Funcionamento do Switch

A função do switch é conectar segmentos de redes diferentes. Um switch mapeia os endereços dos nós que residem em cada segmento de rede permite apenas a passagem do tráfego necessário. O switch aprende quais estações estão conectadas a cada um dos segmentos de suas portas. Ele examina o tráfego de entrar, deduz endereços MAC de as estações conectadas a cada porta e usa está informação para constituir uma tabela de endereçamento local. Assim, quando um switch recebe um pacote, ele determina qual o destino e a origem deste, encaminhando-o para a direção correta, bloqueando a passagem desse pacote caso a origem e o destino seja o mesmo segmento de rede.

Quanto ao método utilizado pelo switch no encaminhamento dos pacotes, podemos ter:


Store-and-forward


Esse tipo de switch aceita e analisa o pacote inteiro antes de encaminhá-lo para a porta de saída, guardando cada quadro em um buffer. Este método permite detectar alguns erros, evitando a sua propagação pela rede.


Enquanto o quadro está no buffer, o switch calcula o CRC e mede o tamanho do quadro. Se o CRC apresenta erro ou o tamanho é muito pequeno ou muito grande (um quadro Ethernet tem de 64 bytes a 1518 bytes), o quadro é descartado. Se tudo estiver correto, o quadro é encaminhado para a porta de saída. Esse método assegura operações sem erro e aumenta a confiabilidade da rede. Contudo, o tempo gasto para guardar e checar cada quadro adiciona um tempo de latência grande ao processamento dos quadros e a latência total é proporcional ao tamanho dos pacotes: quanto maior o pacote, maior o atraso.


Os switches store-and-forward são projetados para redes corporativas, onde a verificação de erros e um bom throughput são desejáveis.





Cut-through




Os switches cut-through apenas examinam o endereço de destino antes de re-encaminhar o pacote. Eles foram projetados para reduzir a essa latência, minimizando o atraso (delay) lendo apenas os 6 primeiros bytes de dados do pacote (que contém o endereço de destino) e logo encaminham o pacote.
Contudo, esse switch não detecta pacotes corrompidos causados por colisões, conhecidos como "runts", nem erros de CRC. Quanto maior o número de colisões na rede, maior será a largura de banda gasta com o encaminhamento de pacotes corrompidos.


Um segundo tipo de switch cut-through, chamado "fragment free", foi projetado para eliminar esse problema. Nesse caso, o switch sempre lê os primeiros 64 bytes de cada pacote, assegurando que o quadro tem pelo menos o tamanho mínimo, evitando o encaminhamento de runts pela rede.


Switches cut-through são mais bem utilizados em pequenos grupos de trabalho e pequenos departamentos. Nessas aplicações é necessário um bom throughput e erros potenciais de rede ficam no nível do segmento, sem impactar a rede corporativa.





Adaptative cut-through




São switches híbridos que processam pacotes no modo adaptativo, suportando tanto o modo store-and-forward quanto cut-through. Qualquer dos modos pode ser ativado pelo gerente da rede ou o switch pode ser inteligente o bastante para escolher entre os dois métodos, baseado no número de quadros com erro passando pelas portas.


Quando o número de quadros corrompidos atinge um certo nível, o switch pode mudar do modo cut-through para store-and-forward, voltando ao modo anterior quando a rede se normalizar.