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Interface Ethernet Switch – Configuração e troubleshooting em redes Cisco

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Quais são os tipos de interfaces e comandos mais utilizados para configuração e troubleshooting em switch Cisco.

Quando normalmente se fala em Ethernet fazemos referência a Ethernet baseada na norma da IEEE 802.3, no qual Ethernet é descrito como um meio compartilhado que utiliza um único domínio de colisão e difusão. Em ethernet duas estações não podem transmitir simultaneamente e quantas mais estações existam no segmento mais possibilidade de colisão, isso ocorre no modo half-duplex.

Ethernet está baseada na tecnologia CSMA/CD (Carrier Sense Múltiple Access Collision Detect). Em enlaces comutados Ethernet pode solucionar o problema de meio compartilhado dedicando a cada estação uma porta do switch, dessa forma cada estação teria seu próprio domínio de colisão.

No caso do full-duplex, uma estação poderia enviar e receber quadros de forma simultânea, o que faz o rendimento do meio, por exemplo, de 10 Mbps suba para 20 Mbps, 10 para transmissão e outros 10 para a recepção.

Em quanto o meio físico utilizado em Ethernet o mais comum é o cabo de cobre de par trançado tipo UTP, podendo alcançar distâncias de até 100 metros.

As redes Ethernet utilizam uma topologia lógica de barramento, isto significa que mesmo ao utilizar um hub, as estações comportam-se com se estivessem todas ligadas a um único cabo. Isso simplifica a transmissão de dados e barateia os equipamentos, mas em compensação traz um grave problema: as colisões de pacotes que ocorrem sempre que duas (ou mais) estações tentam transmitir dados ao mesmo tempo.

O sistema CSMA/CD minimiza este problema através de um conjunto de medidas relativamente simples: Antes de transmitir seu pacote, a estação “escuta” o cabo, para verificar se outra estação já está transmitindo. Caso o cabo esteja ocupado ela espera, caso esteja livre ela transmite.

Mesmo assim, como o sinal demora algum tempo para atingir todas as estações, existe uma possibilidade considerável de que outra estação “escute” o cabo antes de o sinal chegar até ela, pense que o cabo está livre e também transmita dados. Neste caso as duas transmissões colidirão em algum ponto do cabo.

A estação que estiver mais próxima, será a primeira a detectar a colisão, emitirá um sinal de alta frequência que anula todos os sinais que estiverem trafegando através do cabo e alerta as demais estações sobre o problema. Ao receberem o sinal, todas as estações param de transmitir dados por um período de tempo aleatório.

Com isto, os dados voltam a ser transmitido, um pacote por vez.

SWITCH – INTERFACE FASTETHERNET

Fast Ethernet está definido no padrão IEEE 802.3u, no qual define um novo padrão de acesso ao meio (MAC), pode transmitir a 100 Mbps.

A diferença com IEEE 802.3 está na modificação do meio físico mantendo a operação CSMA/CD e a subcamada MAC.

O meio mais utilizado em Fast Ethernet é o cabo UTP categoria 5, existe a possibilidade de utilizar cabeado UTP de menor qualidade ou o contrário a utilização de fibra monomodo e multimodo.

Fast Ethernet proporciona a capacidade full-duplex ao igual que ethernet, melhorando seu rendimento até 200 Mbps, e proporcionando a auto negociação.

Para a auto negociação se estabelecem uma série de prioridades das quais existem alguns modos mais prioritários que outros e a ordem de eleição é a seguinte:

  • 100BASE-T2 (ful duplex)
  • 100BASE-TX (full duplex)
  • 100BASE-T2 (half duplex)
  • 100BASE-T4
  • 100BASE-TX
  • 100BASE-T (full duplex)
  • 100BASE-T

Cisco permite em Fast Ethernet a agregação de portas para conseguir maior banda, isso é possível mediante a utilização de Fast Etherchannel.

Duplex-Mismatch – Ocorre normalmente quando uma estação está transmitindo em half-duplex e a outra em full-duplex. Isso provocará erros no enlace devido às colisões geradas.

SWITCH – INTERFACE GIGABIT ETHERNET

O padrão Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) é uma melhora sobre Fast Ethernet que permite proporcionar velocidades de 1 Gbps, mas para conseguir esse resultado foi necessário utilizar o padrão ANSI X3T11 – Fiberchannel junto com o padrão IEEE 802.3.

Dessa forma surgiu um novo padrão com o mesmo modo de operação que o Ethernet, mas a 1 Gbps. Gigabit Ethernet permite compatibilidade com seus antecessores 10/100/1000 e é possível a auto negociação, que ocorre igual que o Fast Ethernet más utilizando como mais prioritário 1000BASE-T (full-duplex).

Podemos ressaltar que a Cisco dispõe de hardware específicos que não são compatíveis com 10/100 como é o caso das placas WS-X6724-SFP, que só suportam 1000 full duplex em módulos SFP.

Claro que a capacidade de agregação também existe com essa tecnologia, chamada Gigabit Etherchannel.

SWITCH – INTERFACE XGIGABIT ETHERNET

No caso de 10-Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae) funciona sobre uma nova camada física totalmente diferente das anteriores, mas mantendo a subcamada MAC exatamente igual que nas versões anteriores. 10-Gigabit Ethernet só funcionará a 10 Gbps full duplex, em este caso não existe compatibilidade com versões anteriores já que a camada física é completamente diferente.

A camada física dessa tecnologia dispõe de dois tipos de interfaces que dependem do meio PMD (Physical Media Dependent):

  • LAN PHY: Interconecta switches dentro da mesma rede de campus
  • WAN PHY: Interfaces para WAN que utilizam tecnologias de transmissão síncrona.

O normal enquanto a essas interfaces é a interconexão com um cabo direto ou em caso de utilizar enlaces WAN normalmente se utiliza 10-Gigabit Ethernet sobre DWDM, proporcionando assim transparência e utilizando interfaces LAN PHY.

A ótica em este tipo de interfaces é realizada mediante transceptores XENPAK ou os mais modernos e reduzidos X2.

Os módulos de fibra ótica transmitem pelo conector da direita e recebem pelo da esquerda.

SWITCH – CONFIGURAÇÃO DE PORTAS – RANGE E MACRO

 O processo de configuração das portas de um switch se inicia identificando a porta:

Switch(config)#interface type mod/num
Switch(config)#interface range type mod/num [, type mod/num …]

A seguinte sintaxe mostra um exemplo de configuração de várias portas de uma só vez:

Switch(config)#interface range fastethernet0/1 , fastethernet 0/13 , fastethernet 0/21

Quando realizamos configurações em um mesmo grupo determinado de portas é possível determinar um grupo associado a essas portas. O primeiro passo para esta configuração será definir quais portas serão associadas a esse grupo e posteriormente nomear o grupo com o comando range macro:

Switch(config)# define interface-range macro-name type mod/num [, type mod/num …] [type mod/first-number – last-number] […]
Switch(config)# interface range macro macro-name

A seguir configuramos um range de portas com um grupo chamado GERENCIA:

Switch(config)# define interface-range GERENCIA g1/1, g2/3 – 2,5

 Aplicamos a mesma configuração em todas as interfaces associadas a esse range:

Switch(config)# interface range macro GERENCIA
Switch(config-if)# description Interfaces de Gerência
Switch(config-if)# speed 100
Switch(config-if)# duplex full

SWITCH – VERIFICAÇÃO DE ERROS EM PORTAS ETHERNET

 Por padrão, os switches são capazes de detectar erros de forma autônoma, em caso de detectar um erro o switch deixará essa porta em um estado chamado errdisable e a porta ficará desabilitada durante 300 segundos, para recuperar a porta será necessário desabilitá-la com o comando shutdown e posteriormente o contrário com o comando no shutdown.

Switch Cisco – Verificar estado das portas

Switch#sh interfaces FastEthernet1/0/3 status
Port         Status           Duplex      Speed      Type
Fa1/0/3      err-disabled     full        100       10/100BaseTX

As causas possíveis de erros são as que podemos ver com o comando.

Switch# show err-disable recovery:
ErrDisable Reason    Timer Status
-----------------    --------------
udld                 Enabled
bpduguard            Enabled
security-violatio    Enabled
channel-misconfig    Enabled
vmps                 Enabled
pagp-flap            Enabled
dtp-flap             Enabled
link-flap            Enabled
gbic-invalid         Enabled
l2ptguard            Enabled
psecure-violation    Enabled
gbic-invalid         Enabled
dhcp-rate-limit      Enabled
unicast-flood        Enabled
loopback             Enabled
Timer interval: 300 seconds
Interfaces that will be enabled at the next timeout:
 

A partir do momento em que se detecta uma causa de erro, a porta ficará desabilitada durante 300 segundos (por padrão) para que a porta não caia no momento que detectar uma condição de erro é possível utilizar o seguinte comando:

Switch# errdisable recovery cause [all / cause-name]

Para modificar o tempo em que a porta ficará desabilitada se utiliza o comando:

Switch# errdisable recovery interval seconds

Os segundos podem variar entre 30 e 86400 (24 horas).

Verificar estado de portas e contadores

Para verificar o estado de uma porta, sua velocidade, contadores, pacotes transmitidos e recebidos podem utilizar o comando seguinte:

 Switch# show interfaces type mod/num

O exemplo seguinte mostra a configuração de uma porta Fast Ethernet 0/1/3.

Switch#sh int Fa1/0/3
FastEthernet1/0/3 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Fast Ethernet, address is 0011.21e6.2905 (bia 0011.21e6.2905)
  MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s
  input flow-control is off, output flow-control is off
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 25w6d, output 00:00:00, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters 42w3d
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue: 0/40 (size/max)
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 2000 bits/sec, 4 packets/sec
     2830262117 packets input, 2277284872 bytes, 0 no buffer
     Received 44432365 broadcasts (0 multicast)
     589690488 runts, 0 giants, 0 throttles
     589690488 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
     0 watchdog, 35474051 multicast, 0 pause input
     0 input packets with dribble condition detected
     2314794055 packets output, 2845352508 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
     0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
     0 lost carrier, 0 no carrier, 0 PAUSE output
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

Para verificar o estado das portas IP em geral utilizamos o seguinte comando:

Switch#sh ip int brie
Interface          IP-Address   OK? Method Status      Protocol
Vlan1              unassigned   YES NVRAM  admin down  down   
Vlan10             10.132.19.3  YES NVRAM  up          up     
Vlan11             10.132.15.2  YES NVRAM  up          up                   
FastEthernet1/0/1  unassigned   YES manual admin down  down   
FastEthernet1/0/2  unassigned   YES unset  admin down  down   
FastEthernet1/0/3  unassigned   YES unset  up          up      
FastEthernet1/0/4  unassigned   YES unset  admin down  down

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