Como funciona uma Rede Local (LAN)?

Uma LAN é um termo um pouco ambíguo. Isto pode significar o lado interno de uma rede corporativa (possivelmente, mas normalmente não contendo roteadores), o lado sem fio de um roteador doméstico, ou uma única rede comutada na mesma sub-rede local.

Se você diz LAN, você normalmente quer dizer uma rede onde todos os dispositivos estão na mesma sub-rede. Isto pode precisar ser descrito mais adiante:

Uma sub-rede é uma rede onde todos os endereços IP são acessíveis localmente sem a necessidade de um "gateway" ou "roteador".

Se você olhar para o modelo OSI (http://en.wikipedia.org/wiki/OSI_model), isso significa que você're lidando com as camadas Física (Camada 1) e Ligação de Dados (Camada 2) do modelo. A Camada de Rede (Camada 3) é onde o roteamento ocorre.

Let's começa com a camada Física. Esta camada descreve como os bits vão de um dispositivo para outro. Os mais comuns são IEEE 802.11a/b/g/n wireless e IEEE 802.3 Ethernet (especificamente, 802.3i, 802.3u, e 802.3ab que especificam 10BASE-T, 100BASE-T, e 1000BASE-T Ethernet sobre cabeamento de par trançado). A camada física é importante, mas se falamos de LANs Ethernet podemos passar para a camada Data Link mais rapidamente.

A camada Data Link é onde o Switching ocorre. Se você tiver uma LAN com dois ou mais computadores conectados por um switch (ou hub), os computadores usarão o protocolo ARP para se conectar um com o outro na camada 2. Para ilustrar melhor isto, deixe's olhar para endereçamento:

L3, a camada Rede, usa endereços IP em mensagens chamadas Pacotes
L2, a camada Ligação de Dados, usa endereços MAC em mensagens chamadas Frames.

Desde que a maioria das aplicações falem com outros computadores usando um endereço IP, não usando directamente o endereço MAC, ao nível da LAN local é necessário um protocolo para resolver o endereço MAC a partir de um endereço IP local.

Primeiro, o programa tenta falar com um endereço IP. O sistema operacional e a placa de rede, que funcionam em L3, L2 e L1, sabem que o endereço IP é local, mas não sabem (inicialmente) o endereço MAC associado a esse endereço IP. O Address Resolution Protocol (ARP) opera assim:

1. Um aplicativo no IP 10.1.1.2 tenta falar com um IP local desconhecido 10.1.1.1.1li>A Broadcast Frame (endereço MAC de destino ffff.ffff.ffff endereço MAC de origem 1234.5678.aaaaa) é enviado com uma mensagem ARP "Quem é 10.1.1.1? Diga 10.1.1.2"
2. Computador 10.1.1.1 recebe a mensagem e responde com um Frame (destino 1234.5678.aaaaa, fonte 1234.5678.bbbb) com a mensagem ARP "10.1.1.2 com MAC 1234.5678.aaaa; 10.1.1.1 tem MAC 1234.5678.bbbb"

>br> Neste ponto, ambos os computadores se conhecem's endereço MAC e endereço IP.

Neste ponto, a camada 1 (e camada baixa 2) torna-se novamente importante. Se muitos hosts estão conectados fisicamente usando um Hub, todos os hosts vêem todos os Frames enviados na LAN local. Cabe às suas placas de rede rejeitar quaisquer Frames que não sejam destinados ao seu endereço MAC.

Se essas máquinas estiverem conectadas com um Switch, o Switch é responsável por saber quais máquinas estão fora de quais portas. O Switch lembra-se desses endereços MAC e apenas envia os Frames para fora as portas que combinam com o MAC. Endereços MAC desconhecidos e de Broadcast normalmente recebem todas as portas do switch.

Isso pode parecer complexo, mas esta é a essência de como os dispositivos Ethernet da camada 2 conectados funcionam.