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Tema 3Conmutación en Redes deÁrea LocalSistemas de ConmutaciónitGrado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación3er CursoIngen eríaTelemá icaUGRPablo Ameigeiras Gutiérrez, Pablo Muñoz LuengoDepartamento de Teoría de la Señal, Telemática y ComunicacionesE.T.S. Ingenierías Informática y Telecomunicación – Universidad de GranadaC/ Periodista Daniel Saucedo Aranda, s/n - 18071 – Granada (Spain)Teléfono: 34-958 242306 - Fax: 34-958 243032 - Email: pameigeiras@ugr.es pameigeirasSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezObjetivos2ObjetivosLos objetivos del presente tema son los siguientes:1.Conocer las distintas tecnologías LAN Ethernet2.Conocer fundamentos básicos en Redes de Área LocalEthernet (formato de la trama, dominios de colisión ydifusión, máxima distancia de la red)3.Conocer el papel de los Conmutadores y Puentesprincipales en Redes de Área Local Ethernet4.Conocer la división de las Redes de Área Local Etherneten Redes de Área Local Virtuales5.Conocer el protocolo Spanning Tree Protocol que permiteevitar bucles en Redes de Área Local EthernetSistemas de ConmutaciónV1.2
Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezÍndice de Contenidos31.2.3.4.IntroducciónTecnologías LAN EthernetFundamentos básicos en Redes de Área Local EthernetElementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet1.Repetidores y Concentradores2.Puentes y Conmutadores3.Encaminadores (Routers)5. Virtual LAN6. Spanning Tree ProtocolSistemas de ConmutaciónV1.2Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezBibliografía4K. Clark & K. Hamilton: Cisco LAN Switching, Cisco Press, 2001R. Seifert & J. Edwards: The All-New Switch Book, WileyPublishing, 2008Sistemas de ConmutaciónV1.2
IntroducciónSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez15IntroducciónRedes de Área Local“Es un sistema de comunicación de datos que permite que unnúmero de dispositivos independientes se comuniquendirectamente entre sí dentro de un área geográfica de tamañomoderado y utilizando un canal de comunicación físico conuna velocidad de datos moderada”Las RAL tradicionalmente han estado basadas en el uso detecnología de difusión, pero en los últimos años se hanbasado en tecnología de conmutación.Son redes privadasUna red privada es aquella que es propiedad de una entidadconcreta (una persona, una empresa, una institución, etc.) cuyosmiembros son los únicos beneficiarios del uso de dicha redUna red pública es que es propiedad de una entidad concreta quecobra a terceras personas por el uso de su infraestructura(enlaces, nodos)Sistemas de s de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezAplicaciones de una Red de Área Local6ComunicaciónCompartición de recursos (impresoras, servidores, bases dedatos, scanners, etc.)Cluster de computadoresDiferentes especificaciones IEEE para las distintas tecnologías:802.1 Descripción de la Arquitectura IEEE LAN (Local AreaNetwork)802.2 LLC (Control de Enlace Lógico)802.3 LAN Ethernet802.4 LAN en bus con paso de testigo (Token Bus)802.5 LAN en anillo con paso de testigo (Token Ring)802.11 LAN inalámbricasSistemas de ConmutaciónV1.2
IntroducciónIntroducciónSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez17 Topología:– bus– anillo– estrella– estrella extendida– jerárquica– mallaSistemas de ConmutaciónV1.2Tecnologías LAN EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez28Tecnologías LAN EthernetRedes de Área Local EthernetOrigen de LAN Ethernet (1972) Xerox diseña técnica deacceso al medio compartido para implementar una LAN a1.94Mbps interconectando 100 terminalesDIX (DEC-Intel-Xerox, 1980) describe el primer estándar dered Ethernet a 10 Mbps y topología en bus (10BASE5)popularizando la tecnología Ethernet en todo el mundo.Evolución de la tecnología Ethernet diferentes estándares(velocidad de transmisión, medio de transmisión, máximadistancia, etc).Nombre de los estándar de Ethernet identifican el tipo detransmisión y cable usadoEj: 10BASE5: Transmisión a 10Mbps en banda base con máximadistancia 500mSistemas de ConmutaciónV1.2
Tecnologías LAN Ethernet2Tecnología LAN Ethernet 10Base5Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezSistema 10Base5 (Ethernet original):9Velocidad de transmisión: 10Mbps en banda baseTipo de Cable: coaxial grueso (topología en bus)Las estaciones usan un transceptor que se conecta al coaxial. Deltransceptor parte un cable de pares a la tarjeta de red delordenadorMáximo 100 estaciones por segmentoPosibilidad de usar varios segmentoscon repetidoresSemidúplexSistemas de ConmutaciónV1.2Tecnologías LAN Ethernet2Tecnología LAN Ethernet 10Base2Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezSistema 10Base2 :10Velocidad de transmisión: 10Mbps en banda baseTipo de Cable: coaxial fino (topología en bus)Transceptor interno o externo a la tarjeta de redMáximo 32 estacionesPosibilidad de usar varios segmentos con repetidoresSemidúplexSistemas de ConmutaciónV1.2
Tecnologías LAN Ethernet2Tecnología LAN Ethernet 10BaseTSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezSistema 10BaseT :11Velocidad de transmisión: 10Mbps en banda base (publicado en1990)Tipo de Cable: par trenzado sin apantallamiento (UTP) conconector RJ-45 (máxima distancia 100m)Topología en estrella cada equipo se conecta a unconcentradorMáximo teórico 1024 estaciones (muchas menos en la práctica)Inicialmente semidúplex (posteriormente se añadió operación fulldúplex)Sistemas de ConmutaciónV1.2Tecnologías LAN Ethernet2Tecnología LAN Ethernet 100BaseTSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezSistema 100BaseT (Fast Ethernet) :12Velocidad de transmisión: 100Mbps en banda baseTopología en estrellaTipo de Cable: par trenzado sin apantallamiento (UTP) o conapantallamiento (STP) con conector RJ-45Implementaciones: 100BaseTX 100BaseT4 100BaseT2Semidúplex y full-dúplexTambién implementación sobre fibra monomodo o multimodo(100BASEFX)Sistemas de ConmutaciónV1.2
Tecnologías LAN Ethernet2Tecnología LAN Gigabit EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezSistemas Gigabit Ethernet:13Velocidad de transmisión: 1000Mbps en banda baseTecnología para troncales o para conexiones con servidores a altavelocidadSistemas UTP: 1000BaseT semi-dúplex y full-dúplex, usa los 4 pares Fibra: 1000BaseSX (850nm), 1000BaseLX (1300nm) STP: 1000BaseCX, para interconectar equipos en un mismo rackSistemas de ConmutaciónV1.2Tecnologías LAN EthernetResumen Tecnologías LAN EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez214Sistemas de ConmutaciónV1.2
Fundamentos básicos en Redes de Área Local Ethernet3Trama EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezTrama Ethernet15Incluye en la cabecera la dirección MAC de la estación destino yla origenDirección MAC (o dirección hardware) de 48 bits de adaptadorEthernet identifica de manera única a la estación en la redTípicamente la dirección MAC se expresa en hexadecimal (pej.00-60-97-8F-4F-86)Dado que la red de área local es un medio compartido todaslas estaciones de la red reciben una copia de la tramaCada estación compara la dirección MAC destino de la tramarecibida con la suya propia, y si no coinciden, la descartaSistemas de ConmutaciónV1.2Fundamentos básicos en Redes de Área Local Ethernet3Trama EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezTipos de trama:16Unicast: trama destinada únicamente a una estación.Únicamente la estación cuya dirección MAC coincide con el campode dirección destino de la trama procesa la trama.Broadcast: trama con dirección MAC destino FF-FF-FF-FF-FF-FF.Todas las estaciones procesan la trama (p.ej. ARP).Multicast: trama destinada a un grupo de estaciones. Existe unadirección reservada para tramas multicast (p.ej. Cisco usa 01-000C-CC-CC-CC) que cada estación procesará si la tarjeta estáconfigurada para procesar tramas multicast.Concepto de Colisión:Sistemas de ConmutaciónV1.2
Fundamentos básicos en Redes de Área Local EthernetAcceso Múltiple CSMA/CDSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez317Fundamentos básicos en Redes de Área Local EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez3Slot TimeConcepto de Slot TimeRequisito de diseño: Una estación debe detectar y reportar unacolisión entre los puntos más lejanos de la red antes de que lafuente termine la transmisión de la tramaEl caso peor para detectar y reportar una colisión viene dado porestaciones localizadas en los extremos de la redLa trama de tamaño mínimo es 64BEn una red 10MBps Ethernet, Slot Time 51.2 µs 64B/10MbpsPara diseñar correctamente la red el retardo entre los extremosno debe exceder de Slot Time/2 25.6 µs18Sistemas de ConmutaciónV1.2
Fundamentos básicos en Redes de Área Local Ethernet3Dominios de Colisión y DifusiónSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezConceptos de Dominios de colisión y difusiónLas estaciones de la red compiten por la transmisión de datos enel medio compartido el ancho de banda se divide entre lasestacionesEl tiempo que una estación necesita para acceder al medio estáindeterminado debido a la posibilidad de existencia de colisionesDominio de colisión lo forman el conjunto de estaciones quepueden potencialmente colisionar entre sí al intentar transmitirDominio de difusión: define la extensión de la red por la quese propagan tramas de broadcast Ejemplo: En una red Ethernet con topología en bus existe un únicodominio de colisión y de broadcast19Fundamentos básicos en Redes de Área Local Ethernet3Address Resolution ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezARP (Address Resolution Protocol)20Resuelve direcciones de enlace a partir de direcciones de redSistemas de ConmutaciónV1.2
Fundamentos básicos en Redes de Área Local Ethernet3El mensaje de solicitud ARP se encapsula en una trama dedifusiónCada estación guarda una tabla ARP que contiene el mapeoentre dirección IP y dirección MAC asociadaSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez21Address Resolution ProtocolEjemplo de tabla ARPSistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Repetidores y ConcentradoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezRepetidores y Concentradores (hubs)22Se emplean para extender la distancia de la redActúan únicamente a nivel físicoRegeneran la señal y la envían a la otra líneaUn repetidor tiene únicamente dos puertosUn concentrador es un repetidor multipuertoLa señal se envía de un puerto a todoslos demásSi dos estaciones colisionanel repetidor retransmite la colisiónExtienden el dominio de colisióny el dominio de difusiónLa distancia de la red se puede extendermientras no se viole el Slot TimeSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Repetidores y ConcentradoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezEjemplo ARP con un repetidor23Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4PuentesSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezPuentes (Bridges):24También se emplean para extender la distancia de la redPero a diferencia de los repetidores, filtran o reenvían cadatrama en función de la dirección MAC destinoEl puente únicamente retransmite al otro segmento de la red si laestación a la que va destinada se encuentra en dicho segmentoOperan a nivel de enlace (capa 2 OSI)Cuando una trama se va a reenviar por un segmento, se usaCSMA/CD para acceder al segmento las colisiones no sereenvíanOperación transparente: aunque cada interfaz del puente tiene supropia dirección MAC, estas direcciones no aparecen nunca en lastramas reenviadas por el puenteProceso de auto-aprendizaje de direcciones MACSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4PuentesSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezPuentes (Bridges):25Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4ConmutadoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezConmutadores (Switches)26Es un puente multipuertoCada estación se conecta directamente a un puerto delconmutadorCada estación tiene disponible todo el ancho de bandaSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4La operación de los puentes/conmutadores se basa en 5procesos:Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez27Operación de Puentes/ConmutadoresAprendizaje (Backward learning): el puente aprende lasdirecciones MAC de las estaciones en cada segmento creaciónde tabla de dir. MACInundación: cuando un puente recibe una trama con unadirección MAC destino que no aparece en la tabla de dir. reenvía el paquete a todos los puertos excepto el origenFiltrado: ocurre cuando la estaciones destino y origen seencuentran en el mismo segmento de la redReenvío: consiste en reenviar una trama al segmento de la redindicado por la tabla de dir. MACAging: Al aprender la dirección MAC de una estación, el puenteinicia un temporizador. Cada vez que el puente reenvía o filtrauna trama de dicha estación resetea el temporizador. Si eltemporizador expira, el puente elimina dicha estación de la tabla.Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Operación de Puentes/ConmutadoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezProceso de Aprendizaje de Direcciones MAC en un Conmutador LAN28Recibir paqueteAprender direcciónfuente o refrescartemporizador¿Es una dirección debroadcast, multicasto desconocida?Inundar paquete¿Están el destino yel origen en lamisma interfaz?Filtrar paqueteEnviar el paquete alpuerto correctoSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetEjemplo de Red con DosConmutadoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez429CDEAFE 03FE 01FE 03S2S1FE 04FE 02BFE 01FE 04FE 02DirMACPuertoDirMACPuertoMAC AMAC BMAC CMAC DMAC EMAC FFE 01FE 02FE 03FE 04FE 04FE 04MAC AMAC BMAC CMAC DMAC EMAC FFE 04FE 04FE 04FE 03FE 01FE 02FDesde el punto de vista de S1 las estaciones D, E y F están todas en el mismo segmento, ya quecuando S2 reenvía por FE 04 las tramas de D, E y F la copia es idéntica al original (la dirección MACde origen no se cambia)Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez4Ejemplo de Tabla MAC# show .3D67EthernetPuertos Ethernet 0/1 a Ethernet 0/24(10BASE-T)30Sistemas de 00D0.BABF.B2180000.E87B.9E9BPuerto FastEthernet 0/26(100BASE-FX)Ethernet 0/22Ethernet 0/23Ethernet 0/24FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27FastEthernet 0/27Puerto FastEthernet 0/27(100BASE-TX)V1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Transmisión Semi-Dúplex o Full-DúplexOrdenadorSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezPinOrdenadorSeñalSeñalPin1TD TD 12TD-TD-23RD RD 36RD-RD-6Cable con cruce (crossover)OrdenadorPinConcentrador (Hub)SeñalSeñalPin1TD TD 12TD-TD-23RD RD 36RD-RD-6Cable paralelo (normal)31Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez432Transmisión Semi-DúplexTransmisión con repetidores/concentradores usanCSMA/CD Transmisión Semi-DúplexSi mientras un ordenador transmite (por Tx) recibe algo (porRx) entiende que se ha producido una colisión. En ese casodeja de transmitir y recibir y envía la señal de colisiónAHubTxTxRxRxTxRxCSistemas de ConmutaciónBEl hub se encarga de cruzar el Tx decada ordenador con el Rx de los demás.Los cables son paralelosV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Transmisión full-dúplex se suprime CSMA/CDTransmisión full-dúplex es posible si:Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez33Transmisión Full-DúplexSólo hay dos estaciones en el dominio de colisión (p. ej. hosthost, host-conmutador, conmutador-conmutador)El medio es full-dúplex (todos los habituales hoy en día lo son)Los controladores/transceivers de ambos equipos son capaces defuncionar full-dúplex (todos los habituales hoy en día lo son)Transmisión full-dúplex no es posible con repetidores/concentradoresTransmisión full-dúplex dobla el ancho de banda!Necesidad de añadir control de flujoSistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetTransmisión Semi-Dúplex o Full-DúplexSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez4Funcionamiento CSMA/CD (Half Duplex)Funcionamiento libre de colisiones (Full Duplex)34Sistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Segmentación de LANs conpuentes o conmutadoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez35Segmentación de Redes de Área LocalEthernetPuentes y conmutadores creanun dominio de colisión paracada segmentoEl ancho de banda no se divideentre todos los segmentos dela redCada segmento tiene su propioSlot TimeEl dominio de difusión seextiende más allá de lospuentes/conmutadoresUna gran cantidad de tramasbroadcast o multicast reduciríaen exceso el ancho de bandaSistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4EncaminadoresSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezEncaminadores (Routers)36Al igual que losconcentradores yconmutadores tambiénpermiten para extender ladistancia de la redCrean un dominio de colisióny de difusión para cadasegmentoCada segmento es por tantouna red distintaOperan a nivel de red (capa3 OSI)Implementan algoritmos deencaminamiento y mantienentablas de encaminamientoSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local Ethernet4Tabla de Encaminamiento en un RouterSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezTabla de encaminamiento (capa 3 OSI) en una estación37Tabla de encaminamiento (capa 3 OSI) en un router:Sistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetEjemplo de envío de datagrama IPSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez438Sistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez439Ejemplo de envío de datagrama IPPasos1º: Estación A busca la dir IP destino en su tabla deencaminamiento el datagrama debe ser enviado alsiguiente salto 10.1.1.1 (router R1)2º: Estación A genera la trama Ethernet y encapsula eldatagrama IP2º-2: La estación A busca en su tabla ARP la dirección MACasociada a la dir IP 10.1.1.1 (del router R1)2º-3: La dir. MAC origen es la de la propia Estación A3º: Estación A transmite la trama y llega al conmutador SW14º: El conmutador SW1 reenvía la trama al puertocorrespondiente en función de la dir MAC destino y de sutabla de direcciones MACSistemas de ConmutaciónV1.2Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez440Ejemplo de envío de datagrama IPPasos5º: R1 extrae el datagrama IP encapsulado en la trama Ethernety busca la dir IP destino en su tabla de encaminamiento laestación C está directamente conectada por la interfaz ETH16º: R1 genera una nueva trama Ethernet y encapsula eldatagrama IP6º-2: R1 busca en su tabla ARP la dirección MAC asociada a ladir IP del destino (de la estación C)6º-3: La dir. MAC origen es la del propio R17º: R1 transmite la trama y llega al conmutador SW28º: SW2 reenvía la trama al puerto correspondiente en funciónde la dir MAC destino y de su tabla de direcciones MAC9º: La trama Ethernet llega a la estación C, la cual desencapsulael datagrama IPSistemas de ConmutaciónV1.2
Elementos de Interconexión en Redes de Área Local EthernetEjemplo de ARP con Routers4Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezOperación ARP en Red con Routers41Sistemas de ConmutaciónV1.2Virtual LAN5Virtual LANSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezVirtual LAN (VLAN)42Permiten dividir una única Red deÁrea Local en varias Redes deÁrea Local lógicas de menortamañoCada VLAN corresponde a unúnico dominio de difusiónLos conmutadores intercambiantramas a través de una mismaVLANLa tabla de direcciones MAC en losconmutadores incluyen la VLAN ala que pertenece un puertoLa interconexión entre distintasVLANs se ha de llevar a cabomediante un routerSistemas de ConmutaciónV1.2
Virtual LANVirtual LAN5Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezMapeo de tramas a VLAN43Según el puerto al que se conecta la estaciónSegún la dirección de la estación MACVentajas de la VLAN:Seguridad: la información intercambiada entre estaciones enuna VLAN se aísla del resto de las estaciones en otras VLANsDistribución de tramas de difusión: la introducción de VLANsreduce el número de tramas de difusión y multicast que sedistribuyen a través de un dominio de difusiónUtilización del ancho de banda: Cada vez que un conmutadordesconoce el puerto asociado a una estación inunda la trama atodo el dominio de difusiónMovilidad de los usuarios: añadir, mover o reconfigurarusuarios tiene un coste de administración de la red elevado. ConVLANs se reduce la necesidad de reconfiguración si un usuariocambia su localización física (impresoras, servidores, etc)Sistemas de ConmutaciónV1.2Virtual LANSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez544TroncalesEnlace de acceso aquel que pertenece a una única VLANEnlace troncal transporta tramas de múltiples VLANssobre un único enlaceenlace punto a punto entre varios conmutadores o entreconmutadores y equipos (servidores, routers)Sistemas de ConmutaciónV1.2
Virtual LANTroncales5Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezProtocolo 802.1Q define un etiquetado a la tramaEthernet para identificar la VLAN a la que pertenece en unenlace troncalCampos:45TPID: indica que sigue una trama 802.1QPrioridad: se emplea para priorizar tráficoCFI: toma el valor 0 en EthernetVID: Identificador de VLANSistemas de ConmutaciónV1.2Virtual LAN5LANdocenciaSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezLANgestiónEjemplo de Red sin VLAN46LANinvestigación Router con tres interfaces Etherentpara interconectar las tres LANsCentro deCálculoSistemas de ConmutaciónV1.2
Virtual LANSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez547Ejemplo de Red con VLANsRouter con interfaz trunkpara la conexión inter-VLANsVLANgestiónVLANdocenciaEn muchos casos el equipo centralsería un conmutador de nivel 2 yde nivel 3, con lo que el router noharía faltaEnlaces trunk(1000BASE-LX)VLANinvestigaciónEnlaces deusuario(10/100BASE-T)Centro deCálculoSistemas de ConmutaciónV1.2Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez648Spanning Tree ProtocolCreación de bucles en Redes de Área Local EthernetIntroducir enlaces redundantes crea buclesBucles en redes LAN causan:Los paquetes de difusión circulan por el bucle indefinidamenteCorrupción de la tabla de direcciones MACSistemas de ConmutaciónV1.2
Spanning Tree Protocol6Spanning Tree Protocol (STP): protocolo para eliminarbucles activos en Redes de Área LocalSTP organiza la red según una topología de árbol para cadaVLANSolo un camino posible entre dos nodos (un árbol sin bucles)Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez49Spanning Tree ProtocolRaízSistemas de ConmutaciónV1.2Spanning Tree Protocol6Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezConceptos del STP:50Puente Raíz (Root Bridge): centro lógico de la redPuentes Designados (Designated Bridges): puente responsablede reenviar tráfico desde el Puente Raíz a un enlace determinado.Cada enlace tiene un único Puente DesignadoPuertos Designados (Designated Port): es un puerto de unPuente Designado empleado para reenviar tráfico desde el PuenteRaíz hacia un enlace para el cual dicho puente es el PuenteDesignadoPuerto Raíz (Root Port): es un puerto del Puente Designado queproporciona conectividad hacia el Puente RaízTodos los restantes puertos de un Puente Designado estaráninactivos Es decir, un Puente Designado solo reenvía tráfico desde y hacia susPuertos Raíz y DesignadoSistemas de ConmutaciónV1.2
Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez651Spanning Tree ProtocolSpanning Tree Protocol (STP):hace uso de los siguientesconceptos cuando crea latopología sin bucle:ID del Bridge (BID): 8 bytescompuestos de los siguientessubcampos:6 bytes de dirección MAC delconmutadorPrioridad del bridgeCoste del Camino:el coste de un enlace esinversamente proporcional a suvelocidadSTP configura la topología paraque cada estación sea alcanzabledesde la raíz con el menor costeSistemas de ConmutaciónV1.2Spanning Tree Protocol6Operación del Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezPasos iniciales para la convergencia de STP :1.2.3.Elección del Puente RaízElección de los Puertos RaízElección de los Puertos DesignadosBridge Protocol Data Units (BPDUs): Mensajes periódicos deintercambio de información STP entre puentesCada puente salva una copia de la mejor BPDU transmitida o recibida endicho puerto según la siguiente Secuencia de Decisión STP de CuatroPasos:MenorMenorMenorMenor1.2.3.4.BID Raízcoste del camino al Puente RaízBID del puente transmisorID del puerto transmisorCada vez que un puente recibe una BPDU se compara con la BPDUsalvada para dicho puerto Solo la BPDU más atractiva (según la Secuencia de Decisión STP) se guarda Un puerto deja de transmitir BPDUs si recibe una BPDU más atractiva de la quedicho puerto transmitiría52Sistemas de ConmutaciónV1.2
Spanning Tree Protocol6Operación del Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras GutiérrezElección del Puente Raíz:53Cuando un conmutador se inicia,asume que él es el Puente RaízEl conmutador envía BPDUsindicando el BID del puente queconsidera como raízUn conmutador aprende queexiste otro conmutador raíz sirecibe una BPDU cuyo BID Raíz esmenor que el suyoSistemas de ConmutaciónV1.2Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez654Operación del Spanning Tree ProtocolElección de los PuertosRaíz:Se define el Coste del Caminohacia el Raíz como el costeacumulado hasta el Puente Raíz Los costes STP se añaden cadavez que una BPDU se recibe porun puertoCada puente distinto del PuenteRaíz selecciona un único PuertoRaízEl puerto seleccionado comoPuerto Raíz es aquel con menorCoste del Camino hacia el Raíz(Root Path Cost)Sistemas de ConmutaciónV1.2
Spanning Tree Protocol6Elección de los PuertosDesignados:Sistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez55Operación del Spanning Tree ProtocolCada enlace tiene un únicoPuerto DesignadoEste puerto es el único queenvía y recibe tráfico haciadicho enlace se rompe elbucleEl Puerto Designado se escogebasándose en el menor Costedel Camino hacia el RaízEn caso de empate en el costese recurre a la Secuencia deDecisión STP de Cuatro PasosSistemas de ConmutaciónV1.2Spanning Tree ProtocolSistemas de Conmutación – Ingeniería de Telecomunicación - UGR Pablo Ameigeiras Gutiérrez656Estados del Spanning Tree ProtocolCada Puerto Raíz y Puerto Designado reenvía tráfico, mientrasque los
Dominio de colisión lo forman el conjunto de estaciones que pueden potencialmente colisionar entre sí al intentar transmitir Dominio de difusión: define la extensión de la red por la que se propagan tramas de broadcast Ejemplo: En una red Ethernet con topología en bus existe un único dominio de colisión y de broadcast Fundamentos .
