Bridge o Puentes
Puentes transparentes
Se denominan así debido a que su presencia y operación es
transparente a los host de la red. Cuando estos son encendidos,
ellos toman conocimiento de la topología de la red mediante el
análisis de la dirección de la fuente contenida en las tramas
entrantes que provienen de todas las redes conectadas al puente.
Bridge o Puentes
Puentes transparentes
Si el puente ve una trama que llega por la línea 1 desde el host A,
este concluye que al host A se puede llegar a través de la red
conectada a la línea 1. Mediante este proceso los puentes
construyen la tabla mostrada en la figura.
Bridge o Puentes
Reglas seguidas por los puentes transparentes
1.- Si la dirección de la fuente y el destino de la trama pertenecen
a la misma red LAN, la trama es descartada.
2.- Si la dirección de la fuente y el destino pertenecen a redes
distintas, la trama es enviada por el puerto del puente que
señala la tabla de asociaciones dirección de destino-puerto
3.- Si la localización del destino es desconocida, la trama es
derramada por los puertos del puente, excepto por el puerto
entrante. Las emisiones de difusión (broadcast) y multi
dirigidas (multicast) son derramadas también de este modo
Bridge o Puentes
Bucles
La duplicidad de rutas se resuelve mediante el uso de
los algoritmos de enrutamiento
Bridge o Puentes
Formato de trama
Los puentes transparentes intercambian mensajes de Configuracion
y mensajes de cambios de topologia: Los mensajes de configuracion
son enviados entre puentes para establecer una topologia de red.
Los mensajes de cambio de topolgia son enviados despues que un
cambio de topologia ha sido detectado, para indicar que el algoritmo
STA debe ser nuevamente aplicado.
Formato del mensaje de configuracion de un puente transparente
Bridge o Puentes
Formato de trama
Identificador del protocol: contiene valor cero
Version: contiene valor cero
Tipo de mensaje: contiene valor cero
Bandera: un campo de 1 octeto, del cual sólo los 2 primeros bits son
usados. El bit de cambio de topología (TC) señala un cambio en este
sentido. El bit de asentimiento de cambio de topología (TCA:topology
change acknoledgment) es colocado para asentir la recepción de un
mensaje de configuración señalado con el bit TC
Bridge o Puentes
Formato de trama
Identificador de puente raíz: Identifica el puente raíz mediante el
listado de sus 2 octetos de prioridad seguidos por su identificado
de 6 octetos.
Costo del trayecto: Contiene el costo del trayecto desde el puente
que emite el mensaje de configuración hasta el puente raíz.
Identificador del puente: Identifica la prioridad y el identificador
del puente emisor del mensaje.
Bridge o Puentes
Formato de trama
Identificador del puerto: Identifica el puerto desde el cual el
mensaje de configuración fue enviado. Este campo permite que
los bucles creados por múltiples puentes conectados sean detectados
y tratados.
Antigüedad del mensaje: Especifica el tiempo transcurrido desde
que el puente raíz emitió el mensaje de configuración sobre el cual
está basado el actual mensaje de configuración.
Bridge o Puentes
Formato de trama
Antigüedad máxima: Indica cuando el actual mensaje de
configuración debiera ser eliminado.
Periodicidad de señal Hello: Proporciona el periodo de tiempo entre
los mensajes de configuración del puente raíz.
Retardo de cambio de estado: Proporciona la longitud del periodo
de tiempo que los puentes pueden esperar antes de pasar a un nuevo
estado después de un cambio de topología de la red. Esto se debe a
que es necesario esperar que todos los puentes realicen su cambio
de topología.
Bridge o Puentes
Formato de trama
Los mensajes de cambio de topología (para indicar que el algoritmo
STA debe ser nuevamente aplicado), consiste sólo de 4 octetos.
Estos incluyen un campo identificador de protocolo, fijado en cero,
un campo de verisón, fijado en cero y un campo de tipo de mensaje
el cual contiene el valor 128.
Conmutadores
La tecnología de conmutación ha emergido como la heredera
evolucionaria de las soluciones de interconexión de redes
basadas en puentes.
Esto se debe a un desempeño superior en cuanto a manejo de
mayores caudales de datos (throughput), densidad de puertas
mas altas, costo mas bajo por puerta, y una mayor flexibilidad
para adecuar sus funcionalidades a los requerimientos de la red.
Conmutadores
Los switching, son dispositivos de la capa de Enlace de Datos
que, al igual que los Bridge, permiten que múltiples segmentos
de red LAN sean interconectados dentro de una sola red mas grande.
Al igual como sucede con los Bridge, los conmutadores reenvían
y derraman tráfico basado en las direcciones MAC.
Los conmutadores se diferencian de los puentes dado que son
significativamente mas rápidos porque conmutan a nivel de
hardware, mientras que los Bridge conmutan a nivel de software.
Los conmutadores, además, pueden interconectar redes LAN con
anchos de banda desiguales.
Conmutadores
Así, una red LAN Ethernet de 10 Mbps y una red LAN Eth de
100 Mbps pueden ser conectadas usando un conmutador.
Los switches pueden también soportar densidades de puertas mas
altas que la de los Bridge.
Incluso, algunos conmutadores pueden soportar conmutación del
tipo matriz de puntos de cruce, reduciendo significativamente la
latencia y los retardos en la red.
Los Bridge soportan sólo conmutación de tráfico basado en store
and forward, almacenamiento y reenvío.
Conmutadores
Además, los conmutadores reducen las colisiones en segmentos
de red porque pueden proporcionar un ancho de banda dedicado
a cada uno de esos segmentos de red.
Existen una gran variedad de conmutadores, incluyendo switches
ATM, conmutadores LAN y varios tipos de switches WAN.
Conmutadores
En la figura se muestra a múltiples redes usando una red vertebral
(Backbone) basada en ATM, en la que se conmutan celdas a alta
velocidad, sobre la cuál se soportan transmisiones de voz, video
y datos.
Backbone ATM
Conmutadores
Los conmutadores LAN son usados para interconectar segmentos
de red LAN, proporcionando comunicación dedicada, libre de
colisiones, lo cuál permite soportar múltiples conversaciones en
forma simultánea.
Estos conmutadores se diseñan para conmutar tramas de datos a
altas velocidades, siendo los más comunes los switch LAN ETH.
Sin embargo, los switch LAN tipo Token Ring y FDDI están
alcanzando una mayor difusión a medida que crece el uso de este
tipo de redes.
Conmutadores
LA figura muestra una interconexión de una red LAN ETH de 10
Mbps con una LAN ETH de 100 Mbps.
Conmutadores
De acuerdo con la Capa OSI en la cual ellos filtran y reenvían o
conmutan las tramas, se pueden subdividir en 3 categorías:
Conmutador LAN de Capa 2:
Es operacionalmente similar a un puente multipuerto pero tiene
una capacidad mucho más alta y soporta nuevas características
como operación Full Duplex.
Estos equipos realizan la conmutación y filtrado basados en la
dirección de Control de Acceso al Medio (MAC), y al igual que
los Bridge, son transparentes a los protocolos de red y a las
aplicaciones de los usuarios.
Conmutadores
Conmutador Lan de Capa 2 con características de Capa 3.
Este puede tomar decisiones de conmutación basándose en mas
información que la dirección de Control de Acceso al Medio de
la Capa 2.
Este conmutador puede incorporar algunas capacidades de control
de tráfico de Capa 3, tales como gestión de tráfico de difusión
y multi-dirigido (multicast), seguridad a través de listas de acceso
y fragmentación IP.
Conmutadores
Conmutador Multicapa:
Este toma decisiones de conmutación y filtrado sobre la base de
las direcciones de la capa de Enlace de Datos OSI (Capa 2) y
Capa de Red OSI (Capa 3).
Este tipo de conmutador decide dinámicamente ya sea conmutar
(Capa 2) o enrutar (Capa 3) el tráfico entrante.
Un switch LAN Multicapa conmuta tramas dentro de un grupo de
trabajo y enruta tramas entre diferentes grupos de trabajo.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Hay algunos objetivos básicos concernientes a comunicaciones de
red LAN que se trata de lograr mediante el uso de la tecnología
de conmutadores LAN:
Incremento de ancho de banda promedio disponible por usuario;
Comunicación simultánea libre de colisiones y
Capacidad de establecer redes virtuales.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Un conmutador LAN es un dispositivo que proporciona una
mayor densidad de puertos a un costo más bajo que los Bridge
tradicionales.
Por esta razón, los Switch LAN pueden usarce en
diseños de red que atienden menos usuarios por segmento,
incrementando el ancho de banda disponible promedio por
usuario.
Esta tendencia se le conoce como microsegmentación.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
La tendencia a la microsegmentación permite crear segmentos
privados o dedicados, es decir, un usuario por segmento.
Cada usuario recibe acceso instantáneo a todo el ancho de banda
y no tiene que competir por ese ancho de banda con otros usuarios.
Como resultado de esto, no ocurren colisiones, lo cuál es un
fenómeno normal en redes de medio compartido que emplean
concentradores.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Una capacidad adicional asociada frecuentemente con los Switch
LAN son las redes virtuales y se refiere a la capacidad de asignar
sistemas a dos o más subredes LAN lógicas, en que cada una
mantiene su ancho de banda completo, sin cambiar físicamente
las conexiones físicas de los sistemas.
Algunos conmutadores permiten crear y reconfigurar redes LAN
lógicas durante su operación usando software de gestión de red.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Principios de la conmutación
En general los switch LAN son similares a los Bridge
transparentes en lo que respecta a funciones tales como
aprender la topología de la red, reenviar las tramas y filtrar
las tramas.
Sin embargo, los conmutadores soportan varias características
nuevas y únicas, tales como comunicaciones dedicada entre
dispositivos, múltiples conversaciones simultáneas, comunicación
full-duplex y adaptación a la tasa del medio de transmisión.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Principios de la conmutación
Los conmutadores LAN pueden ser caracterizados por el método
de reenvío de paquetes que soportan, empleando dos modos de
operación:
Método de conmutación con almacenamiento y reenvío
(Store an forward)
Método de conmutación con matriz de puntos de cruce
(Cross-point o cut-through)
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
En el método store and forward el switch LAN copia las tramas
entrantes completas en sus propias memorias internas de Store
temporal (buffers), realiza un chequeo de errores y calcula el
chequeo de redundancia cíclica (CRC).
La trama es descartada si contiene un error CRC, o si es
anómalamente corta (menor a 64 octetos incluyendo el campo
CRC), o anómalamente larga (mas de 1518 octetos contando el
campo CRC).
Si la trama no contiene error, el switch busca la dirección destino
en su tabla de conmutación, y determina la interfaz de salida.
Luego envía la trama hacia su destino.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Con el método de conmutación de puntos de cruce, el switch LAN
copia sólo la dirección de destino (los 6 primeros octetos que siguen
al preámbulo) en sus buffers internos, omitiendo la realización de
un chequeo de errores.
Luego busca la dirección de destino en su tabla de conmutación,
determina la interfaz de salida, y reenvía la trama hacia su destino.
Un conmutador de puntos de cruce proporciona una latencia o
retardo reducido debido a que empieza a enviar la trama tan pronto
como lee la dirección de destino y determina la interfaz de salida.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
El switch store and forward puede tener una mayor confiabilidad
que uno de puntos de cruce, debido a que puede realizar un chequeo
de errores de cada trama antes que sea enviada.
Algunos switch soportan ambos métodos de operación y permiten
que el administrador de la red elija una u otra forma de operación,
dependiendo de los requerimientos de la red.
En algunos casos un switch puede ser programado para realizar la
conmutación con puntos de cruce en cada puerto hasta que se
alcanza un umbral de error definido por el usuario, momento en que
el switch cambia al método store and forward. Cuando la tasa de
errores desciende bajo ese umbral cambia de método de nuevo.
Conmutadores
Conmutadores de redes de área local LAN
Formas de asignaciónde ancho de banda
Conmutación simétrica:
Proporciona un ancho de banda distribuido uniformemente a cada
puerto.
Conmutación asimétrica:
Proporciona un ancho de banda diferente o desigual entre algunos
puertos.
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