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Tema 1 Puentes y Conmutadores LAN

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Presentación del tema: "Tema 1 Puentes y Conmutadores LAN"— Transcripción de la presentación:

1 Tema 1 Puentes y Conmutadores LAN
Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia Redes

2 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación Redes locales virtuales (VLANs) Redes

3 Puentes y Conmutadores LAN
Separan redes a nivel MAC Objetivos: Rendimiento (separan tráfico local) Seguridad (separan medio broadcast) Fiabilidad (un problema no afecta a toda la red) Interoperabilidad (Ethernet-Token Ring) Distancia (en Fast Ethernet 412 m) Número de estaciones (1024 en Ethernet) Redes

4 Puentes y Conmutadores LAN
Red Backbone con puentes 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s Los puentes permiten aislar tráfico de carácter local con el fin de mejorar el rendimiento global de la red. En este ejemplo de una red universitaria en los años 80 hay una red troncal que une entre sí las diferentes facultades, de forma que el tráfico interno de cada una no es propagado al exterior. Esto permite que la red en su conjunto soporte un tráfico mayor que el que podría circular si todo fuera el mismo medio compartido. Los puentes también permiten superar las limitaciones de alcance máximo de las redes locales, lo cual en un campus puede ser un problema importante. Aunque en este ejemplo se supone que todas las redes son Ethernet los puentes también pueden utilizarse en redes de otro tipo (Token RIng y FDDI, por ejemplo). Incluso se puede unir redes de diferente tipo mediante puentes. Fac. Física Fac. Química Fac. Biología Serv. Informática Red local de un campus universitario en los años 80 Redes

5 Puentes. Clasificación
Puentes y Conmutadores LAN Puentes. Clasificación Por su funcionamiento: Transparentes (802.1): actúan de forma transparente. No se requiere modificación alguna en las estaciones. Con encaminamiento desde el origen (802.5): las estaciones deben indicar el camino que seguirá la trama. Solo existen en redes Token Ring. Por su interoperabilidad Homogéneos: solo interconectan LANs con el mismo formato de trama (p. ej , o bien ) Heterogéneos o Traductores: interconectan LANs con diferente formato de trama (ej ) Por su alcance. Locales: interconectan LANs directamente. Remotos: enlazan LANs a través de conexiones WAN (líneas dedicadas, enlaces X.25, Frame Relay, ATM, RDSI, etc.). Redes

6 Puentes y Conmutadores LAN
Los puentes transparentes en la arquitectura IEEE 802 Homogéneo Heterogéneo 802.2: LLC (Logical Link Control) Subcapa LLC 802.10: Seguridad 802.1: Puentes Transparentes Subcapa MAC (Media Access Control) 802.1: Perspectiva y Arquitectura 802.1: Gestión 802.3: CSMA/CD (Ethernet) 802.4: Token Bus 802.5: Token Ring 802.6: DQDB 802.9: Iso- Ethernet 802.11: LANs Inalám- bricas 802.12: Demand Priority 802.14: CATV Los puentes transparentes forman parte del estándar IEEE En el modelo utilizado por dichos estándares los puentes transparentes se encuentran en la capa de enlace, justo por encima de la parte específica de cada tecnología LAN. De esta forma resultan ser independientes del tipo de LAN y aplicables a todas ellas. Capa Física Redes

7 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación Redes locales virtuales (VLANs) Redes

8 Puentes y Conmutadores LAN
Funcionamiento de un puente transparente Red LLC MAC Física Red LLC MAC Física MAC Física LAN LAN Ordenador Puente Ordenador Arquitectura Paquete nivel de red El puente transparente homogéneo no modifica la trama MAC. El heterogéneo cambia la MAC pero no la LLC Cabecera LLC Paquete nivel de red Cuando un puente transparente homogéneo intercoencta dos LANs solo analiza la información a nivel de la trama MAC. La trama como tal se mantiene inalterada cuando se propaga a la otra LAN. En el caso de los puentes transparentes heterogéneos es preciso rehacer la trama MAC de acuerdo con el formato de la nueva red, ya que este es diferente para cada una de ellas. Cabecera MAC Cabecera LLC Paquete nivel de red Cola MAC Encapsulado Redes

9 Puentes y Conmutadores LAN
Funcionamiento de un puente transparente LAN 1 LAN 2 Interfaces en modo promiscuo A B B A AB BA Puente Tablas de interfaces- MACs C D A genera una trama con destino B que el puente recibe por  El puente busca a B en la tabla de direcciones de ; si le encuentra descarta la trama, si no la reenvía por  El puente incluye A en su lista de direcciones de la interfaz  Cuando B envía una trama de respuesta el puente le incluirá en la lista de la interfaz  Las tablas solo se actualizan con direcciones de origen. Si una estación nunca emite una trama (o no pone la dir. de origen) su dirección no estará en las tablas. Redes

10 Puentes y Conmutadores LAN
Formato de una trama MAC 802.x (x=3,4,5,…) 6 6 4 Preámbulo de trama Direcc. MAC de destino de origen Datos CRC Final de Trama En muchos casos (802.3 p. ej.) el protocolo MAC no usa la MAC de origen para nada La principal (y en la mayoría de los casos la única) utilidad de la dirección MAC de origen es permitir el funcionamiento de los puentes transparentes Redes

11 Puentes transparentes (IEEE 802.1D)
Puentes y Conmutadores LAN Puentes transparentes (IEEE 802.1D) Se pueden utilizar en todo tipo de LANs Funcionan en modo ‘promiscuo’ (lo oyen todo) El puente averigua que estaciones (direcciones MAC) tiene a cada lado, y solo reenvía las tramas que: Van dirigidas a una estación al otro lado, o Tienen un destino desconocido para el puente, o Tienen una dirección de grupo (broadcast o multicast). Estas no figuran nunca como direcciones de origen y por tanto no están nunca en la tabla MAC La trama reenviada es idéntica a la original (la dirección MAC de origen no se cambia por la de la interfaz de salida). Aunque cada interfaz del puente tiene una dirección MAC distinta, estas direcciones no aparecen nunca en las tramas reenviadas por el puente. Redes

12 Puentes y Conmutadores LAN
Funcionamiento de los puentes transparentes Trama recibida sin error en puerto x ¿Dirección de destino encontrada en base de datos? No Reenvío ¿Puerto de salida = x? Reenviar trama por todos los puertos excepto x No Reenviar trama por puerto de salida ¿Dirección de origen encontrada en base de datos? No Añadir a base de datos dirección de origen (con número de puerto y contador de tiempo) Aprendizaje Actualizar dirección y contador de tiempo Terminar Redes

13 Puentes y Conmutadores LAN
Red con dos puentes C E D A P 1 P 2 F B AB CD E F AB C D E F Desde el punto de vista de P1 las estaciones C, D, E y F están todas en la misma LAN, ya que cuando P2 reenvía por  las tramas de E y F la copia es idéntica al original (la dirección MAC de origen no se cambia) Redes

14 Puentes y Conmutadores LAN
Puente con tres interfaces (de diferente velocidad) La velocidad puede no ser la misma en todas las interfaces. El puente procesa tramas enteras y puede adaptar velocidades diferentes. C D A LAN 2 10 Mb/s 100 Mb/s P 10 Mb/s LAN 3 B A B C D E F E F LAN 1 Una vez el puente ha conseguido las direcciones de todos los ordenadores las tramas solo viajan por las LANs que es preciso. Una trama de A hacia C solo sale por , no por  Redes

15 Puentes y Conmutadores LAN
Tabla MAC de un conmutador LAN (Catalyst 1900) # show mac-address-table EF.4BEB Ethernet 0/1 EF.4B1C Ethernet 0/2 EF.2DA6 Ethernet 0/3 EF.4AD9 Ethernet 0/4 EF.49D6 Ethernet 0/5 EF.49D2 Ethernet 0/7 EF.4B0C Ethernet 0/8 EF.49D3 Ethernet 0/9 EF.472B Ethernet 0/10 EF Ethernet 0/11 EF.4BF8 Ethernet 0/12 EF.4B19 Ethernet 0/13 EF.41DB Ethernet 0/16 EF.49CF Ethernet 0/17 EF.494F Ethernet 0/18 EF.4AD8 Ethernet 0/19 EF.4B30 Ethernet 0/20 EF.3D67 Ethernet 0/21 EF Ethernet 0/22 EF.49D8 Ethernet 0/23 0001.E654.0FF9 Ethernet 0/24 CD FastEthernet 0/27 00C0.DF0F.C9E0 FastEthernet 0/27 000C.6E1D.126E FastEthernet 0/27 FastEthernet 0/27 0000.B458.D92B FastEthernet 0/27 00D0.BABF.B FastEthernet 0/27 B5.246F FastEthernet 0/27 C74B FastEthernet 0/27 0040.F FastEthernet 0/27 F.7ABC FastEthernet 0/27 B.F FastEthernet 0/27 0001.E68E FastEthernet 0/27 000B.5FF FastEthernet 0/27 00D0.BABF.B FastEthernet 0/27 0000.E87B.9E9B FastEthernet 0/27 Los conmutadores LAN son puentes con muchas interfaces. En la figura se muestra un conmutador de los utilizados para conectar los ordenadores a la red de la Universidad (en concreto en el edificio de la Facultad de Farmacia). Este equipo tiene 24 interfaces de 10 Mb/s (Ethernet 0/1 a 0/24) a las que se conectan los ordenadores de los usuarios (normalmente uno por puerto) y dos interfaces de 100 Mb/s (FastEthernet 0/26 y 0/27) que se utilizan para conectar el conmutador a la red. En este caso en particular la coenxión a la red se realiza por el puerot FastEthernet 0/27, no estando conectado el 0/26. La tabla mostrada recoge la correspondencia entre las direcciones MAC y las interfaces del conmutador. Las interfaces de 10 Mb/s (Ethernet 0/1 a Ethernet 0/24) solo tienen asociada una direción MAC, ya que no tienen conectado más de un ordenador cada una de ellas. Alguna interfaz (por ejemplo la Ethernet 0/6) no aparece en la tabla por no tener niguna dirección MAC asociada: Esto puede deberse a que no tenga conectado ningún ordenador, a que el que está conectado esté apagado o a que no haya transmitido ninguna trama durante los últimos cinco minutos (en cuyo caso la entrada que hubiera ya habría caducado). La interfaz FastEthernet 0/26 al no estar conectada no aparece en la tabla. La interfaz FastEthernet 0/27 es la que conecta este conmutador al resto de la red de la Universidad. En ella se observan las direcciones MAC de todos los ordenadores del resto de la red con los que está intercambiando tráfico alguno de los ordenadores conectados a este conmutador. Puertos Ethernet 0/1 a Ethernet 0/24 (10BASE-T) Puerto FastEthernet 0/26 (100BASE-FX) Puerto FastEthernet 0/27 (100BASE-TX) Un conmutador LAN es un puente con muchas interfaces Redes

16 Puentes y direcciones MAC
Puentes y Conmutadores LAN Puentes y direcciones MAC Cada interfaz del puente tiene una dirección MAC diferente. A menudo hay una dirección adicional que no se corresponde con ninguna interfaz y que se usa para identificar el puente mismo. Es la que llamamos dirección ‘canónica’. Las direcciones propias del puente no aparecen nunca en las tramas que reenvía, pero él las usa como direcciones de origen cuando tiene que enviar tramas propias. En unos casos utiliza la dirección canónica y en otros la de la interfaz por la que envía la trama. Dir. Canónica: C00 En principio las interfaces de los puentes no necesitan tener direcciones MAC propias, ya que no aparecen nunca en las tramas que el puente propaga. Sin embargo en algunos casos los puentes han de enviar tramas que generan ellos mismos, como es el caso de las BPDU del Spanning Tree que veremos más tarde. Para que se realice una adecuada identificación de esas tramas es preciso asignar una dirección MAC a cada interfaz del puente. En algunos casos se necesita disponer de una dirección MAC que esté asociada al puente, y que no se corresponda con ninguna interfaz en particular. Esta es la que se denomina la dirección canónica del puente. Para algunos mensajes (por ejemplo para las BPDUs) los puentes utilizan las direcciones MAC específicas de interfaz, mientras que para otros utilizan la dirección canónica. Puerto Ethernet 0/25 Dir C19 Puertos Ethernet 0/1 a Ethernet 0/24 Dir C01 a C18 Puerto FastEthernet 0/26 Dir C1A Puerto FastEthernet 0/27 Dir C1B Redes

17 Aprendizaje de direcciones
Puentes y Conmutadores LAN Aprendizaje de direcciones Al cabo de un rato las tablas incluyen las direcciones de la mayoría de las estaciones activas de todas las LANs conectadas directa o indirectamente. Las entradas de las tabla MAC tienen un tiempo de expiración (típico 5 min.) para permitir la movilidad. Las tablas se mantienen en memoria RAM, y tienen un tamaño limitado (típico direcciones máx.) Las tablas son exhaustivas. No existe un mecanismo de sumarización o agrupación de direcciones por rangos ya que normalmente no guardan ninguna relación. Redes

18 Puentes y Conmutadores LAN
Bucles entre Puentes A veces al conectar LANs con varios puentes se producen bucles, es decir hay más de un camino posible entre dos redes. Estos bucles pueden hacerse por error o porque se quiere disponer de varios caminos para tener mayor fiabilidad y tolerancia a fallos. Con el funcionamiento normal de los puentes transparentes cuando se produce un bucle la red se bloquea. Para evitarlo se ha creado el protocolo denominado Spanning Tree. Redes

19 Puentes y Conmutadores LAN
Bucle entre dos LANs: el problema t4 P 1 t1 B A t0 A envía trama t0 a LAN X t3 P1 retransmite t0 en LAN Y como t1 P 2 t2 P2 retransmite t0 en LAN Y como t2 P2 retransmite t1 en LAN X como t3 P1 retransmite t2 en LAN X como t4 LAN X LAN Y ... y así sucesivamente. Transmitiendo una sola trama la red se satura eternamente Redes

20 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning Tree Un Spanning Tree, o árbol de expansión, es un grafo en el que solo hay un camino posible entre dos nodos (un árbol sin bucles). Raíz Si podemos pintar una red de puentes transparentes como un spanning tree, entonces el problema del bucle no puede darse. El objetivo del protocolo Spanning Tree es evitar que la red tenga bucles Redes

21 Protocolo spanning tree
Puentes y Conmutadores LAN Protocolo spanning tree Los puentes intercambian información sobre sus conexiones. La información se envía regularmente siguiendo un protocolo denominado Bridge Protocol. Los mensajes se denominan BPDUs (Bridge Protocol Data Units). Las BPDUs emplean un Ethertype propio y se envían a una dirección multicast reservada, la C Así se asegura que se identifican fácilmente y que llegan a toda la red. Cada puente se identifica por su dirección MAC ‘canónica’. Cada puerto recibe un identificador y tiene asociado un costo que por defecto es inversamente proporcional a su velocidad (ej.: 10 Mb/s costo 100,100 Mb/s costo 10). Cada puente calcula el grafo de la red y observa si existe algún bucle; en ese caso se van desactivando interfaces hasta cortar todos los bucles y construir un árbol sin bucles o ‘spanning tree’. Redes

22 Protocolo spanning tree
Puentes y Conmutadores LAN Protocolo spanning tree Los puentes eligen como raíz del árbol al que tiene el ID más bajo. Todos eligen al mismo Cada puente envía por sus interfaces BPDUs indicando su ID, el ID de su puente raíz y el costo de llegar a él; los mensajes se van propagando por toda la red; cada puente al reenviar los mensajes de otros les suma el costo de la interfaz por la que los emite. Cada puente calcula por que puerto llega al raíz al mínimo costo. Ese es el puerto raíz de ese puente. En caso de empate se elige el puerto de ID más bajo. Para cada LAN hay un puerto designado, que es aquel por el que esa LAN accede al puente raíz al mínimo costo. Los puertos que no son ni raíz ni designados se bloquean. Esos puertos son innecesarios para la comunicación y si se les deja funcionar provocan bucles Redes

23 Puentes y Conmutadores LAN
Ejemplo de red con bucles Puente con dos caminos al raíz. Bolquea P2 (mayor coste) LAN 2 (100 Mb/s) Coste 10 Coste 10 P1 P1 Este ya no bloquea nada pues ya no hay bucles Coste 10 ID 45 ID 44 P2 P2 Coste 100 Coste 100 P2 LAN 5 (10 Mb/s) Puente raíz ID 42 Coste 100 P1 Interfaz bloqueada por Spanning Tree Camino de costo 110 Coste 10 P2 Puente con dos caminos al raíz ID 83 P1 Coste 10 Camino de costo 10 LAN 1 (100 Mb/s) Coste 10 Este ejemplo muestra como funciona el protocolo Spanning Tree. Por simplicidad suponemos aquí que el identificador de cada puente es un número de dos dígitos decimales, aunque en la realidad ese identificador sería la dirección canónica de seis bytes. En primer lugar asociamos el costo que corresponde a cada interfaz, de forma inversamente proporcional a su velocidad. A continuación se elige como puente raíz el de identificador más bajo, en este caso el 42. Después vamos a buscar el puerto raíz de cada puente; para este análisis es fundamental tratar los puentes por orden descendente de acuerdo con su identificador. Empezamos por tanto por el puente 97, cuyo puerto raíz es el 2 ya que es el único que le conecta con el raíz. El costo de este camino es de 10. Los puertos 1 y 3 quedan como puertos designados para las LANs 3 y 4, respectivamente. El puente 83 tiene dos posibles caminos hacia el raíz, por el puerto 1 (costo 10) o por el puerto 2 (costo 110). Elegimos por tanto como puerto raíz el 1 y bloqueamos el puerto 2. El puente 45 tiene también dos caminos posibles al raíz, de costo 10 por el puerto 1 y de csto 110 por el 2. Elegimos como puerto raíz el 1 y bloqueamos el 2. El puente 44 elige como puerto raíz el 1 ya que es el único que le comunica con el puente raíz. El puerto 2 de este puente queda como puerto designado para la LAN 5. Por último las LANs 1 y 2 tienen como puertos designados los puertos 1 y 2 del puente raíz, respectivamente. Puente sin bucles, no ha de bloquear nada P2 Coste 100 Coste 100 P1 ID 97 P3 LAN 3 (10 Mb/s) LAN 4 (10 Mb/s) Redes

24 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning tree de la red anterior Port ID 1 Costo 10 Port ID 2 Bridge ID 42 Costo a raíz 0 Puerto designado Puerto designado LAN 1 LAN 2 Puerto raíz Puerto raíz Puerto raíz Puerto raíz Bridge ID 97 Costo a raíz 10 Port ID 2 Costo 10 Port ID 1 Costo 100 Port ID 3 Bridge ID 83 Costo a raíz 10 Port ID 1 Costo 10 Port ID 2 Costo 100 Bridge ID 45 Costo a raíz 10 Port ID 1 Costo 10 Port ID 2 Costo 100 Bridge ID 44 Costo a raíz 10 Port ID 1 Costo 10 Port ID 2 Costo100 En esta figura se muestra la representación en grafo arborescente de la red del ejemplo anterior. En caso de que se produjera un cambio en la topología de la red el cálculo del spanning tree se repetiría para obtener una nueva red libre de bucles. Por ejemplo si el puente 44 dejara de funcionar el puerto 2 del puente 45 se desbloquearía quedando como puerto designado para la LAN 5. Puerto designado Puerto designado Puerto designado Puertos bloqueados por Spanning Tree LAN 3 LAN 4 LAN 5 Redes

25 Estado de los puertos Spanning Tree
Puentes y Conmutadores LAN Estado de los puertos Spanning Tree Cuando un puerto de un puente se conecta se pone inicialmente en estado ‘blocking’. En este estado no reencamina tramas; solo capta y procesa las BPDUs que le llegan. Si no detecta bucle el puerto pasa al estado ‘listening’. Ahora además de procesar las BPDUs recibidas genera y envía las calculadas por él. Si todo va bien pasa a estado ‘learning’. Ahora además de procesar y generar BPDUs aprende las direcciones MAC de origen que hay en las tramas que le llegan, pero no reenvía nada (salvo BPDUs). Si todo sigue bien pasa a estado ‘forwarding’ en el que además reenvía las tramas (siguiendo el algoritmo de los puentes transparentes). Este procedimiento evita bloquear la red de entrada si existe algún bucle. Cada vez que se conecta una interfaz se realiza el proceso desde el principio, por eso cuando se conecta una interfaz de un puente tarda unos segundos en empezar a funcionar. Redes

26 Posibles estados de un puerto S.T.
Puentes y Conmutadores LAN Posibles estados de un puerto S.T. Apagado o desconectado No hace nada Disabled Recibe BPDUs Encender o conectar Blocking Recibe y procesa BPDUs Listening Recibe, procesa y transmite BPDUs Cambio de topología Learning Aprende direcciones. Recibe, procesa y transmite BPDUs Forwarding Reenvía tramas, aprende direcciones. Recibe, procesa y transmite BPDUs Redes

27 Elección del puente raíz
Puentes y Conmutadores LAN Elección del puente raíz Dada una red y una topología el puente raíz es siempre el mismo, independientemente del orden como se enciendan los equipos El criterio del ID más bajo puede resultar en la elección como raíz de un puente periférico o poco importante. Esto normalmente no es problema porque el criterio de costos más bajos suele elegir rutas buenas. El problema se da cuando el puente raíz es inestable (por ejempo si se apaga a menudo) ya que esto obliga a recalcular todo el árbol. Esto gasta CPU y provoca inestabilidades. La elección del puente raíz se puede alterar con el parámetro prioridad. Si a un puente le damos menor prioridad ese será raíz sea cual sea su ID. La prioridad puede valer de 0 a Por defecto es Dentro de un puente los puertos también se eligen por identificador, el más bajo primero, es decir se bloquea el más alto (suponiendo el mismo costo). También hay una prioridad por puerto que permite modificar el orden por defecto (rango por defecto 128). Redes

28 Protocolo spanning tree
Puentes y Conmutadores LAN Protocolo spanning tree El protocolo Spanning Tree permite crear topologías redundantes, para mejorar la tolerancia a fallos. Spanning Tree es parte de la especificación de puentes transparentes (802.1D), pero los equipos de gama baja no lo implementan El tiempo de reacción ante fallos es lento (minutos) y no es fácil reducirlo en redes grandes. Por tanto no es adecuado como mecanismo de protección para redes de alta disponibilidad En 2001 se estandarizó el Rapid Spanning Tree (802.1w). Con el RST la red converge en pocos segundos. No todos los equipos soportan RST. Redes

29 Puentes y Conmutadores LAN
Ejemplo de Spanning Tree D Costo 100 Costo 100 10 LAN W 10 Mb/s ID 23 R C 100 X ID 41 C 100 W ID 37 ID 23 ID 37 Raíz R: Puerto raíz (uno por puente) D: Puerto designado (uno por LAN) LAN Y 100 Mb/s C 10 Y ID 29 LAN X 10 Mb/s C 100 Z B: Puerto bloqueado ID 41 ID 29 R R B LAN Z 10 Mb/s Redes

30 Puentes y Conmutadores LAN
Pasando la LAN X a 100 Mb/s nada cambia... D LAN W 10 Mb/s C 100 C 100 R ID 23 C 10 C 10 C 100 C 10 ID 23 ID 37 W D D X Raíz ID 41 ID 37 LAN X 100 Mb/s LAN Y 100 Mb/s Z Y C 100 C 10 R R C 10 ID 41 ID 29 C 10 B ID 29 C 100 LAN Z 10 Mb/s C 100 D Redes

31 Puentes y Conmutadores LAN
Pero si ademas pasamos la LAN Z a 100 Mb/s si cambia algo: D LAN W 10 Mb/s C 100 C 100 B ID 23 C 100 C 10 C 10 C 10 ID 23 ID 37 W D R X Raíz ID 41 ID 37 LAN X 100 Mb/s LAN Y 100 Mb/s Z Y C 10 C 10 R D C 10 ID 41 ID 29 C 10 R ID 29 C 10 LAN Z 100 Mb/s C 10 D Redes

32 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación Redes locales virtuales (VLANs) Redes

33 Puentes y Conmutadores LAN
Son equipos en los que el algoritmo de los puentes transparentes se ha implementado en ASICs (Application Specific Integrated Circuit), en hardware. Tienen un rendimiento muchísimo mayor que los puentes, que realizan el algoritmo por software. Pueden funcionar a ‘wire speed’, es decir a la velocidad nominal de la interfaz. Tienen muchas interfaces, normalmente 12 o mas. Hay modelos que pueden llegar a tener más de 500. Redes

34 Puentes y Conmutadores LAN
Conmutador con cuatro interfaces 10BASE-T Hub o Concentrador Conmutador Dominios de Colisión Redes

35 Puentes y Conmutadores LAN
Conmutador ‘híbrido’, interfaces Ethernet de 10 y 100 Mb/s 100BASE-TX 100BASE-FX 10BASE-T Redes

36 Puentes y Conmutadores LAN
Un conmutador LAN típico Cisco Catalyst modelo WS-C2950T-24 2 Puertos 10/100/1000 BASE-T 24 Puertos 10/100 BASE-T Matriz de conmutación de 8,8 Gb/s y 6,6 Mpps (millones de paquetes por segundo) Matriz ‘non-blocking’: (2 x 1000 Mb/s + 24 x 100 Mb/s) x 2 = Mb/s 24 x 148,8 Kpps + 2 x Kpps = 6,54 Mpps (Con paquetes de 64 bytes una Ethernet de 100 Mb/s equivale a 148,8 Kpps) Precio: $1.295 (aprox. 800 €) En esta fotografía se muestra un conmutador típico de bajo costo con do spuertos Gigabit Ethernet y 24 puertos Fast Ethernet. Según el fabricante este equipo dispone de una matriz de conmutación capaz de soportar un tráfico de 8,8 Gb/s y 6,6 Mpps (millones de paquetes por segundo). Con 24 interfaces de 100 Mb/s y 2 inetrfaces de 1 Gb/s, todas pudiendo funcionar en modo full dúplex, el máximo tráfico que puede pasar por la matriz de conmutación del equipo es de (2 * * 100) *2 = Mb/s, por lo que la matriz de conmutación no es en ningún caso un factor limitante en el rendimiento. Decimos en estos casos que se trata de una matriz ‘no bloqueante’. En realidad el tráfico máximo real que puede soportar el conmutador en su conjunto es la mitad del valor antes calculado, es decir 4,4 Gb/s. Esto se debe a que en el cálculo anterior hemos sumado el caudal entrante y saliente, aunque realmente son el mismo, De todas formas los fabricantes suelen hacerlo como lo hemos hecho en este caso para conseguir rendimientos aparentes más elevados. En cuanto al número máximo de paquetes vamos a suponer el caso más desfavorable que es cuando se trata de paquetes de 64 bytes, el tamaño más pequeño posible en Ethernet. Haciendo el cálculo detallado para Ethernet obtenemos que una Ethernet de 100 Mb/s es capaz de transmitir 148,8 Kpps, y una de 1 Gb/s Kpps. Por tanto en nuestro caso: 24 x 148,8 + 2 x = Kpps Obsérvese que en este caso no hemos multiplicado por dos los valores obtenidos, de modo que estos se corresponden con los caudales reales. Podemos pues afirmar que desde el punto de vista de rendimiento en paquetes por segundo el conmutador también es no bloqueante. Redes

37 Puentes y Conmutadores LAN
Microsegmentación Si en una red se tienen muchos puertos de conmutador LAN se puede dedicar uno a cada ordenador. Esto se llama microsegmentación. La microsegmentación mejora el rendimiento pues la trama va del origen al destino pasando solo por los sitios precisos. También mejora la seguridad, pues los sniffers no pueden capturar tráfico que no les incumbe. El costo de la microsegmentación se ve favorecido porque el costo por puerto de los conmutadores es cada vez más parecido a los de los hubs. Redes

38 Puentes y Conmutadores LAN
Evolución de las redes locales Ethernet Cable coaxial Fase 1 (1988): Medio compartido (10 Mb/s) con cable coaxial en topología de bus Fase 2 (1992): Medio compartido (10 Mb/s) con cable de pares (cableado estructurado) y concentradores (hubs) en topología de estrella Fase 3 (1996): Medio dedicado (10 Mb/s) con cable de pares y conmutadores en topología de estrella (microsegmentación) Concentrador Cable de pares La microsegmentación es la culminación de un proceso evolutivo de las redes Ethernet que se inició con la aparición del cableado estructurado basado en cable UTP, a principios de los años 90. Por aquel entonces el uso de hubs permitió pasar de una red con topológía de bus a una con topología en estrella, con el objeto de dar una mayor fiabilidad a las redes Ethernet (las redes Token Ring habían utilizado hubs y topologías en estrella desde el principio). Sin embargo este cambio de topología no suponía un aumento del rendimiento ya que la red seguía siendo un medio compartido de 10 Mb/s. La introducción de conmutadores, cada vez a un nivel más bajo en la jeraquía de la red hasta llegar finalmente al equipo del usuario final, sí suponía un aumento del rendimiento por cuanto que permitía a cada usuario disfrutar de los 10 Mb/s para el solo, y con la introducción de velocidades superiores de 100 ó 1000 Mb/s. Curiosamente en muchos casos el costo económico de instalar cableado estructurado en un edificio es mayor que la introducción de conmutadores en la red. Es decir, la evolución de la fase 1 a la fase 2 ha sido normalmente más cara que la de la fase 2 a la fase 3. Conmutador Cable de pares Redes

39 Conmutadores LAN: Formas de conmutación de tramas
Puentes y Conmutadores LAN Conmutadores LAN: Formas de conmutación de tramas Almacenamiento y reenvío: El conmutador recibe la trama en su totalidad, comprueba el CRC y la retransmite si es correcta (si no la descarta). Cut-through: El conmutador empieza retransmitir la trama tan pronto ha leído la dirección de destino (6 primeros bytes). Aunque el CRC sea erróneo la trama se retransmite. Menor latencia que almac./reenvío. Cut-through libre de fragmentos: es igual que Cut-through pero en vez de empezar enseguida espera a haber recibido 64 bytes. Así se asegura que no es un fragmento de colisión. Híbrido: usa cut-through inicialmente, pero si detecta que una estación genera tramas erróneas pasa a modo almacenamiento/reenvío para las tramas que vienen de esa dirección MAC. Redes

40 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación Redes locales virtuales (VLANs) Redes

41 Puentes y Conmutadores LAN
Conexión de ordenadores mediante un hub Hub A B Tx Tx Rx Rx Tx Rx C El hub se encarga de cruzar el Tx de cada ordenador con el Rx de los demás. Los cables son paralelos. Si mientras un ordenador transmite (por Tx) recibe algo (por Rx) entiende que se ha producido una colisión. En ese caso deja de transmitir y recibir y envía la señal de colisión Redes

42 Puentes y Conmutadores LAN
Conexión directa de dos ordenadores A B Tx Tx Rx Rx Cuando solo se conectan dos ordenadores no es necesario hub. Basta usar un cable cruzado que conecte el Tx de uno con el Rx del otro. Aunque en este caso en principio ambos ordenadores podrían transmitir a la vez, el protocolo CSMA/CD obliga a funcionar igual que si hubiera un hub. Si mientras un ordenador transmite recibe algo entonces deja de transmitir y recibir y envía la señal de colisión. En este caso el protocolo CSMA/CD es una limitación innecesaria pues obliga a la comunicación half duplex cuando el medio físico permitiría funcionar en full duplex Redes

43 Puentes y Conmutadores LAN
Cableado normal y cruzado de un latiguillo Ordenador Ordenador Pin Señal Señal Pin 1 TD+ TD+ 1 2 TD- TD- 2 3 RD+ RD+ 3 6 RD- RD- 6 Cable con cruce (crossover) Ordenador Concentrador (Hub) Pin Señal Señal Pin 1 TD+ TD+ 1 2 TD- TD- 2 3 RD+ RD+ 3 6 RD- RD- 6 Cable paralelo (normal) Redes

44 Transmisión Full Dúplex
Puentes y Conmutadores LAN Transmisión Full Dúplex Para transmitir full dúplex hay que suprimir el protocolo MAC (CSMA/CD en el caso de Ethernet) Esto solo es posible cuando: Sólo hay dos estaciones en la red (p. ej. host-host, host-conmutador, conmutador-conmutador), y El medio es Full Dúplex (todos los habituales hoy en día lo son), y Los controladores/transceivers de ambos equipos son capaces de funcionar Full Dúplex (todos los habituales hoy en día lo son) Además de aumentar el rendimiento el full dúplex suprime la limitación de distancias que imponía CSMA/CD. Se ha llegado a hacer enlaces Ethernet de hasta 800 Km (con fibra monomodo y repetidores) Redes

45 Puentes y Conmutadores LAN
Esquema de un transceiver Ethernet Funcionamiento CSMA/CD (Half Duplex) Funcionamiento libre de colisiones (Full Duplex) Redes

46 Puentes y Conmutadores LAN
Full Dúplex Suprime MAC, por tanto más sencillo de implementar y más barato que Half Dúplex. Pero: Menor ventaja de lo que parece (generalmente solo útil en servidores y conmutadores) Con hubs hay que funcionar siempre half. En 10 y 100 Mb Ethernet se puede funcionar en modo half o full. En Gb y 10 Gb Eth. todo es full (no hay hubs). Cuando se produce un ‘duplex mismatch’ (dos equipos conectados funcionan half-full) se producen pérdidas enormes de rendimiento (hasta 100 veces menos de lo normal) Redes

47 Puentes y Conmutadores LAN
El problema de la conexión Half-Full A (Half) B (Full) 1 2 Tx Tx Rx Rx A empieza a enviar una trama Al mismo tiempo B empieza a enviar otra A detecta una colisión, por lo que abandona la transmisión para reintentar más tarde (retroceso exponencial binario) Al detectar la colisión A deja también de recibir la trama que le envía B, pues se supone que es errónea B no detecta la colisión (está en modo full). Sigue enviando su trama hasta el final; esa trama no es recibida por A pero B no lo sabe, supone que ha llegado bien. Por otro lado B ha recibido de A una trama incompleta, y por tanto incorrecta. Redes

48 Puentes y Conmutadores LAN
Control de flujo Evita la pérdida de tramas por saturación en un conmutador Se implementa con el comando PAUSE; el receptor pide al emisor que pare un tiempo determinado; pasado ese tiempo el emisor puede volver a enviar Mientras el emisor está parado el receptor puede enviarle un nuevo PAUSE ampliando o reduciendo el plazo indicado anteriormente El control de flujo puede ser asimétrico (p. ej. en una conexión host-conmutador se puede configurar que el conmutador ejerza control de flujo sobre el host pero no al revés) Redes

49 Puentes y Conmutadores LAN
Autonegociación Orden Velocidad Duplex Control de flujo 1 1000 Mb/s Full 2 No 3 Half 4 5 100 Mb/s 6 7 8 9 10 Mb/s 10 11 12 Permite ajustar el funcionamiento de forma automática para utilizar la mejor opción posible. Similar a la negociación de velocidad en módems. La autonegociación en velocidad solo se utiliza en interfaces en cobre (10/100 y 10/100/1000BASE-T). En las de fibra lo único negociable es el modo dúplex y el control de flujo. Al enchufarse los equipos negocian la comunicación según un orden de prioridad: La autonegociación es opcional, puede estar o no (o estar y no funcionar bien). Si no se necesita a veces es más seguro configurar a mano. Hay interfaces 100BASE-T (solo) y 1000BASE-T (solo). Redes

50 Cómo evitar el ‘duplex mismatch’
Puentes y Conmutadores LAN Cómo evitar el ‘duplex mismatch’ Usar autonegociación siempre que sea posible Si se ha de recurrir a la configuración manual en uno de los extremos de la conexión utilizarla también en el otro Hacer pruebas de rendimiento con tráfico intenso (FTP de un fichero grande) En caso de problemas probar diversas combinaciones. No fiarse de lo que ‘teóricamente’ está configurado Monitorizar el modo real en ambos equipos. En linux usar comandos mii-tool y ethtool, si están disponibles Revisar rendimientos periódicamente. Redes

51 Agregación de enlaces (802.3ad)
Puentes y Conmutadores LAN Agregación de enlaces (802.3ad) Consiste en agrupar varios enlaces para conseguir mayor capacidad. Ej.: 4 x GE = 4 Gb/s. Permite un crecimiento escalable Se suele usar entre conmutadores o en conexiones servidor-conmutador Los enlaces forman un grupo que se ve como un único enlace a efectos de spanning tree Normalmente no resulta interesante por encima de 4 enlaces (mejor pasar a siguiente velocidad de Ethernet). Redes

52 Puentes y Conmutadores LAN
Ejemplo de agregación de enlaces 10+10 = 20 Mb/s 3 x (10+10) = 60 Mb/s Interfaces 10BASE-T 10 Mb/s Full dúplex Half dúplex Redes

53 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación Redes locales virtuales (VLANs) Redes

54 Puentes y Conmutadores LAN
Red con puentes remotos LAN B LAN A ID 4 2048 Kb/s (E1) ‘LAN’ X Líneas dedicadas ID 3 ‘LAN’ Y 64 Kb/s LAN C ID 5 Raíz ID 3 Topología de Spanning Tree: LAN A ‘LAN’ X ‘LAN’ Y ID 4 ID 5 LAN B LAN C Redes

55 Puentes y Conmutadores LAN
Arquitectura y encapsulado de los puentes remotos Red LLC MAC Física Red LLC MAC Física MAC HDLC Física HDLC MAC Física Línea punto a punto LAN LAN Ordenador Puente remoto Puente remoto Ordenador Arquitectura Paquete nivel de red Cabecera LLC Paquete nivel de red Cabecera MAC Cabecera LLC Paquete nivel de red Cola MAC Cabec. HDLC Cabecera MAC Cabecera LLC Paquete nivel de red Cola MAC Cola HDLC Encapsulado Redes

56 Puentes y Conmutadores LAN
Sumario Puentes: concepto y tipos Funcionamiento de los puentes transparentes. Spanning Tree Conmutadores LAN Transmisión full dúplex, control de flujo, autonegociación, agregación de enlaces Puentes remotos Planificación (SE VERA EN PR) Redes locales virtuales (VLANs) Redes

57 Redes Locales Virtuales (VLANs)
Puentes y Conmutadores LAN Redes Locales Virtuales (VLANs) Equivalen a ‘partir’ un conmutador en varios más pequeños. Objetivos: Rendimiento (reducir tráfico broadcast) Gestión Seguridad Normalmente la interconexión de VLANs se hace con un router. Las VLANs están soportadas por la mayoría de conmutadores actuales Redes

58 Puentes y Conmutadores LAN
Envío de una trama unicast en una LAN La trama unicast llega a todos los hosts. La tarjeta de red descarta la trama si la dirección de destino no coincide. La CPU de C es interrumpida, la de A y B no. Trama unicast Dir.Destino: CC.4DD5 (C) U HUB Si en vez de un hub hay un conmutador la trama ni siquiera llega a A y B (solo a C) U U A C B Dirección de la tarjeta de red 0000.E85A.CA6D CD.8397 CC.4DD5 Redes

59 Puentes y Conmutadores LAN
Envío de una trama broadcast en una LAN La trama broadcast llega a todos los hosts. La tarjeta de red nunca la descarta Las tres CPUs (A, B y C) son interrumpidas para procesar el paquete. Trama broadcast Dir.Destino: FFFF.FFFF.FFFF B HUB Aunque en vez de un hub haya un conmutador la trama llega a todos B B C A B Dirección de la tarjeta de red 0000.E85A.CA6D CD.8397 CC.4DD5 Redes

60 Puentes y Conmutadores LAN
Consumo de CPU por tráfico broadcast El consumo por tráfico unicast no deseado es nulo. Todo el tráfico unicast que consume CPU es para nosotros PC 386 100% 96% Rendimiento del Procesador 92% El consumo de CPU por tráfico broadcast no deseado es proporcional al número de paquetes (y normalmente al número de hosts). Es preciso usar CPU para decidir si los paquetes nos interesan o no. 90% 200 400 600 800 1000 Paquetes por segundo Unicast Broadcast Redes

61 Puentes y Conmutadores LAN
Red de un campus con una LAN Gestión Docencia Investigación Servicio de Informática Redes

62 Puentes y Conmutadores LAN
Los routers aíslan tráfico broadcast/multicast 40 80 Tramas/s Spanning Tree Broadcast/ multicastómetro ARP RIP OSPF Una LAN 40 80 Tramas/s ARP RIP ST OSPF ARP RIP ST OSPF Broadcast/ multicastómetro Dos LANs Redes

63 Puentes y Conmutadores LAN
Red de un campus con tres LANs LAN gestión LAN docencia LAN investigación Router con tres interfaces Etherent para interconectar las tres LANs Servicio de Informática Normalmente el tráfico broadcast de una LAN es directamente proporcional al número de ordenadores que contiene. Aunque el número de ordenadores máximo recomendado en una LAN depende mucho de los protocolos y servicios que en ella se implementen, se suele recomendar a título orientativo que no sea superior a un valor entre 200 y 800 ordenadores. La separación en LANs diferentes actúa en cierto modo como las puertas cortafuegos de un gran edificio: si existe un problema (por ejemplo una tormenta broadcast) la separación en LANs más pequeñas asegura que el problema no se propagará a las otras partes de la red. Redes

64 Puentes y Conmutadores LAN
Un conmutador con dos VLANs VLAN 2 (roja) VLAN 3 (azul) VLAN 1 (default) Puertos no asignados Cuando se configuran VLANs en un conmutador el resultado es equivalente a dividirlo en varios conmutadores. EN la figura se supone que se asignan los puertos 1 a 8 a la VLAN 2, que llamamos VLAN roja, y los puertos 9 a 16 a la VLAN 3,q ue llamamos VLAN azul. Los puertos restantes permanecen en la VLAN 1 (llamada VLAN default) que es en la que estaban todos inicialmente asignados. Tenemos pues ahora el equivalente a tres conmutadores diferentes, el azul y el rojo con ocho puertos cada uno y el ‘default’ con el resto. Cuando se realice una comunicación entre dos ordenadores conectados a la misma VLAN se efectuará directamente, en cambio cuando la counicación se realcie entre dos ordenadores situados en VLANs diferentes se hará a través del router,q ue tendrá dos interfaces conectadas cada una a un puerto de una de las VLANs que se pretenden comunicar. Redes

65 Puentes y Conmutadores LAN
Dos conmutadores con dos VLANs Configuración equivalente: A 1 7 8 9 10 16 A1 A2 Conexión A-B ‘roja’ Conexión A-B ‘azul’ B1 B2 Conexión inter-VLANs 1 7 8 9 10 16 En el ejemplo de esta figura se han configurado dos VLANs en dos conmutadores, y se han unido ambos entre sí mediante dos latiguillos interconectando de esta forma las dos VLANs. Además se ha conectado un router a dos puertos de diferentes VLANs en uno de los conmutadores. Cuando dos ordenadores conectados a diferentes VLANs quirean comunicarse deberán hacerlo a través del router. Esto significa que el tráfico entre dos ordenadores conectados a diferentes VLANs en el conmutador A deberá pasar por el conmutador B para llegar al router. En el caso de que todas las interfaces sean de la misma velocidad (por ejemplo 10 Mb/s) el enlace entre ambos conmutadores o entre los conmutadores y el router puede ser el factor limitante en la capacidad de la comunicación. B Redes

66 Configuración de VLANs
Puentes y Conmutadores LAN Configuración de VLANs Cuando se configuran VLANs en un conmutador los puertos de cada VLAN se comportan como un conmutador independiente Si se interconectan dos conmutadores por un puerto solo se comunican las VLANs a las que estos pertenecen Para no tener que establecer un enlace diferente por cada VLAN se pueden configurar puertos ‘trunk’ Redes

67 Puentes y Conmutadores LAN
2 conmutadores, 2 VLANs y un enlace trunk A 1 7 8 9 10 16 Las tramas Ethernet de ambas VLANs (roja y azul) pasan mezcladas por el cable. Se han de etiquetar de alguna forma para que se puedan separar al recibirlas. La forma estándar es 802.1Q Enlace ‘trunk’ 1 7 8 9 10 16 En este caso se ha recurrido al uso de un enlace trunk entre ambos conmutadores. Esto permitiría configurar nuevas VLANs en los equipos sin tener que establecer un enlace entre ellos para cada una. Para que las tramas de diferentes VLANs puedan viajar por el mismo enlace sin perder su identidad es preciso marcarlas de alguna manera antes de enviarlas por el enlace trunk. Esto se consigue con el marcado establecido en el estándar 802.1Q del IEEE, lo cual permite que equipos de diferentes fabricantes interoperen en una red en la que se han configurado VLANs. Conexión inter-VLANs B Redes

68 Puentes y Conmutadores LAN
Etiquetado de tramas según 802.1Q Trama 802.3 Dir. MAC Destino Dir. MAC Origen Ethertype/ Longitud Datos Relleno (opcional) CRC Trama 802.1Q Dir. MAC Destino Dir. MAC Origen X’8100’ Tag Ethertype/ Longitud Datos Relleno (opcional) CRC El Ethertype X’8100’ indica ‘protocolo’ VLAN Pri CFI VLAN Ident. Bits 3 1 12 EL marcado de tramas según el estándar 802.1Q se basa en insertar un campo nuevo en la trama MAC, justo antes del campo Ethertype/longitud. Cuando el valor de dicho campo tiene el valor X’8100’ significa que se trata de una etiqueta 802.1Q de 16 bits de longitud. En ese caso los últimos 12 bits de dicha etiqueta indican la VLAN a la que pertenece la trama. Además la etiqueta 802.1Q contempla un campo de 1 bit para indicar el formato de la dirfección MAC (este campo vale siempre 1 en redes Ethernet) y un cmapo de tres bits para fijar una prioridad de la trama, en un valor que puede oscilar entre 0 y 7. Pri: Prioridad (8 niveles posibles) CFI: Canonical Format Indicator (indica formato de direcciones MAC) VLAN Ident.: Identificador VLAN (máximo 4096 en una misma red) Redes

69 Puentes y Conmutadores LAN
Red de un campus con tres VLANs En muchos casos el equipo central sería un conmutador de nivel 2 y de nivel 3, con lo que el router no haría falta Router con interfaz trunk para la conexión inter-VLANs Enlaces trunk (1000BASE-LX) VLAN gestión VLAN docencia VLAN investigación Enlaces de usuario (10/100BASE-T) Servicio de Informática El uso de conmutadores con soporte de VLANs en una gran red aporta una gran ventaja, ya que es posible modificar por configuración los puertos que se asignan a una u otra VLAN; esto da una gran versatilidad pues evita tener que realizar una asignación estática de puertos a cada LAN. Redes

70 Puentes y Conmutadores LAN
Enlaces Trunk y hosts ‘multihomed’ virtuales Host con soporte 802.1Q y dos interfaces ‘virtuales’. Tiene dos direcciones MAC y dos direcciones de red. Puede ser accedido desde cualquier cliente sin pasar por el router MAC: CC.4DD5 IP: /24 MAC: B.54DA IP: /24 MAC: B.54DB IP: /24 MAC: E3.B7E4 IP: /24 Enlace ‘Trunk’ Estas tramas se marcan según el estándar 802.1Q Una aplicación interesante de los puertos trunk es su uso para la conexión de servidores. En una red con varias VLANs es bastante normal tener servidores que deben ser accedidos desde todas las VLANs. Si estos servidores tienen una única tarjeta de red normalmente se les conecta a un puerto asignado a una VLAN con lo que todos los clientes que no se encuentren en la misma VLAN han de acceder a el a través del router. Utilizando tarjetas cuyos drivers que soporten el etiquetado 802.1Q se pueden configurar varias interfaces virtuales sobre la misma tarjeta física; cada interfaz virtual recibe entonces una dirección MAC diferente y corresponde a una VLAN diferente. A continuación se le asigna a cada interfaz virtual una dirección de la red correspondiente. De esta forma los clientes pueden acceder al servidor directamente, sin pasar por el router. Para que esto se a posible el puerto correspondiente en el conmutador debe configurarse como trunk. MAC: D8.F2A3 IP: /24 Redes

71 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning Tree con VLANs Cuando hay varias VLANs cada una construye su Spanning Tree de forma independiente La segunda conexión no se bloquea pues se trata de una VLAN diferente, no hay bucle X ID 20 Y ID 30 1 4 3 2 1 2 3 4 La tercera conexión bloquea el puerto 3 en Y, pues hay bucle en la VLAN verde La cuarta conexión se bloquea en Y por bucle de la VLAN roja Para ambas VLANs el puente raíz es X. Por tanto es Y quien debe evitar los caminos redundantes hacia X boqueando puertos. A igual costo bloqueará el puerto que tenga un identificador más alto Redes

72 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning Tree con VLANs y enlaces trunk Configuración por defecto 100BASE-TX X ID 20 1 1 Y ID 30 100BASE-TX 2 2 Al producirse el bucle el puerto 2 se desactiva para ambas VLANs VLAN Puerto Costo Prioridad Roja 1 10 128 2 Verde Dado un mismo costo y prioridad se desactiva primero el puerto de número mayor. La prioridad por defecto es 128. Redes

73 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning Tree con VLANs y enlaces trunk Configuración modificada En este caso se bloquea el puerto 1 para ambas VLANs 100BASE-TX X ID 20 1 1 Y ID 30 100BASE-TX 2 2 VLAN Puerto Costo Prioridad Roja 1 10 128 2 127 Verde Modificando la prioridad se puede alterar la elección del spanning tree. Si se le da una prioridad menor al puerto 2 se le sitúa por delante del 1 en la elección del spanning tree. Redes

74 Puentes y Conmutadores LAN
Spanning Tree con VLANs y enlaces trunk Configuración con balanceo de tráfico La VLAN verde tiene prioridad más baja en el puerto 2 por lo que se bloquea el 1 100BASE-TX X ID 20 1 1 Y ID 30 100BASE-TX 2 2 La VLAN roja tiene las prioridades por defecto y por tanto bloquea el puerto 2 Si modificamos la prioridad en una VLAN y a la otra le dejamos los valores por defecto el spanning tree bloqueará un puerto diferente en cada una. VLAN Puerto Costo Prioridad Roja 1 10 128 2 Verde 127 El resultado es que la VLAN roja usa el enlace 1-1 y la verde el 2-2. Se consigue balancear tráfico entre ambos enlaces. Redes

75 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicios Redes

76 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 2 Explicar la diferencia entre unir tres redes Ethernet con un puente o un repetidor. En que caso serían equivalentes ambas soluciones? Redes

77 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 2 Con el puente el tráfico local de cada segmento queda confinado, el rendimiento puede llegar a 30 Mb/s Si todo el tráfico fuera broadcast (o multicast) las dos soluciones serían equivalentes. También serían equivalentes si el puente fuera un ‘buffered repeater’ (sin tabla de direcciones MAC). Redes

78 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3 Se unen tres LANs (X, Y y Z) según ocho configuraciones diferentes. Diga en cada una de ellas si se bloquea la red. Suponga que todos los puentes tienen el Spanning Tree X Z Y r r X Z Y p p X Z Y r p X Z Y p r A: B: C: D: X Y X Y X Y X Y p p r r G: p r H: p r E: F: Z Z Z r Z Redes

79 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso A X Y R R R Z Se produce un bucle La red no funciona Redes

80 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso B X Y Z Un puente se bloquea La red funciona. Redes

81 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso C X Y R R Z El puente se bloquea La red funciona. Redes

82 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso D X Y R Z Un puente se bloquea La red funciona. Redes

83 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso E X Y R R Z No hay bucles La red funciona. Redes

84 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso F X Y Z No hay bucles La red funciona. Redes

85 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso G X Y R Z No hay bucles La red funciona. Redes

86 Puentes y Conmutadores LAN
Ejercicio 3:caso H X Y R R Z El puente se bloquea La red funciona. Redes

87 Puentes y Conmutadores LAN
Problema examen sept. 2003 5 clientes y un servidor conectados a un hub Tráfico total: 1 Mb/s 90% unicast, resto broadcast Solo los clientes generan broadcast El tráfico cliente-servidor es simétrico e igual para todos Indicar el tráfico entrante en cada puerto si el hub se reemplaza por un switch de 6 puertos Decir si el cambio merece la pena. Redes

88 Puentes y Conmutadores LAN
Problema examen sept. 2003 90% de Tráfico unicast = 900 Kb/s. = 180 Kb/s por diálogo unicast. Cada diálogo: 90 Kb/s de cliente y 90 Kb/s de servidor. Tráfico broadcast: 100 Kb/s. Cada cliente genera 20 Kb/s de broadcast. El unicast se envía solo al destinatario. El broadcast se envía a todos los puertos, excepto por el que se recibe. Cada cliente envía: 90 Kb/s unicast y 20 broadcast y recibe: 90 Kb/s unicast y 80 broadcast El servidor envía: 450 de unicast y recibe: 450 unicast y 100 broadcast 90+20 Kb/s 90+20 Kb/s 170 Kb/s 90+80 Kb/s 3 2 90+20 Kb/s 450 Kb/s 4 1 Puerto Entrante Saliente 1 450 Kb/s 550 Kb/s 2 110 Kb/s 170 Kb/s 3 4 5 6 90+80 Kb/s 550 Kb/s 5 6 90+20 Kb/s 90+20 Kb/s 90+80 Kb/s 90+80 Kb/s Redes


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