tagged 802.1Q/802.1ad e transportados apenas para os outros membros pertencentes à sua rede lógica. São suportados unicast, multicast e broadcast e todo o routing é efectuado simetricamente pelos melhores caminhos (shortest paths).

IEEE 802.1w RSTP

O protocolo Rapid Spanning-Tree é definido no padrão IEEE 802.1w para melhora no tempo de convergência do algoritmo do Spanning-Tree (802.1d), definindo novas regras para que os links alterem rapidamente ao estado de encaminhamento (forwarding), permitindo tambem aos Switches não-Root gerar mensagens BPDUs em vez de apenas retransmitir as mensagens do Root, oferecendo uma significativa melhora no tempo de convergência da rede.

Uma das principais vantagens é o tempo de convergência em caso de falhas de 3 mensagens Hello BPDU’s (por default 2 segundos cada Hello) ao invés de 10 Hellos BPDU’s da versão anterior do Protocolo.

O RSTP elege o Switch Root da mesma maneira que o 802.1d e o tempo de transição para o estado das portas foi reduzido com 3 operações básicas: Discarding, Learning e Forwarding

802.1s MSTP

O Multiple Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1s) é uma evolução do RSTP, tendo como objetivo principal permitir múltiplas instâncias RSTP e assim reduzir o tempo de convergência da spanning tree. O padrão foi lançado visando a utilização do RSTP em ambientes com múltiplas VLANs. Ao invés de calcular uma instância para cada VLAN, o MSTP reduz o total de instâncias RSTP.

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