Modelo OSI
Conceptos de capa 2 Los protocolos de capa 2 controlan el acceso a un medio común (cobre, fibra óptica, ondas electromagnéticas) Ethernet es el estándar de-facto hoy día Razones: Simple Barato Fabricantes continúan aumentando la velocidad de procesamiento y transmisión
Funciones de Ethernet Identificación de la fuente y el destino Direcciones MAC Detectar y evitar colisiones Escuchar y esperar a que el canal esté libre Si una colisión ocurre, esperar un tiempo aleatorio antes de reintentar Esto se conoce como CSMA-CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Trama Ethernet SFD = Start of Frame Delimiter (Delimitador de inicio de trama) DA = Dirección de destino SA = Dirección de origen CRC = Código de Redundancia Ciclica
Evolución de Topologías Ethernet Bus Todos en el mismo cable coaxial Estrella Un dispositivo central conecta a todos los nodos Primero con concentrdores (tráfico repetido) Luego con conmutadores (tráfico “puenteado”) Se estandarizan los modelos de cableado estructurado
Beneficios de la topología de estrella Es modular: Cables independientes para cada nodo Tráfico independiente en cada cable Se puede agregar una segunda capa de conmutadores para repetir lo anterior Siempre diseñe pensando en modularidad
Concentrador Recibe una trama en un puerto y la repite en todos los demás puertos El dominio de colisión abarca todo el concentrador El tráfico termina en sitios donde no es necesario
concentrador concentrador Cada trama enviada llega a todos los demás nodos. Los concentradores también se llaman “repetidores” porque repiten todo lo que escuchan
Conmutador Aprende la ubicación de cada nodo mirando la dirección origen de cada trama, y construye una tabla de reenvío Reenvía cada trama sólo a través del puerto donde se encuentra el receptor Reduce el dominio de colisión Utiliza el ancho de banda del cable más eficientemente Los nodos no pierden tiempo verificando tramas que no les pertenecen
conmutador conmutador A B Tabla de reenvío
Conmutadores y Broadcast Un conmutador aún tiene que hacer broadcast con algunas tramas: Cuando el destino no se encuentra en la tabla Cuando el destino de la trama es la dirección broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) Cuando el destino de la trama es una dirección multicast Así que… los conmutadores no reducen el dominio de broadcast!
Conmutador vs. Enrutador
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 ?
Preguntas?
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
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN LA VERSIÓN DE DESCARGA