Capacidade de Aprendizagem de Endereços MAC

Como já vimos, os switches são equipamentos “inteligentes”, pois eles possuem a capacidade de aprender os endereços MAC e as portas de origem dos computadores que estão ligados a ele. Essa aprendizagem é feita por meio de uma tabela, na qual o switch armazena todos os endereços MAC “vistos” em cada porta. Assim, os switches implementam o repasse dos quadros baseados nas informações contidas nessa tabela, checando o endereço de origem e o de destino de cada quadro. Toda vez que um quadro chega ao switch, este checa se o endereço de destino já está na tabela, a fim de enviar somente para a porta associada àquele endereço. Caso não esteja, esse quadro é enviado para todas as portas. Perceba que nesse segundo caso, o envio do switch é similar ao de um broadcast, e aumenta o tráfego na rede. Por fim, quando o destino receber esse quadro e o responder, será armazenado seu endereço MAC na tabela SAT (Source Address Table) do switch.

Essa aprendizagem automática realizada pelos switches pode ser dividida em 5 partes. Para apresentá-las, usaremos o cenário apresentado na Figura 2, em que os computadores pc1 e pc2 estão ligados a um hub que, por sua vez, está ligado a um switch; enquanto os computadores pc3 e pc4 estão ligados diretamente ao switch.

1. Aprendizado: sempre que o computador pc1 enviar um pacote para o computador pc3, o qual está conectado em uma porta diferente, o switch automaticamente aprende em que porta está conectado o computador pc1 e salva essa informação em sua tabela.
2. Flooding (inundação): como o switch não sabe em que porta o computador pc3 está conectado, ele envia o pacote para todas as portas, exceto à porta na qual o pacote chegou. Como o pacote está endereçado ao computador pc3, somente este recebe o pacote e envia uma resposta ao computador pc1, para que o computador pc1 saiba que o pacote chegou ao destino. Com isso, o switch fica sabendo qual porta está conectada ao computador pc3 e salva essa informação em sua tabela SAT.
3. Encaminhamento: agora o switch sabe quais portas estão conectadas aos computadores pc1 e pc3 e simplesmente encaminha o pacote do computador pc3 para o computador pc1. Então, todos os pacotes subsequentes que forem trocados entre esses dois computadores são encaminhados diretamente para as suas portas destinos.
4. Filtragem: quando o computador pc2 envia um pacote para o computador pc1, esse pacote chega até o switch, o qual checa o pacote e adiciona uma entrada referente ao computador pc2 em sua tabela SAT. Uma vez que o computador pc1 já está na tabela, o switch sabe que ambos os computadores estão conectados à mesma porta e, portanto, não precisa reenviar o pacote para estabelecer a comunicação. Com isso, o switch filtrará os pacotes entre computadores pc1 e pc2.
5. Envelhecimento: como os switches possuem uma quantidade limitada de memória para armazenamento da tabela SAT, a técnica de envelhecimento é utilizada para liberar espaço nessa tabela quando uma determinada entrada não é utilizada por algum tempo. Com isso, computadores que foram desligados ou desconectados da rede não ficam ocupando espaço na tabela SAT do switch, o que resulta na liberação do espaço para o registro de outros computadores.