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
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