Conmutador vs. Enrutador
Los Enrutadores más o menos hacen con los paquetes IP lo que los conmutadores hacen con las tramas ethernet
Un enrutador inspecciona la dirección destino del paquete IP y la busca en su tabla de enrutamiento
Algunas diferencias:
Los paquetes IP viajan dentro de las tramas ethernet
Las redes IP se pueden segmentar en subredes
Los conmutadores en general no reconocen protocolo IP, solo tramas Ethernet
Conmutador vs. Enrutador
Los enrutadores no reenvían los broadcasts ethernet, así que:
Los conmutadores reducen el dominio de colisión
Los enrutadores reducen el dominio de broadcast
De importancia cuando se diseñan redes jerárquicas con capacidad de crecer de forma sostenible
Dominios de Tráfico
Enrutador
(Gp:) Conmutador
(Gp:) Concentrador
(Gp:) Concentrador
(Gp:) Conmutador
(Gp:) Concentrador
(Gp:) Concentrador
Dominio de Broadcast
Dominio de Colisión
Dominios de Tráfico
Eliminar los dominios de colisión
Deshágase de los concentradores!
Mantener dominio de broadcast en un umbral de hasta 250 máquinas conectadas simultáneamente
Segmente su red utilizando enrutadores
Pautas de diseño de redes capa 2
Siempre conectar jerárquicamente
Si hay múltiples conmutadores en un edificio, designe uno de ellos como conmutador de agregación
Ubique el conmutador de agregación cerca del punto de entrada al edificio (panel de fibra)
Ubique los conmutadores de acceso cerca de los usuarios (ej. uno por piso)
Recuerde que la longitud máxima para Cat5 es 100 metros
Edificios y subredes
Es común encontrar correspondencia entre edificios y subredes
Conmutar dentro del edifcio
Enrutar entre edificios
Esto dependerá del tamaño de la red
Edificios con pocas máquinas pueden compartir una subred
Edifcios con gran número de máquinas pueden tener distintas subredes (ej. una subred en cada nivel)
Red de Edificio
Minimice el camino entre elementos
(Gp:) ?
(Gp:) ?
Incremente en pequeñas cantidades
Empiece con algo pequeño
conmutador
Usuarios
Enlace de fibra a la capa
de distribución
A medida que la demanda aumente y existan recursos, crezca así:
Conmutador de
agregación
Usuarios
Conmutador
de accesso
Incremente en pequeñas cantidades
Y siga creciendo dentro de la misma jerarquía
(Gp:) Conmutador de Agregación
(Gp:) Usuarios
(Gp:) Conmutador de accesso
(Gp:) Conmutador de accesso
Incremente en pequeñas cantidades
En este punto, puede agregar otro conmutador dorsal redundante
Conmutador de Agregación
Usuarios
Conmutador de Acceso
Conmutador de Acceso
Conmutador de Agregación
.
Incremente en pequeñas cantidades
No encadene equipos
Resista la tentación de hacer esto:
?
Conecte edificios jerárquicamente
?
Bucle (loop) de capa 2
conmutador A
conmutador B
conmutador C
Cuando hay más de un camino entre dos conmutadores
Cuáles son los posibles problemas?
Bucle de capa 2
Si hay más de un camino entre dos conmutadores:
Las tablas de encaminamiento se hacen inestables
Las direcciones MAC de origen arriban intermitentemente desde puertos diferentes
Los conmutadores se reenviarán los broadcasts entre sí
Todo el ancho de banda disponible será utilizado
Los procesadores de los conmutadores no pueden soportar semejante carga de trabajo
Bucle de capa 2
conmutador A
conmutador B
conmutador C
El Nodo 1 envía una trama broadcast (ej. Una petición de ARP)
Nodo 1
Bucle de capa 2
conmutador A
conmutador B
conmutador C
Los conmutadores A, B y C reenvían la trama del nodo 1 a través de todos los puertos
Nodo 1
Bucle de capa 2
conmutador A
conmutador B
conmutador C
Pero reciben sus propios broadcasts de nuevo, y pasan a reenviarlos otra vez!
Los broadcasts se amplifican, creando una tormenta de broadcast
Nodo 1
Bucles buenos
Se pueden aprovechar los bucles!
Los caminos redundantes mejoran la resistencia de la red cuando:
Un conmutador falla
Se cae un enlace
Pero, cómo lograr redundancia sin crear bucles peligrosos entre conmutadores?
Qué es un Spanning Tree
"Dado un grafo conectado y sin dirección, un spanning tree de dicho grafo es un sub-grafo de tipo árbol que conecta todos los vértices".
Un solo grafo puede tener múltiples spanning trees.
Spanning Tree Protocol
Propósito del protocolo:
Identificar un subconjunto de la topología
que esté libre de bucles (árbol) y
que tenga suficiente conectividad para que haya al menos un camino entre cada conmutador y
siempre que sea físicamente posible
Spanning Tree Protocol
Varias versiones:
Traditional Spanning Tree (802.1d)
Rapid Spanning Tree o RSTP (802.1w)
Multiple Spanning Tree o MSTP (802.1s)
Traditional Spanning Tree (802.1d)
Los conmutadores intercambian mensajes que les permiten calcular el Spanning Tree
Estos mensajes se conocen como BPDUs (Bridge Protocol Data Units)
Dos tipos de BPDUs:
Configuración
Topology Change Notification (TCN)
Traditional Spanning Tree (802.1d)
Primer paso:
Decidir la ubicación del punto de referencia: el conmutador raíz (root conmutador)
El proceso de elección se basa en el ID del conmutador, que se compone de:
La prioridad del conmutador: Un valor de dos octetos que es configurable
La dirección MAC: Una dirección única, escrita en hardware, que no se puede cambiar.
Elección del conmutador raíz (802.1d)
Cada conmutador comienza enviando BPDUs con un ID de conmutador raíz igual a su propio ID
Yo soy el conmutador raíz!
Los BPDUs recibidos se analizan para ver si hay un ID de conmutador raíz que sea menor
De ser así, cada conmutador reemplaza el valor del ID del conmutador raíz anunciado con el valor menor
Al cabo de un rato, todos los conmutadores se ponen de acuerdo en quién será el conmutador raíz
Elección del conmutador raíz (802.1d)
conmutador B
conmutador C
conmutador A
32768.0000000000AA
32768.0000000000BB
32768.0000000000CC
Todos los conmutadores tienen la misma prioridad.
Quién será elegido el conmutador raíz?
Selección del puerto raíz (802.1d)
Ahora cada conmutador tiene que determinar dónde se encuentra en relación al conmutador raíz
Cada conmutador determina su Puerto Raíz
La clave es encontrar el puerto con el menor Costo de camino a la raíz
El costo acumulado de todos los enlaces que llevan al conmutador raíz
Selección del puerto raíz (802.1d)
Cada enlace en cada conmutador tiene un costo de camino (path cost)
Inversamente proporcional a la capacidad del enlace
O sea, a mayor capacidad, menor costo
Selección del puerto raíz (802.1d)
El costo del camino a la raíz es la acumulación del costo de camino del puerto más los costos aprendidos de los conmutadores vecinos.
Responde a la pregunta: Cuánto cuesta alcanzar al conmutador raíz a través de este puerto?
Selección del puerto raíz (802.1d)
El conmutador raíz envía BPDUs con un costo de camino a la raíz con valor 0
El conmutador vecino recibe el BPDU y agrega el costo del puerto al costo de camino a la raíz recibido
El conmutador vecino envía BPDUs con el nuevo valor acumulado
Cada vecino subsiguiene continúa la acumulación de la misma manera
Selección del puerto raíz (802.1d)
En cada conmutador, el puerto donde se ha recibido el costo del camino a la raíz menor se designa como el Puerto Raíz
Este es el puerto con el mejor camino al conmutador raíz
Selección del puerto raíz (802.1d)
conmutador B
conmutador C
conmutador A
1
2
1
1
2
2
Costo=19
Costo=19
Costo=19
32768.0000000000AA
32768.0000000000BB
32768.0000000000CC
Cuál es el costo del camino a la raíz en cada puerto?
Cuál es el puerto raíz en cada conmutador?
Selección del puerto raíz (802.1d)
conmutador B
conmutador C
conmutador A
1
2
1
1
2
2
Cost=19
Cost=19
Cost=19
32768.0000000000AA
32768.0000000000BB
32768.0000000000CC
Puerto Raíz
Puerto Raíz
Elección de puertos designados (802.1d)
Bien, hemos seleccionado los puertos raíz, pero aún no hemos solucionado el problema
Los enlaces siguen activos!
Cada segmento de red tiene que tener sólo un conmutador enviando tramas para ese segmento
Cada conmutador tiene que identificar un Puerto designado por enlace
El enlace con el menor costo del camino a la raíz acumulado
Elección de puertos designados (802.1d)
Cuál puerto debe ser el puerto designado en cada segmento?
conmutador B
conmutador C
conmutador A
1
2
1
1
2
2
Cost=19
Cost=19
Cost=19
32768.0000000000AA
32768.0000000000BB
32768.0000000000CC
Elección de puertos designados (802.1d)
Encontrar uno o más puertos en un segmento con costos de camino a la raíz es posible, lo cual resulta en un empate
Todas las decisiones de STP están basadas en la siguiente secuencia de condiciones:
Menor ID de conmutador raíz
Menor costo del camino a la raíz
Menor ID de conmutador origen
Menor ID del puerto origen
Elección de puertos designados (802.1d)
conmutador B
conmutador C
conmutador A
1
2
1
1
2
2
Cost=19
Cost=19
Cost=19
32768.0000000000AA
32768.0000000000BB
32768.0000000000CC
Puerto designado
Puerto designado
Puerto designado
En el enlace B-C, conmutador B tiene el ID menor, por lo que el puerto 2 en conmutador B es el puerto designado
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