Cabeamento estruturado e comutação: Ethernet, VLANs e PoE

Quatro pares trançados transportam sinais por um cabo Ethernet típico. Cada receptor lê a diferença entre dois fios. O trançamento expõe os dois fios a ruídos externos semelhantes, que em grande parte se cancelam nessa comparação. Diferentes frequências de torção reduzem a diafonia, na qual o sinal de um par vaza para outro. Atenuação é a perda de sinal com a distância; EMI é o ruído elétrico externo de fontes como motores e cabos de energia.

Interprete as marcações de categoria e blindagem

Cat3, testado a 16 MHz, atendia redes antigas de 10 Mbit/s e cabeamento telefônico. A 100 m, 5GBASE-T exige Cat6 ou superior; uma instalação Cat5e existente precisa ser avaliada antes do uso a 5 Gbit/s. O alcance menor de Cat6 a 10 Gbit/s também depende da diafonia externa causada por cabos vizinhos. Use Cat6A para uma nova instalação de 100 m a 10 Gbit/s.

A notação de blindagem descreve o cabo inteiro antes da barra e cada par depois dela. U/UTP não tem blindagem. F/UTP tem uma folha metálica ao redor de todos os pares juntos. S/FTP tem uma malha geral e uma folha metálica ao redor de cada par. Conectores blindados e um painel de conexão ligado ao aterramento mantêm a continuidade da blindagem; tomadas não blindadas interrompem esse sistema.

Conte o canal completo

O limite usual em escritórios é um canal de 100 m: até 90 m de enlace permanente instalado mais 10 m de cabos de manobra no total. Um cabo permanente de 70 m com cabos de 3 m e 5 m forma 78 m. Um percurso de 115 m precisa de um local mais próximo para o comutador ou de fibra. O projeto Cat8 para 25/40 Gbit/s tem um canal menor, de 30 m, e um enlace permanente de 24 m.

Para um percurso de 80 m que deverá transportar 10 Gbit/s futuramente, selecione Cat6A em toda a extensão. Cabo, tomadas, painel e cabos de manobra precisam ter a classificação. Uma tomada Cat5e limita um canal que, de resto, é Cat6A ao desempenho Cat5e, no máximo. Uma categoria superior suporta aplicações de menor velocidade, mas aumenta o custo e frequentemente o volume.

Use condutores sólidos para o cabeamento fixo do prédio e multifilares para cabos de manobra flexíveis. Instale plugues projetados para esse tipo de condutor; um contato ruim pode funcionar por um breve período e falhar quando movimentado. O conector Ethernet é comumente chamado de RJ45, um conector de 8 posições e 8 contatos. O plugue telefônico RJ11 menor não fornece uma conexão Ethernet.

Reconheça outros enlaces de cobre

O cabo coaxial tem condutor central, dielétrico, blindagem e capa. RG-6 e RG-59 são cabos de 75 Ω usados para serviços a cabo e conexões de vídeo; RG-6 geralmente usa um conector rosqueável tipo F. O antigo 10BASE2 usava RG-58 de 50 Ω e conectores BNC de baioneta. O Ethernet comutado de novos escritórios usa par trançado ou fibra. Um DAC é um cabo de cobre twinaxial com extremidades de transceptores instaladas: uma opção barata e de baixo consumo para enlaces em racks, cujas versões passivas costumam alcançar cerca de 5 m.

A capa também precisa da classificação de resistência ao fogo correta. As marcações dos Estados Unidos incluem CMP para espaços plenum, CMR para prumadas e CM para uso geral. CMP pode substituir CMR; o contrário não é permitido. Instalações na União Europeia usam euroclasses do CPR como Eca, Dca, Cca e B2ca, com classificações adicionais de fumaça, gotas e acidez. LSZH descreve propriedades da capa de baixa emissão de fumaça e ausência de halogênios; não substitui a classe de resistência ao fogo exigida para o espaço.

Uma fibra óptica transporta luz por um núcleo de vidro cercado por uma casca. O menor índice de refração da casca mantém a luz guiada no núcleo por reflexão interna total. Revestimentos, proteções, elementos de resistência e a capa protegem o vidro. A marcação 50/125 descreve um núcleo de 50 µm e uma casca de 125 µm, não o diâmetro externo do cabo.

Compare as duas famílias de fibra

Na fibra multimodo, a luz segue muitos caminhos. Diferentes tempos de chegada alargam um pulso: é a dispersão modal. OM1 tem um núcleo de 62,5 µm; OM2 a OM5 usam núcleos de 50 µm. OM3 e OM4 são otimizadas para laser. OM5 suporta aplicações de banda larga entre 850 e 950 nm. Para 10GBASE-SR, OM3 alcança 300 m e OM4 alcança 400 m; OM1 e OM2 alcançam apenas algumas dezenas de metros.

A fibra monomodo suporta um modo, portanto não tem dispersão modal. OS1 é usada principalmente em ambientes internos; OS2 é uma fibra de baixa perda usada em percursos externos e mais longos. Com componentes ópticos adequados, 10GBASE-LR alcança 10 km a 1310 nm e 10GBASE-ER alcança 40 km a 1550 nm. O tipo de fibra e os componentes ópticos determinam juntos o alcance: o vidro monomodo sozinho não transforma um módulo SR em um enlace de longo alcance.

A fibra resiste à EMI e não conduz eletricidade entre prédios. Isso evita um caminho de sinal de cobre entre diferentes potenciais de aterramento. Seu longo alcance é adequado a backbones, mas a instalação precisa de ferramentas especializadas e conexões limpas. O vidro pode ser danificado por tração ou curvatura, as duas extremidades precisam de componentes ópticos adequados e a própria fibra não pode fornecer PoE.

Analise as escolhas

Dois prédios separados por 1,2 km precisam de um enlace de 10 Gbit/s. Componentes ópticos SR em OM4 alcançam até 400 m, portanto escolha monomodo com componentes LR. Entre racks separados por 70 m, OM3 ou OM4 com componentes SR é adequado. Para comutadores separados por 2 m em um rack, um DAC compatível costuma ser a escolha econômica. Para um backbone de 150 m, OM4 suporta 10 Gbit/s hoje, enquanto a monomodo oferece mais espaço para mudanças futuras.

As cores das capas ajudam a identificar o material: amarelo para monomodo, laranja para OM1/OM2, azul-claro para OM3 e frequentemente OM4, violeta para OM4 em muitas instalações e verde-limão para OM5. Confirme a classe impressa. Compatibilize o backbone, os cabos de manobra e os componentes ópticos das duas extremidades; misturar fibras de 50 µm e 62,5 µm acrescenta perda.

Conecte as direções e trabalhe com segurança

Um enlace duplex usual usa duas fibras: cada transmissor alcança o receptor remoto. Componentes ópticos BiDi usam uma fibra e comprimentos de onda complementares. Uma extremidade que transmite a 1270 nm e recebe a 1330 nm precisa de uma parceira que transmita a 1330 nm e receba a 1270 nm.

A luz infravermelha usada em redes é invisível. Nunca olhe para dentro de uma fibra ou porta óptica aberta; verifique com um medidor de potência óptica se a fibra não está emitindo luz antes de inspecioná-la e use um microscópio de inspeção por vídeo. Use óculos de proteção ao cortar fibra, recolha as sobras de vidro em um recipiente identificado e mantenha alimentos e bebidas fora da área de trabalho.

O nome de um padrão físico Ethernet indica que tipo de enlace ele descreve. Em 1000BASE-T, 1000 significa 1.000 Mbit/s, BASE significa sinalização em banda base e T significa par trançado. As letras descrevem uma interface física, não a VLAN ou o endereço IP nela usado.

Associe o padrão ao meio

S indica componentes ópticos de comprimento de onda curto; L indica comprimento de onda longo; E indica alcance estendido. Uma contagem final de vias também importa: 40GBASE-SR4 usa quatro vias de 10 Gbit/s e oito fibras em um conector MPO. Um enlace Cat5e existente precisa ser avaliado para 5GBASE-T, e um canal Cat6 mais curto precisa ser avaliado para 10GBASE-T.

Escolha módulos suportados pelas portas

Um transceptor transmite e recebe sinais. Formatos encaixáveis comuns são SFP para 1 Gbit/s, SFP+ para 10 Gbit/s, SFP28 para 25 Gbit/s, QSFP+ para 40 Gbit/s e QSFP28 para 100 Gbit/s. Os dois últimos usam quatro vias. O compartimento e o comutador devem suportar o módulo e a taxa. Muitas portas SFP+ aceitam SFPs de 1 Gbit/s; uma porta SFP de 1 Gbit/s não pode operar um módulo de 10 Gbit/s em velocidade máxima.

Uma porta SFP+ compatível pode aceitar opções SR, LR, de cobre ou DAC, cada uma com meio e alcance diferentes. Confira a lista de compatibilidade do fabricante e também o formato. Um SFP Fibre Channel de rede de armazenamento pode parecer igual a um SFP Ethernet, mas transporta um protocolo diferente.

Para um enlace óptico duplex comum, use o mesmo padrão Ethernet nas duas extremidades. SR e LR são ambos de 10 Gbit/s, mas SR exige multimodo de 850 nm e LR exige monomodo de 1310 nm. Eles não formam um par compatível. BiDi é o caso especial de pareamento: seus comprimentos de onda de transmissão e recepção devem ser complementares.

Use leituras de potência para verificar o caminho

dBm é potência óptica absoluta em relação a 1 mW: 0 dBm é 1 mW, cerca de −3 dBm é 0,5 mW e −10 dBm é 0,1 mW. dB descreve uma razão ou perda. Subtraia a perda do caminho em dB da potência de transmissão em dBm para determinar a potência de recepção.

Um transmissor envia −2 dBm e o caminho perde 3,5 dB. A potência de recepção é −5,5 dBm. Um receptor sensível até −14 dBm tem 8,5 dB de margem acima desse limite inferior. Confira também sua potência máxima de recepção: um componente óptico de longo alcance em um enlace muito curto pode sobrecarregar um receptor e exigir atenuação.

DOM, também chamado DDM, informa valores como temperatura, tensão e potência óptica de transmissão e recepção. Em equipamentos Cisco compatíveis, show interfaces transceiver os exibe. Baixa potência de recepção sugere sujeira, curvas, danos ou comprimento excessivo. Um conversor de mídia conecta meios diferentes na mesma velocidade Ethernet, como cobre 1000BASE-T a fibra 1000BASE-LX. Enlaces Ethernet modernos são ponto a ponto; o duplex completo permite que os dois dispositivos conectados transmitam ao mesmo tempo.

O cabeamento estruturado dá a um prédio uma organização estável de cabeamento. Cada tomada da área de trabalho é ligada a um painel de conexão em uma estrela hierárquica. Cabos de manobra curtos conectam as portas do painel às portas do comutador. Mudar um usuário altera as conexões por cabos de manobra sem interferir no cabo sólido dentro do prédio.

Acompanhe o caminho da operadora até a mesa

A entrada de serviços contém os cabos de entrada da operadora ou do campus e o ponto de demarcação entre operadora e cliente. O MDF, ou sala principal de equipamentos, abriga os equipamentos centrais. Os IDFs, ou salas de telecomunicações dos andares, contêm comutadores de acesso e painéis de conexão mais próximos dos usuários. O cabeamento de backbone conecta essas salas e os prédios, geralmente com fibra. O cabeamento horizontal conecta cada painel de IDF às tomadas da área de trabalho.

ANSI/TIA-568, ISO/IEC 11801 e EN 50173 definem sistemas de cabeamento estruturado. TIA-569 e EN 50174 tratam de percursos e instalação. Esses padrões tornam componentes e percursos previsíveis para mudanças futuras.

Meça os percursos e dimensione a sala

Posicione os IDFs conforme o percurso dos cabos, incluindo subidas, descidas e reservas técnicas. Um percurso de 20,8 m no teto mais uma subida de 2,0 m, uma descida de 2,6 m e uma reserva técnica de 3 m resulta em um enlace permanente de 28,4 m. A distância em linha reta em uma planta baixa não inclui essas partes. Mantenha o enlace permanente usual dentro de 90 m e deixe espaço para cabos de manobra no canal de 100 m.

Um andar com 24 mesas e duas tomadas por mesa precisa de 48 cabos e portas de painel. Dois painéis de 24 portas ocupam 2U; um comutador de acesso de 48 portas os atende. Um backbone de 12 fibras deixa fibras sobressalentes para um segundo enlace de subida e expansão. Coloque as terminações de fibra em uma caixa com adaptadores e bandejas de emenda, para que as conexões por cabos de manobra não puxem as emendas.

Racks usam painéis de 482,6 mm de largura, comumente chamados de racks de 19 polegadas. Uma unidade de rack, 1U, tem 44,45 mm de altura; um rack típico de altura completa tem 42U. Planeje os organizadores de cabos e a circulação de ar dos equipamentos, além da altura dos dispositivos. Faça a entrada e a saída de ar dos comutadores corresponderem aos lados frio e quente da sala. Salas e armários que podem ser trancados protegem os equipamentos e as conexões.

Proteja o cabo instalado

Para UTP de quatro pares, mantenha um raio de curvatura de pelo menos quatro vezes o diâmetro externo do cabo. Um cabo de 6 mm, portanto, precisa de um raio de pelo menos 24 mm. Siga os limites maiores de curvatura especificados pelo fabricante, especialmente para fibra. Puxe cabos comuns de quatro pares com força de no máximo cerca de 110 N. Evite dobras e abraçadeiras plásticas apertadas; fitas de gancho e laço prendem os feixes sem esmagá-los.

Apoie os percursos regularmente, por exemplo, com ganchos em J em intervalos de no máximo 1,5 m. Mantenha os percursos dentro da ocupação permitida; cerca de 40% da seção transversal de um eletroduto é um valor comum de planejamento. Confira as instruções do percurso e do cabo para a instalação real. Percursos cheios demais dificultam a passagem dos cabos e podem reter calor em feixes de cabos energizados.

Mantenha os percursos de dados afastados de circuitos da rede elétrica, motores, transformadores e reatores de iluminação. Cruze os cabos de energia em ângulo reto. As distâncias de separação dependem da blindagem, da carga do circuito e das barreiras; use as tabelas de instalação em vez de uma distância única para todos os locais. Percursos externos também precisam de cabos e vias adequados à umidade e à luz solar.

Cada cabo precisa da classificação de resistência ao fogo exigida para seu espaço. Quando um percurso atravessar uma parede ou piso com classificação de resistência ao fogo, restaure a barreira com um sistema de selagem corta-fogo aprovado e adequado à abertura e à quantidade de cabos. Um furo bem acabado preenchido com espuma comum não garante a classificação de resistência ao fogo exigida.

Uma terminação deve preservar tanto as conexões dos pinos quanto os pares trançados que transportam os sinais. Um cabo pode ter oito condutores contínuos e ainda falhar em velocidade elevada se os fios errados forem pareados.

Siga um único esquema de ligação

Segure um plugue com os contatos voltados para você e a trava para o lado oposto: o pino 1 está à esquerda. Os pares de sinal ocupam os pinos 1–2, 3–6, 4–5 e 7–8. Os pinos 3 e 6 formam um par, embora o par azul fique entre eles. Manter pares nos pinos adjacentes 3–4 e 5–6 cria um par dividido.

Os dois esquemas têm o mesmo desempenho. Use um deles de forma consistente em toda a instalação e registre-o. Cabos A para A e B para B são diretos. A para B é um cabo cruzado, usado por equipamentos antigos de 10/100 Mbit/s para trocar os pares de transmissão e recepção. O Auto-MDIX moderno faz essa troca automaticamente. Um cabo de console rollover inverte os oito pinos e serve para uma conexão de console, não para um enlace Ethernet.

Instale um plugue passo a passo

1. Escolha um plugue compatível com a categoria do cabo e com condutores sólidos ou multifilares. Coloque a capa protetora e corte o cabo em ângulo reto.
2. Retire cerca de 25–30 mm da capa sem cortar a isolação dos condutores.
3. Organize as cores e destrance apenas o necessário para o plugue.
4. Corte os fios uniformemente, cerca de 13 mm para um plugue típico, seguindo as instruções de seu projeto.
5. Empurre cada condutor até a frente. Confira a ordem das cores através do corpo do plugue.
6. Crimpe com a ferramenta de catraca correspondente. O alívio de tração deve prender a capa.
7. Teste o cabo concluído.

A regra de destrançamento máximo de 13 mm protege o equilíbrio do par próximo ao contato para Cat5e e categorias superiores; um conector pode exigir ainda menos. Destrançar um trecho longo facilita o alinhamento, mas aumenta a diafonia na extremidade próxima. Um sinal sonoro de continuidade não demonstra que o desempenho em alta frequência está adequado.

Encaixe tomadas e painéis corretamente

Tomadas keystone e painéis de conexão usam contatos por deslocamento de isolação: uma ranhura metálica corta a isolação e prende o condutor. Siga as etiquetas de cores A ou B impressas na tomada; sua disposição física não precisa seguir a ordem dos pinos. Mantenha a capa próxima, preserve as torções e use a ferramenta correta de conexão por impacto 110 ou LSA. Coloque a lâmina de corte do lado da sobra.

Em uma instalação blindada, mantenha o contato da folha metálica ou do fio de drenagem com a blindagem do conector e conecte corretamente o painel de conexão ao aterramento. Uma tomada não blindada interrompe o caminho da blindagem. Se um condutor estiver cortado, não estiver totalmente inserido ou estiver na ranhura errada, corte até chegar à parte intacta do cabo e refaça a terminação. Se o plugue prender fios expostos em vez da capa, o alívio de tração não poderá proteger a conexão contra um puxão.

Para cabo coaxial, use os comprimentos de decapagem do fabricante do conector. Exponha o condutor central e o dielétrico, dobre a malha para trás, encaixe o conector e use a ferramenta de compressão correspondente. Um fio da malha que toque o condutor central cria um curto-circuito; um condutor central cortado pode se romper durante o manuseio.

A terminação de fibra une os núcleos de vidro com precisão e mantém limpas as superfícies de contato. O formato de um conector indica como ele se encaixa; seu polimento e o tipo de fibra indicam se a conexão é compatível.

Identifique conectores e polimento

UPC tem uma face de contato físico ligeiramente arredondada; UPC monomodo geralmente é azul. APC tem uma face angulada de 8°, geralmente verde, para reduzir a luz refletida. Não conecte APC a UPC. Suas faces não se encontram corretamente, criando alta perda e possíveis danos. Um adaptador une os corpos dos conectores; ele não pode corrigir polimentos ou tipos de fibra incompatíveis.

Escolha um método de terminação

Um pigtail é uma fibra curta com um conector de fábrica. A emenda por fusão solda sua extremidade exposta à fibra do prédio com um arco elétrico, normalmente com perda bem inferior a 0,1 dB em uma boa emenda. A emenda mecânica alinha as extremidades em uma luva com gel e geralmente tem perda maior. Conectores instaláveis em campo são montados no local; conjuntos pré-terminados chegam com conectores já instalados.

Para uma emenda por fusão, retire a capa no comprimento exigido pela máquina, limpe a fibra exposta com um lenço sem fiapos e álcool isopropílico e, em seguida, clive uma extremidade plana a 90°. A máquina alinha e funde as fibras. Confira a perda estimada, proteja a emenda com uma luva termocontrátil e guarde-a em uma bandeja dentro do limite de curvatura. O teste final do enlace mede o caminho instalado; a estimativa da máquina, sozinha, não o certifica.

Siga inspecionar, limpar, inspecionar antes de conectar as faces das extremidades. Uma partícula de poeira perto de um núcleo minúsculo pode bloquear a luz ou arranhar ambas as faces. Use produtos de limpeza aprovados e mantenha tampas nas portas não utilizadas. Siga o procedimento de segurança óptica ao inspecionar fibras.

Faça a transmissão alcançar a recepção

Em um enlace duplex, o transmissor local deve alcançar o receptor remoto. A polaridade de A para B cruza esses caminhos. Dois transmissores conectados entre si deixam ambos os receptores sem o sinal esperado. Corrija o pareamento duplex em uma extremidade e mantenha o mesmo método de polaridade em painéis e cabos de manobra. Cabos de manobra híbridos podem conectar um painel SC a componentes ópticos LC, preservando o tipo de fibra, o polimento e a polaridade.

Some todas as fontes de perda

Um orçamento de perdas ópticas é a atenuação permitida ao longo do caminho. Para um projeto multimodo comum a 850 nm, use as tolerâncias especificadas: 3,5 dB/km de fibra, 0,75 dB por par de conectores acoplados e 0,3 dB por emenda. Para 300 m com dois pares de conectores e uma emenda:

• Fibra: 0,3 km a 3,5 dB/km resulta em 1,05 dB.
• Conectores: dois a 0,75 dB resultam em 1,50 dB.
• Emenda: 0,30 dB.
• Perda total permitida: 2,85 dB.

Uma medição de 4,2 dB ultrapassa essa tolerância. Limpe e inspecione novamente, meça outra vez e localize a perda restante com um OTDR. Compare também o projeto com o orçamento de potência óptica dos transceptores; ser aprovado em uma tolerância generosa de cabeamento não comprova que os componentes ópticos tenham margem suficiente. Em enlaces monomodo longos, inclua a atenuação de toda a distância. Curvas acentuadas também causam perda, especialmente a 1550 nm.

Uma instalação concluída precisa de registros que permitam a outro técnico encontrar um dispositivo, acompanhar seu caminho e avaliar se o cabo está em boas condições. Atribua o mesmo identificador de enlace ao cabo, à tomada, à porta do painel e ao relatório de teste.

Interprete desenhos físicos e lógicos

Diagramas físicos mostram posições: plantas baixas, percursos dos cabos, painéis e diagramas de elevação dos racks. Diagramas lógicos mostram como dispositivos e redes se conectam. Um desenho de camada 1 concentra-se em portas e cabos; a camada 2 acrescenta VLANs, enlaces tronco e funções da árvore de expansão; a camada 3 mostra sub-redes e gateways. Use símbolos consistentes e uma legenda.

Na escala 1:200, 1 cm na planta representa 2 m. Segmentos de percurso de 4,8 cm, 2,1 cm e 3,5 cm totalizam 10,4 cm, ou 20,8 m no prédio. Acrescente trechos verticais e reservas técnicas antes de comparar o percurso com o limite do enlace permanente. Meça o percurso ao redor dos obstáculos, não através das paredes.

Uma etiqueta como “2A-B14” pode identificar o andar 2, a sala A, o painel B e a porta 14. Imprima-a de forma durável nas duas extremidades e repita-a na descrição da porta do comutador. Uma tabela de cabeamento registra a tomada, a porta do painel, a porta do comutador, a VLAN e o comprimento. A documentação técnica acrescenta diagramas de planta e de rack, informações dos produtos e cada relatório de teste. Atualize-a para refletir a instalação conforme executada quando as conexões ou os percursos diferirem do projeto.

Escolha o teste de cobre que responde à pergunta

A certificação mede comprimento, perda de inserção, diafonia na extremidade próxima, soma de potência da NEXT, perda de retorno, atraso de propagação e diferença entre atrasos, além do mapa de fios. Selecione a categoria correta e o teste de enlace permanente ou de canal. Adaptadores de enlace permanente excluem os cabos de manobra; um teste de canal os inclui. Salve o relatório sob o identificador do enlace; fabricantes geralmente exigem certificação para a garantia de um sistema.

Um circuito aberto é um condutor rompido ou não conectado. Um curto-circuito une condutores que deveriam estar separados. Um par invertido troca os dois fios dentro de um par; pares cruzados movem um par inteiro para pinos diferentes. Um par dividido pode manter correto o mapa de pino a pino enquanto combina fios de pares trançados diferentes. Um teste simples de continuidade pode não detectá-lo; um certificador detecta a diafonia resultante.

Um TDR estima a distância até uma falha a partir de pulsos elétricos refletidos. “Circuito aberto a 37 m” ajuda a localizar uma ruptura ao longo do percurso. Um gerador de tom e uma sonda identificam um cabo sem etiqueta; eles não certificam seu desempenho de dados. Um conector de loopback ajuda a testar uma porta.

Teste a fibra e entregue os registros

Um localizador visual de falhas fornece luz vermelha visível para verificar a continuidade e falhas em percursos curtos. Uma fonte de luz e um medidor de potência óptica medem a perda total de inserção. Um OTDR traça o retroespalhamento em função da distância para localizar conectores, emendas, curvas e rupturas; um cabo de lançamento permite medir o primeiro conector. Um microscópio de inspeção verifica a face da extremidade.

Antes da entrega, confira se cada etiqueta corresponde ao desenho e ao resultado de teste salvo e verifique o serviço de ponta a ponta. Um dispositivo deve obter o endereço pretendido e alcançar seu gateway com ping. Essa verificação de funcionamento complementa o relatório do cabo: um ping bem-sucedido não certifica a categoria do cabo instalado.

Um endereço MAC identifica uma interface na camada 2. Ele tem 48 bits, escritos como 12 dígitos hexadecimais. As formas “00-1A-2B-3C-4D-5E”, “00:1a:2b:3c:4d:5e” e “001a.2b3c.4d5e” identificam o mesmo endereço. Separadores e letras maiúsculas ou minúsculas não alteram seu valor.

Leia um byte por vez

Um dígito hexadecimal representa quatro bits, portanto dois dígitos formam um byte. Os dígitos vão de 0 a 9 e depois de A a F. Por exemplo, 3C torna-se 0011 1100 em binário. Há $2^{48}$ padrões possíveis de 48 bits, ou 281.474.976.710.656.

Um endereço administrado universalmente geralmente começa com um OUI de 24 bits, um identificador organizacionalmente exclusivo registrado no IEEE. A organização atribui os 24 bits restantes, o que fornece 16.777.216 combinações nesse bloco. O fabricante da interface pode ser diferente da marca do computador. Um endereço local atribuído por software não revela o fabricante de forma confiável.

Classifique o primeiro byte

Os dois bits menos significativos do primeiro byte têm significados distintos:

Leia-os a partir da direita do byte escrito em binário. Para 02-50-F2-11-22-33, 02 é 0000 0010. O bit mais à direita é 0, portanto o endereço é unicast. O bit seguinte é 1, portanto ele é administrado localmente. Um primeiro byte unicast cujo segundo dígito hexadecimal seja 2, 6, A ou E tem esse bit local ativado.

Para 01-00-5E-00-00-FB, 01 termina em 01, portanto é um endereço de grupo usado para multicast IPv4. Multicast IPv6 geralmente começa com 33-33; BPDUs da árvore de expansão usam um endereço de grupo reservado, como 01-80-C2-00-00-00. FF-FF-FF-FF-FF-FF é o endereço de broadcast para todos os dispositivos no domínio de broadcast. Verifique esse padrão de bits todos em um antes de chamar um endereço de grupo de multicast.

Para 3C-22-FB-7A-10-05, 3C termina em 00. É um endereço unicast administrado universalmente, com 3C-22-FB como seu OUI no formato usual de alocação de 24 bits.

Diferencie entrega local de entrega roteada

Um host que envia para outro host local usa o endereço MAC desse host. Para alcançar uma rede remota, ele coloca o pacote em um quadro endereçado ao gateway local. Um roteador remove o cabeçalho do enlace de entrada e constrói um novo para seu próximo enlace. Os endereços IP de origem e destino do pacote normalmente permanecem os mesmos quando não há tradução de endereços; seus endereços Ethernet de origem e destino mudam a cada salto roteado. IPv4 usa ARP e IPv6 usa descoberta de vizinhos para encontrar o endereço de enlace de um vizinho local.

Um endereço gravado de fábrica é o endereço armazenado no hardware da interface, mas um sistema operacional ou hipervisor pode substituí-lo por outro. Endereços Wi-Fi privados e muitos endereços de máquinas virtuais são administrados localmente. Isso também significa que um endereço MAC não é uma credencial forte de identidade: um invasor pode falsificá-lo.

No Windows, ipconfig /all mostra “Physical Address”. O Linux usa ip link; as configurações de rede do macOS ou ifconfig mostram os endereços das interfaces. O comando show mac address-table de um comutador mostra onde ele os aprendeu.

Um quadro Ethernet II envolve um pacote da camada 3 com um cabeçalho e um rodapé. Seus campos permitem que um comutador encontre o destino e que um receptor identifique a carga útil e detecte danos.

Leia os campos na ordem de transmissão

EtherTypes incluem 0x0800 para IPv4, 0x86DD para IPv6 e 0x0806 para ARP. Valores de pelo menos 0x0600 identificam EtherTypes. Um valor de 1.500 ou menos identifica, em vez disso, um comprimento em um quadro IEEE 802.3, seguido de um cabeçalho LLC; BPDUs padrão da árvore de expansão usam esse formato.

Separe o tamanho da carga útil do tamanho do quadro

Conte um quadro sem etiqueta do MAC de destino até a FCS. Seu cabeçalho e rodapé somam 18 bytes. Com 46 bytes de carga útil e preenchimento, o mínimo é 64 bytes. Com 1.500 bytes de carga útil, o máximo é 1.518 bytes. Uma mensagem ARP de 28 bytes precisa de 18 bytes de preenchimento para atingir o campo de dados mínimo de 46 bytes.

A MTU é o maior pacote de camada 3 transportado como carga útil, normalmente 1.500 bytes no Ethernet. Ela exclui o cabeçalho Ethernet e a FCS. Uma etiqueta 802.1Q insere quatro bytes após o MAC de origem, portanto um quadro completo com etiqueta tem 1.522 bytes, enquanto sua MTU IP permanece em 1.500.

A etiqueta contém o identificador de etiqueta 0x8100, um valor de prioridade de 3 bits de 0 a 7, um bit de elegibilidade para descarte e um ID de VLAN de 12 bits. Alterar uma etiqueta modifica o quadro verificado, por isso o comutador recalcula sua FCS.

Quadros jumbo aumentam a carga útil suportada, frequentemente para cerca de 9.000 bytes. A configuração exata depende da plataforma. Cada dispositivo e enlace deve suportar o tamanho realmente enviado; um máximo maior ainda permite quadros pequenos. Um host compatível com jumbo atrás de um comutador com limite menor pode perder transferências grandes enquanto pings pequenos são bem-sucedidos. Pacotes IP grandes demais também encontram a MTU do próximo enlace ao serem roteados; a fragmentação depende da versão IP e das sinalizações do pacote.

Considere o tempo fora do quadro

Um quadro completo sem etiqueta usa 1.518 bytes mais 8 bytes de preâmbulo e delimitador e um intervalo entre quadros de 12 tempos de byte. Isso equivale a 1.538 tempos de byte para 1.500 bytes de carga útil, cerca de 97,5% de eficiência de carga útil. Quadros mínimos usam 84 tempos de byte, ou 672 tempos de bit, incluindo a mesma sobrecarga. A 1 Gbit/s, o máximo teórico é de cerca de 1.488.095 quadros mínimos por segundo.

Interprete os contadores de erros

O emissor calcula uma sequência de verificação de quadro CRC-32 sobre o quadro, do MAC de destino até a carga útil e o preenchimento. O receptor a verifica e descarta um quadro que falha. O Ethernet não o retransmite; a recuperação pode ocorrer em uma camada superior, como TCP.

Um quadro abaixo do tamanho mínimo tem menos de 64 bytes. Um quadro acima do tamanho máximo excede o tamanho permitido pela interface receptora; o limite exato do contador depende do suporte a etiquetas e quadros jumbo. Um erro de CRC significa que a FCS falhou. O aumento de erros exige verificar danos no cabo, terminação, limpeza óptica, interferência e configurações de duplex. O tamanho válido de um quadro, por si só, não comprova que seu conteúdo chegou intacto.

Um comutador de camada 2 mantém uma tabela de endereços MAC, também chamada tabela CAM. Cada entrada associa um endereço MAC e uma VLAN a uma porta. A VLAN importa: o encaminhamento ocorre dentro dessa rede de camada 2.

Aplique duas decisões distintas

Primeiro, o comutador aprende o endereço de origem na porta de entrada e na VLAN, renovando uma entrada existente ou acrescentando uma. Depois, consulta o destino para decidir para onde o quadro vai.

A inundação usa portas elegíveis em encaminhamento. Uma porta bloqueada ou um enlace tronco que não transporta a VLAN não pode fornecer um caminho de saída.

Acompanhe uma primeira troca

Um comutador com tabela vazia tem PC-A na porta 1 e PC-C na porta 3. As quatro portas pertencem à mesma VLAN e estão encaminhando. A envia para C. O comutador aprende A na porta 1, mas não tem uma entrada para C, então envia cópias às portas 2, 3 e 4. O endereço de destino continua sendo C nessas cópias.

C responde. O comutador aprende C na porta 3 e encontra A na porta 1. Apenas a porta 1 recebe a resposta. Se PC-B na porta 2 enviar um broadcast depois, o comutador aprende B na porta 2 e inunda pelas portas 1, 3 e 4. Aprender pelo destino indicaria incorretamente onde uma interface está; somente a chegada fornece essa evidência.

Entradas dinâmicas expiram após inatividade, geralmente 300 segundos por padrão em comutadores Cisco. Um notebook deslocado é aprendido novamente na nova porta quando transmite. Entradas estáticas não expiram. Mudanças rápidas e repetidas entre portas, chamadas oscilação de MAC, podem revelar um loop. Quando um destino não tem entrada aprendida, o tráfego destinado a ele é inundado, inclusive quando a capacidade impede o aprendizado de mais endereços.

Use show mac address-table para inspecionar VLAN, endereço, tipo e porta. Para encontrar uma interface, use show mac address-table address 001a.2b3c.4d5e. clear mac address-table dynamic remove entradas dinâmicas; o comutador volta a aprender pelos endereços de origem dos quadros que chegam.

Conte os domínios no limite correto

Um hub compartilha um domínio de colisão entre seus dispositivos e usa half duplex. Cada porta de comutador fornece um segmento separado; enlaces ponto a ponto com duplex completo não têm colisões. Um domínio de broadcast acompanha a extensão conectada da VLAN na camada 2. Um roteador separa suas interfaces roteadas mesmo quando comutadores desconectados usam o mesmo número de VLAN.

Por exemplo, uma interface de roteador alcança um comutador com seis PCs e outra alcança um comutador separado com quatro PCs. Incluindo os dois enlaces de subida para o roteador, são 12 segmentos Ethernet e dois domínios de broadcast. O número de VLAN local repetido não os une através do roteador.

O método de armazenamento e encaminhamento recebe um quadro completo e verifica a FCS antes de enviá-lo adiante. O encaminhamento direto começa após a leitura do destino e pode encaminhar danos que ainda não detectou. O método livre de fragmentos espera os primeiros 64 bytes para evitar a maioria dos fragmentos de colisão. Um comutador de camada 3 acrescenta roteamento entre redes; dentro de uma VLAN, ele ainda comuta com base no MAC.

Um indicador luminoso de enlace comprova a presença de uma conexão física, mas não que as duas extremidades concordem sobre como usá-la. Velocidade, duplex, estado da porta e contadores respondem, cada um, a uma pergunta diferente.

Compatibilize velocidade e duplex

O duplex completo permite que ambas as extremidades transmitam ao mesmo tempo sem colisões. Half duplex permite uma direção por vez e usa CSMA/CD para lidar com colisões. Padrões diferentes fornecem duplex completo de maneiras diferentes: 100BASE-TX usa um par por direção, 1000BASE-T transmite nas duas direções pelos quatro pares, e a fibra duplex comum usa uma fibra por direção.

Deixe ambas as extremidades em autonegociação para anunciar capacidades e selecionar a melhor velocidade e o melhor duplex comuns. Enlaces de par trançado de gigabit e mais rápidos dependem de negociação. Se uma porta 10/100 negocia com uma extremidade de velocidade fixa, ela pode detectar a velocidade, mas não a configuração fixa de duplex; ela passa a usar half duplex.

Um servidor fixado em 100 Mbit/s com duplex completo pode, portanto, conectar-se a uma porta de comutador em automático operando em 100/half. Pings podem funcionar, mas o tráfego fica lento sob carga. Colisões tardias aparecem no lado half duplex, enquanto erros de CRC e quadros abaixo do tamanho mínimo podem aparecer no lado com duplex completo. Coloque ambos em automático ou ajuste as duas configurações fixas para essa conexão antiga. Uma incompatibilidade de velocidade fixa, por outro lado, impede um enlace utilizável.

Leia o estado antes de alterar configurações

Uma configuração básica do Cisco IOS associa uma porta à sua tomada:

interface GigabitEthernet0/5
 description Outlet 2A-B14 Accounting PC
 speed auto
 duplex auto
 no shutdown

show interfaces status resume as portas; show interfaces fornece contadores. Procure aumentos de erros de CRC, quadros abaixo e acima do tamanho máximo, colisões tardias e descartes. Compare novas leituras após a passagem de tráfego para que um total antigo não pareça uma falha atual. Após corrigir a causa da desativação por erro, shutdown seguido de no shutdown pode restaurar a porta.

Compare os vizinhos com o desenho

CDP é o protocolo de descoberta da Cisco; LLDP, IEEE 802.1AB, funciona entre fabricantes. Eles anunciam identidade, porta e capacidades do dispositivo aos vizinhos diretos. Seus anúncios não circulam pela rede como um serviço roteado. Os padrões típicos da Cisco são CDP a cada 60 segundos com tempo de retenção de 180 segundos, e LLDP a cada 30 segundos com tempo de retenção de 120 segundos. Habilite LLDP com lldp run em comutadores Cisco compatíveis. LLDP-MED pode comunicar a VLAN de voz e as necessidades de energia de um telefone.

Use show cdp neighbors detail ou show lldp neighbors detail para comparar portas locais e remotas com a tabela de cabeamento. Se SW2 aparecer em Gi0/24, mas a tabela indicar Gi0/23, acompanhe as conexões e atualize a conexão ou o registro incorreto. A descoberta fornece evidência do vizinho real, não prova de que a documentação esteja correta.

Detalhes da descoberta podem expor informações internas dos dispositivos. Desative anúncios em portas voltadas para redes ou usuários não confiáveis com os comandos de interface relevantes, como no cdp enable, no lldp transmit e no lldp receive.

Uma VLAN, ou rede local virtual, é um domínio lógico de broadcast. Suas portas podem estar distribuídas por comutadores quando os enlaces entre eles transportam essa VLAN. Funcionários, telefones, impressoras e câmeras podem compartilhar comutadores enquanto seus broadcasts permanecem em grupos separados.

Planeje VLANs e sub-redes em conjunto

Use uma sub-rede IP separada para cada VLAN de usuários em um projeto normal. Dispositivos na mesma VLAN comunicam-se por comutação de camada 2. Um dispositivo que acessa outra sub-rede envia ao seu gateway padrão, que roteia entre VLANs. Um número de VLAN é um identificador de camada 2; uma sub-rede descreve endereços IP. Eles têm finalidades diferentes, mesmo quando um projeto os associa um a um.

O campo de VLAN de 12 bits representa de 0 a 4.095. Os IDs 0 e 4.095 são reservados, restando 1–4.094 para uso em VLANs. Em comutadores Cisco, a faixa normal é 1–1.005 e a faixa estendida é 1.006–4.094. Os IDs 1.002–1.005 são reservados para meios antigos, e a VLAN 1 é a VLAN padrão que não pode ser excluída. Em um projeto empresarial planejado, retire o tráfego de usuários da VLAN 1; coloque portas não utilizadas em uma VLAN de estacionamento sem uso e desative-as.

Um escritório poderia usar VLAN 10 STAFF, 20 VOICE, 30 PRINTERS, 40 CAMERAS e 99 MANAGEMENT. A VLAN nativa de seus enlaces tronco poderia ser a VLAN 900, sem uso, com a 999 para portas de acesso não utilizadas. Crie cada VLAN necessária em todos os comutadores que devem transportá-la.

Configure o acesso de dados e voz

vlan 10
 name STAFF
vlan 20
 name VOICE
interface range GigabitEthernet0/1 - 12
 switchport mode access
 switchport access vlan 10
 switchport voice vlan 20

Uma porta de acesso de dados atribui quadros sem etiqueta de dispositivos finais a uma VLAN de dados. Neste exemplo, o tráfego sem etiqueta de um PC entra na VLAN 10. Um telefone IP com um PC conectado por meio dele marca seu tráfego de voz para a VLAN 20. O telefone pode aprender essa VLAN de voz por CDP ou LLDP-MED. Os dois tipos de tráfego do telefone explicam por que uma porta de acesso habilitada para voz pode lidar com voz marcada junto com dados sem etiqueta.

Use show vlan brief para ver VLANs e as portas de acesso que pertencem a elas. Portas tronco não são mostradas ali como membros de acesso. show interfaces GigabitEthernet0/3 switchport mostra o modo administrativo e operacional da porta, a VLAN de dados e a VLAN de voz. Em muitos comutadores Cisco, informações de VLANs da faixa normal permanecem em um banco de dados de VLAN separado, portanto apagar apenas a configuração de inicialização não as remove.

Forneça um gateway entre VLANs

O roteamento entre VLANs por um único enlace tronco usa um enlace tronco até um roteador com uma subinterface por VLAN. Por exemplo, a subinterface g0/0.10 identifica a VLAN 10 com encapsulation dot1Q 10 e tem o endereço de gateway dessa VLAN.

Um comutador de camada 3 pode usar uma interface virtual de comutador, ou SVI, por VLAN:

interface vlan 10
 ip address 10.1.10.1 255.255.255.0
 no shutdown

O comutador também precisa de ip routing para rotear entre suas interfaces de VLAN. Uma SVI em um comutador de camada 2 pode fornecer gerenciamento remoto sem transformar o comutador em roteador. A separação por VLAN controla o alcance na camada 2, mas o roteamento pode permitir tráfego entre os grupos; regras de controle de acesso são necessárias quando esse tráfego roteado deve ser restrito.

Um enlace tronco 802.1Q transporta várias VLANs por uma conexão. O receptor usa uma etiqueta de quatro bytes para manter seus quadros separados. Enlaces tronco podem conectar comutadores, um dispositivo de roteamento, um host de virtualização ou um ponto de acesso que atende várias redes.

Acompanhe a etiqueta e a VLAN nativa

Um comutador insere a etiqueta após o endereço MAC de origem. Ela inclui um ID de VLAN de 12 bits e exige um novo cálculo da FCS. Na configuração usual de enlace tronco, o tráfego da VLAN nativa passa sem etiqueta, e o tráfego sem etiqueta recebido é atribuído a essa VLAN nativa. A VLAN nativa padrão da Cisco é a 1.

Ambas as extremidades devem concordar sobre a VLAN nativa. Se uma extremidade usar 10 e a outra 20, um quadro sem etiqueta pode sair da VLAN 10 e entrar na VLAN 20. O CDP pode informar uma incompatibilidade, e a árvore de expansão pode bloquear o caminho inconsistente. Escolha a mesma VLAN nativa sem uso nas duas extremidades; marcar a VLAN nativa é outra opção de projeto suportada.

Configure explicitamente as VLANs pretendidas

interface GigabitEthernet0/24
 switchport mode trunk
 switchport trunk native vlan 900
 switchport trunk allowed vlan 10,20,30,40,99
 switchport nonegotiate

Em plataformas antigas com várias opções de encapsulamento, selecione primeiro switchport trunk encapsulation dot1q. Comutadores que suportam apenas 802.1Q não precisam desse comando. Aplique configurações pretendidas correspondentes à extremidade remota.

A sintaxe da lista de permitidas importa. switchport trunk allowed vlan 50 substitui a lista pela VLAN 50. switchport trunk allowed vlan add 50 mantém a lista existente e acrescenta 50. Uma diferença de uma palavra pode interromper todas as VLANs de usuários existentes em um enlace que, de resto, está em boas condições.

O DTP da Cisco negocia enlaces tronco quando suportado. Dynamic desirable solicita ativamente um enlace tronco; dynamic auto espera. Desirable com auto forma um enlace tronco, enquanto auto com auto permanece como acesso. O modo estático de acesso ou tronco torna explícita a função pretendida. switchport nonegotiate interrompe mensagens DTP em uma conexão configurada manualmente.

Acompanhe um broadcast entre comutadores

Um PC envia um broadcast sem etiqueta para uma porta de acesso da VLAN 10 em SW1. SW1 o coloca na VLAN 10. Ele envia cópias sem etiqueta às portas de acesso elegíveis da VLAN 10 e uma cópia marcada com VLAN 10 por um enlace tronco cuja VLAN nativa é 900. SW2 lê a etiqueta, mantém o quadro na VLAN 10 e remove a etiqueta ao enviá-lo a um dispositivo de acesso da VLAN 10. Dispositivos da VLAN 20 não recebem cópia. Outro enlace tronco também transporta a etiqueta da VLAN 10, a menos que esse enlace tenha a VLAN 10 como nativa.

Interprete as três listas de estado do enlace tronco

show interfaces trunk mostra enlaces tronco operacionais, VLANs nativas e três listas progressivamente mais restritas:

1. VLANs permitidas pela configuração.
2. VLANs permitidas que estão ativas localmente porque existem no comutador.
3. VLANs em encaminhamento na árvore de expansão e não podadas.

Um número apenas na primeira lista não estabelece um caminho funcional. Uma porta de acesso conectada a um enlace tronco não transporta todas as suas VLANs; ela pode unir acidentalmente a VLAN de acesso à VLAN nativa do enlace tronco.

Uma falha de VLAN é mais fácil de encontrar quando cada verificação segue o caminho real do quadro. Comece na porta de acesso do host afetado e avance em direção ao destino. Um enlace tronco ativo comprova apenas que o enlace está operando como tronco; não comprova que a VLAN necessária passa por ele.

Verifique uma condição por vez

1. Confirme a VLAN de acesso com show interfaces ... switchport e show vlan brief.
2. Confirme que a VLAN existe em todos os comutadores ao longo do caminho.
3. Use show interfaces trunk para confirmar a operação como enlace tronco.
4. Verifique a lista de VLANs permitidas em cada extremidade e se as configurações de VLAN nativa correspondem.
5. Verifique a árvore de expansão para essa VLAN; o caminho selecionado deve estar encaminhando.
6. Para uma VLAN de destino diferente, verifique o gateway do host e a subinterface do roteador ou a SVI.

Anote o caminho e o resultado em cada comutador. Isso evita que um enlace físico funcional desvie sua atenção de uma condição lógica ausente.

Diferencie três falhas comuns de enlaces tronco

PC-A e PC-B usam a VLAN 10 em comutadores diferentes. O enlace tronco de SW2 permite apenas 20 e 30 porque sua lista foi substituída. O enlace permanece ativo, e essas outras VLANs podem funcionar. No enlace tronco de SW2, switchport trunk allowed vlan add 10 restaura a VLAN 10 preservando as outras. Verifique a lista final e teste novamente.

Um par de comutadores recém-conectados tem ambas as portas em dynamic auto. Nenhuma solicita um enlace tronco, portanto o enlace permanece como acesso na VLAN 1. Configure ambos os enlaces de subida pretendidos com switchport mode trunk, configure VLANs nativas e permitidas correspondentes e desative o DTP. Alterar o endereço IP do host não fará um enlace de acesso transportar várias VLANs.

Novos telefones IP têm a VLAN de voz 20 em suas portas de acesso, mas o comutador a montante não tem a VLAN 20. Seu enlace tronco pode permitir 20 enquanto a omite da lista de permitidas e ativas. Crie a VLAN a montante e verifique se ela chega à lista de encaminhamento. Um número permitido não cria uma VLAN local.

Use os sintomas para escolher a próxima verificação

Um host que recebe um endereço de uma sub-rede inesperada sugere associação à VLAN de acesso errada. Hosts que funcionam em um comutador, mas falham através do enlace de subida, sugerem uma VLAN ausente, uma omissão na lista de permitidas ou um caminho que não encaminha. Uma mensagem de incompatibilidade de VLAN nativa aponta para classificações diferentes de tráfego sem etiqueta nas duas extremidades. Verifique a configuração antes de alterá-la; um sintoma sugere uma causa, mas não a comprova sozinho.

Se a comunicação na mesma VLAN funciona e apenas a comunicação entre VLANs falha, inspecione o gateway padrão. Em um comutador de camada 3, use show ip interface brief para verificar sua SVI. No comportamento usual de estado automático da SVI, a VLAN deve existir, a SVI deve estar habilitada e pelo menos uma porta que transporte a VLAN deve estar ativa e encaminhando. O roteamento entre VLANs também precisa de ip routing e dos endereços de gateway corretos.

Após uma correção, repita o teste que falhou e verifique a saída de estado relevante. Atualize a tabela de VLANs, o diagrama de camada 2, a tabela de cabeamento e as descrições para refletir a organização em funcionamento. Caso contrário, o próximo técnico poderá restaurar a falha antiga ao seguir um desenho desatualizado.

Enlaces Ethernet redundantes podem criar um loop. Quadros não têm limite de saltos na camada 2, portanto broadcasts circulam e se multiplicam. O comutador aprende uma origem em portas alternadas, causando instabilidade da tabela MAC, e hosts podem receber quadros duplicados. O protocolo de árvore de expansão, ou STP, mantém um conjunto conectado de caminhos de encaminhamento sem loops e deixa outros caminhos disponíveis como backup.

Eleja a raiz e depois escolha as portas

Comutadores trocam BPDUs, unidades de dados do protocolo de ponte, contendo a identidade da raiz, o custo do caminho, a identidade do emissor e informações da porta. O menor identificador de ponte vence a eleição da raiz: compare primeiro a prioridade e depois o endereço MAC. As prioridades Cisco começam em 32.768 por padrão e mudam em incrementos de 4.096, de 0 a 61.440. O ID de sistema estendido por VLAN acrescenta o número da VLAN, portanto o valor padrão exibido para a VLAN 10 é 32.778.

Cada comutador que não é raiz seleciona uma porta raiz com o menor custo total em direção à raiz. Se houver empate entre caminhos, compare o identificador de ponte a montante, depois a prioridade e o número da porta a montante. Em cada segmento, o comutador que anuncia o melhor caminho tem a porta designada. Empates usam o identificador de ponte. Outras portas redundantes bloqueiam o tráfego de usuários. Em uma árvore conectada normal, as portas ativas participantes da raiz são designadas.

Some os custos das portas voltadas para a raiz ao longo do caminho candidato. Use o mesmo método de custo em todo o projeto.

Analise um triângulo

SW1, SW2 e SW3 têm prioridades iguais; SW1 tem o menor endereço MAC, portanto é a raiz. SW1–SW2 e SW2–SW3 operam a 1 Gbit/s, custo curto 4 cada. SW1–SW3 opera a 100 Mbit/s, custo 19.

A porta raiz de SW2 está voltada para SW1 com custo 4. SW3 compara seu custo direto 19 com $4+4$ por SW2, resultando em custo 8. Sua porta raiz, portanto, está voltada para SW2. A extremidade de SW1 no enlace direto lento é designada; a extremidade de SW3 bloqueia. A rota de dois saltos vence porque o custo, não a quantidade de saltos, controla a escolha.

Escolha a raiz deliberadamente com spanning-tree vlan 10,20 root primary no comutador de núcleo pretendido e root secondary no backup. As prioridades resultantes típicas são 24.576 e 28.672; o comando automático de primária pode escolher uma prioridade menor para superar uma raiz existente. Um comando explícito como spanning-tree vlan 10 priority 4096 define a prioridade diretamente. Verifique com show spanning-tree vlan 10.

Reconheça o comportamento de espera e backup

Os estados clássicos são bloqueio, escuta, aprendizado, encaminhamento e desativado. Escuta e aprendizado normalmente duram 15 segundos cada. O aprendizado constrói a tabela MAC, mas não encaminha quadros de usuários. O tempo hello é 2 segundos e a idade máxima é 20 segundos; uma falha indireta pode levar cerca de 50 segundos para se recuperar após o envelhecimento e os dois atrasos. Uma porta bloqueada permanece fisicamente ativa e recebe BPDUs.

O PVST+ cria uma árvore por VLAN, de modo que VLANs possam usar diferentes raízes e enlaces de subida. Ele não divide o tráfego de uma única VLAN entre caminhos paralelos de encaminhamento. O MSTP agrupa várias VLANs em um conjunto menor de instâncias. A agregação fornece outra maneira de usar enlaces paralelos em conjunto.

O RSTP, a forma rápida da árvore de expansão, muda caminhos sem depender dos atrasos completos de escuta e aprendizado clássicos em enlaces adequados. O Rapid PVST+ da Cisco executa uma árvore rápida para cada VLAN. Habilite-o com spanning-tree mode rapid-pvst e verifique se show spanning-tree informa o protocolo rstp.

Separe a função de uma porta de seu estado

Uma porta raiz fornece a um comutador que não é raiz seu caminho preferido até a raiz. Uma porta designada encaminha em direção a um segmento. Uma porta alternativa é um caminho reserva até a raiz. Uma porta de backup é uma reserva para uma porta designada no mesmo segmento compartilhado, geralmente em uma organização com hub. Uma porta desativada não participa.

Os três estados rápidos são descarte, aprendizado e encaminhamento. Uma função indica o que a porta contribui para a topologia; um estado indica o que ela faz atualmente com o tráfego. A saída da Cisco pode mostrar Root, Desg, Altn e Back para funções e FWD, LRN ou BLK para estados; BLK representa descarte na operação rápida.

Vizinhos ponto a ponto com duplex completo usam uma troca de proposta e acordo para estabelecer rapidamente o encaminhamento seguro. Uma porta alternativa pode assumir como porta raiz quando seu caminho ativo falha. Segmentos compartilhados em half duplex limitam a operação rápida. Cada ponte envia BPDUs em intervalos hello, e três hellos de 2 segundos não recebidos indicam um vizinho perdido após 6 segundos quando não há um sinal anterior de falha física.

Trate portas de dispositivos finais como portas de borda

PortFast torna uma porta de dispositivo final uma porta de borda, encaminhando imediatamente e evitando eventos de mudança de topologia quando esse dispositivo reinicia. Configure spanning-tree portfast em uma interface de acesso ou use spanning-tree portfast default globalmente para portas de acesso. Use a forma para enlace tronco apenas para sistemas finais pretendidos, como hosts de virtualização. Enlaces entre comutadores precisam de participação normal na árvore de expansão.

Acrescente proteção contra BPDUs a uma porta de mesa com spanning-tree bpduguard enable. Qualquer BPDU recebida a coloca no estado err-disabled. O comando global spanning-tree portfast bpduguard default aplica essa proteção às portas PortFast operacionais. Se um usuário conectar um dispositivo de ponte que envie ou deixe passar BPDUs, a porta é desativada. Corrija a conexão antes de restaurá-la com shutdown e no shutdown.

Associe a proteção ao risco

A proteção da raiz impede que um comutador a jusante assuma como raiz por essa porta. A proteção contra loops impede que uma porta suponha que pode encaminhar quando uma falha unidirecional interrompeu as BPDUs esperadas. Seus gatilhos diferem: a proteção da raiz reage a um anúncio de raiz melhor; a proteção contra loops reage à ausência de informações de controle.

O filtro de BPDUs suprime BPDUs. A filtragem PortFast configurada globalmente retorna ao STP normal quando uma BPDU chega. spanning-tree bpdufilter enable no nível da interface suprime o envio e o processamento nessa interface e pode permitir um loop. Ele não substitui a proteção contra BPDUs. O posicionamento das proteções resguarda a topologia; as prioridades das pontes ainda escolhem a raiz pretendida.

A agregação de enlaces combina enlaces físicos em uma conexão lógica. A Cisco a chama de EtherChannel ou canal de portas; outros sistemas usam LAG, bond ou team. A árvore de expansão vê o enlace lógico, portanto não bloqueia interfaces membro individuais agrupadas corretamente. Se uma interface membro falhar, as restantes podem continuar transportando tráfego.

Negocie com um parceiro compatível

LACP active funciona com active ou passive. O modo on não usa negociação e deve corresponder nas duas extremidades; configurações estáticas incorretas podem perder tráfego ou criar loops. O LACP geralmente é a escolha mais segura porque verifica se o parceiro concorda.

As interfaces membro precisam ter a mesma velocidade, duplex e configurações de porta de comutador. Interfaces membro de acesso precisam da mesma VLAN; interfaces membro tronco precisam de configurações correspondentes de VLAN nativa e VLANs permitidas. Ambas as extremidades devem suportar o agrupamento. As interfaces membro terminam em um comutador lógico em cada extremidade: um chassi, uma pilha ou um sistema multichassi compatível. Dois comutadores independentes não se tornam um único parceiro apenas porque suas portas usam o mesmo número de canal.

Configure e inspecione as interfaces membro reais

Para duas interfaces compatíveis em cada comutador:

interface range GigabitEthernet1/0/1 - 2
 channel-group 1 mode active
interface Port-channel1
 switchport mode trunk
 switchport trunk allowed vlan 10,20,30,99

Defina as configurações pretendidas correspondentes de VLAN nativa e enlace tronco nas duas extremidades. Aplique configurações compartilhadas à interface do canal de portas para que permaneçam consistentes entre as interfaces membro. Um canal de portas roteado usa no switchport e um endereço IP na interface lógica.

show etherchannel summary pode mostrar Po1(SU): S significa camada 2 e U significa em uso. Interfaces membro marcadas com (P) estão agrupadas. (I) significa independente, (s) suspensa e (D) inativa. show lacp neighbor exibe o parceiro de negociação. Um enlace físico ativo, mas suspenso, não acrescenta capacidade utilizável ao agrupamento. Verifique as configurações correspondentes e o modo do parceiro antes de contar sua velocidade.

Os limites da plataforma importam. Muitos comutadores Catalyst suportam oito interfaces membro ativas e podem manter outras em espera; outras plataformas diferem. Conte as interfaces membro ativas na saída real em vez de supor que toda interface configurada contribua.

Determine a capacidade sem prometer mais para uma transferência

Comutadores normalmente escolhem uma interface membro com um hash de campos como endereços MAC de origem e destino, endereços IP ou portas de transporte. Quadros de um fluxo permanecem na mesma interface membro para preservar a ordem. Quatro interfaces membro de 1 Gbit/s fornecem até 4 Gbit/s de capacidade agregada em uma direção, mas um fluxo comum continua limitado por uma interface membro de 1 Gbit/s.

Vários fluxos ainda podem ser associados pelo hash ao mesmo enlace. Uma transferência de arquivo entre dois hosts não se distribui automaticamente de modo uniforme entre todas as interfaces membro. Selecione campos de hash que variem no tráfego real; por exemplo, port-channel load-balance src-dst-ip usa pares de endereços IP. Redundância e capacidade total são benefícios distintos da velocidade de uma conversa.

A alimentação por Ethernet transporta corrente contínua e dados Ethernet por cabo de par trançado. Ela permite que um telefone, câmera, leitor de crachá ou ponto de acesso use um cabo para ambos. O PSE, equipamento fornecedor de energia, é um comutador ou injetor; o PD, dispositivo alimentado, recebe a energia.

Detecte o dispositivo antes de alimentá-lo

Um PSE baseado em padrões verifica se há uma assinatura PoE válida e classifica o PD antes de aplicar a alimentação de operação, em torno de 48 V nominais. Ele não aplica essa tensão de operação indiscriminadamente a todos os dispositivos conectados. Injetores passivos que aplicam uma tensão fixa sem detecção IEEE podem danificar equipamentos incompatíveis.

A diferença considera a perda no cabo. Compare a necessidade de potência de um dispositivo com a potência disponível no dispositivo, somando as reservas do comutador no lado do PSE. Um PSE de tipo superior suporta dispositivos de tipo inferior; um dispositivo de alta potência em uma porta inadequada pode perder recursos ou não iniciar.

Some a potência reservada

As classes identificam as alocações do PSE: classe 1 é 4 W, classe 2 é 7 W, classes 0 e 3 são 15,4 W, classe 4 é 30 W, classe 5 é 45 W, classe 6 é 60 W, classe 7 é 75 W e classe 8 é 90 W. LLDP ou CDP da Cisco pode comunicar uma solicitação compatível mais exata.

Um comutador de 370 W é planejado para 12 telefones de classe 2, oito câmeras de classe 4 e dois pontos de acesso de classe 4:

• Telefones reservam $12\times 7=84$ W.
• Câmeras reservam $8\times 30=240$ W.
• Pontos de acesso reservam $2\times 30=60$ W.
• O total é 384 W, ultrapassando 370 W em 14 W.

Mesmo que cada porta suporte 30 W individualmente, o total é grande demais. O comutador pode recusar alimentação conforme a alocação e a prioridade. Escolha maior potência total, divida os dispositivos entre PSEs, use injetores adequados ou dimensione o orçamento com solicitações negociadas verificadas onde houver suporte. Não suponha que o baixo consumo momentâneo de um dispositivo seja seu máximo permitido.

Verifique o cabeamento e o estado de operação

Instalações PoE modernas usam Cat5e ou superior e também devem atender ao padrão de velocidade Ethernet. O tipo 1 original pode usar Cat3, enquanto o tipo 2 e superiores exigem Cat5e ou superior. O limite usual de canal de 100 m permanece. Corrente mais alta aquece os condutores, especialmente em feixes grandes; tamanho do condutor, categoria e condições de instalação afetam o aquecimento. Cat6A e condutores mais espessos podem ajudar, junto com tamanhos adequados de feixes e classificações de temperatura.

A fibra não pode fornecer PoE. Um dispositivo remoto conectado por fibra precisa de alimentação local ou de um caminho separado de alimentação por cobre, como um conjunto híbrido adequado. Acrescentar alcance óptico não elimina essa necessidade de alimentação.

Em equipamentos Cisco, show power inline mostra o orçamento total, a potência alocada ou usada, a potência restante e informações individuais das portas. power inline auto habilita o comportamento PoE normal; power inline never o desabilita. Para um dispositivo apagado, verifique a capacidade da porta, o orçamento restante, a configuração administrativa de alimentação e a condição do cabo antes de atribuir a falha à sua VLAN Ethernet.