LAN Conmutada

Conceptos de LAN Conmutada

Profesor : Ing. Italo Chinchay Ulloa

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Elementos en capa 2

NICPuente

Switch

Trama Ethernet

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Dominio de ColisiónEs un segmento del cableado de la red que comparte las mismas colisiones. Cada vez que se produzca una colisión dentro de un mismo dominio de colisión, afectará a todos los ordenadores conectados a ese segmento pero no a los ordenadores pertenecientes a otros dominios de colisión.

Los nodos Ethernet utilizan CSMA/CD. Cada nodo debe disputar con otros nodos para acceder al medio compartido o al dominio de colisión. Si dos nodos transmiten al mismo tiempo, se produce una colisión.

Todas las ramas de un hub forman un mismo dominio de colisión (las colisiones se retransmiten por todos los puertos del hub). Pero cada rama de un switch constituye un dominio de colisiones distinto (las colisiones no se retransmiten por los puertos del switch). Animación csma/cd: CCNA3 2.1.1

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Dominio de BroadcastUn dominio de broadcast se refiere al conjunto de dispositivos que reciben una trama de datos de broadcast desde cualquier dispositivo dentro de este conjunto.

Se produce un broadcast cuando el control de acceso al medio destino (MAC destino) se configura en FF-FF-FF-FF-FF-FF. Todos los hosts que reciben una trama de datos de broadcast deben procesarla. Este proceso consume los recursos y el ancho de banda disponible del host. Los dispositivos L2 como los puentes y switches reducen el tamaño de un dominio de colisión. Estos dispositivos no reducen el tamaño del dominio de broadcast. Los routers reducen el tamaño del dominio de colisión y el tamaño del dominio de broadcast en L3.

Animación: CCNA3 2.1.2

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Network Interface Card - NICUna tarjeta de interfaz de red (NIC) se conecta a una motherboard y suministra los puertos para la conexión. Esta tarjeta puede estar diseñada como una tarjeta Ethernet, una tarjeta Token Ring o una tarjeta FDDI.

Las tarjetas de red se comunican con la red a través de conexiones seriales y con el computador a través de conexiones en paralelo. Son las conexiones físicas entre las estaciones de trabajo y la red. Las tarjetas de red requieren una IRQ, una dirección E/S y direcciones de memoria superior para el sistema operativo que se utilice Windows 95/98/NT/2000/XP , Unix, Linux, Mac

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Puente - BridgeUn puente conecta los segmentos de red y debe tomar decisiones inteligentes con respecto a si debe transferir señales al siguiente segmento. Un puente puede mejorar el rendimiento de una red al eliminar el tráfico innecesario y reducir al mínimo las probabilidades de que se produzcan colisiones.

El puente divide el tráfico en segmentos y filtra el tráfico basándose en la estación o en la dirección MAC.

Los puentes a menudo pasan paquetes entre redes que operan bajo distintos protocolos de Capa 2.

Se trabajan dos tipos de puentes:

- Transparentes

- ruta origen

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Switch - conmutadorLa conmutación es una tecnología que alivia la congestión en las LAN Ethernet, reduciendo el tráfico y aumentando el ancho de banda.

switches LAN, a menudo reemplazan a los hubs compartidos y funcionan con infraestructuras de cable existentes, de manera que su instalación puede realizarse con un mínimo de problemas en las redes existentes

Como en el caso de los puentes, los switches conectan segmentos de la LAN, usan una tabla de direcciones MAC para determinar el segmento en el que es necesario transmitir una trama y reducen el tráfico. Los switches operan a velocidades mucho más altas que los puentes y pueden soportar nuevas funcionalidades como, por ejemplo, las LAN virtuales, protocolo STP.

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Ventajas de los Switches• Puente multipuerto • No hay dominio de colisión único• Conmutación (Switching) y filtrado basado en direcciones MAC• Transparente a las capas superiores• Habilita el acceso dedicado• Elimina las colisiones y aumenta la capacidad • Soporta múltiples comunicaciones simultáneas• Aumenta la productividad del usuario

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Dentro del Switch se crean rutas dedicadas entre los hosts del transmisor y del receptor

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Tabla de conmutación

Al leer la información de Capa 2 de dirección MAC destino, los switches pueden realizar transferencias de datos a altas velocidades de forma similar a los puentes. El paquete se envía al puerto de la estación receptora antes de que la totalidad de la trama ingrese al switch. Esto provoca niveles de latencia bajos y una alta tasa de velocidad para el envío de paquetes.

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Segmentado de la LAN

Hay dos motivos fundamentales para dividir una LAN en segmentos:

- El primer motivo es aislar el tráfico entre segmentos, y- Obtener un ancho de banda mayor por usuario, al crear

dominios de colisión más pequeños.

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Latencia de un Switch

La latencia es el tiempo que una trama o paquete tarda en hacer el recorrido desde la estación origen hasta su destino final.

Los usuarios de las aplicaciones basadas en redes experimentan la latencia cuando tienen que esperar varios minutos para obtener acceso a la información almacenada en un centro de datos o cuando un sitio Web tarda varios minutos en cargar el explorador. La latencia consiste en por lo menos tres componentes.

Animación: CCNA3 2.1.2.3

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Control de la Latencia

Al diseñar una red para reducir la latencia, se necesita tener en cuenta la latencia originada por cada dispositivo de la red. Los switches pueden provocar latencia cuando se saturan en una red ocupada

MbpsBW 6,1666

1000 MbpsBW 3,833

6

5000

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Conmutación L2 y L3

L2:Se realiza con SW, en los cuales e crean dominios de colisión y también se pueden crear dominios de broadcast si se crean VLAN.

L3:Se realiza con Routers, estos crean dominios de colisión por cada interfase conectada. También se utilizan SW de L3

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Conmutación Simétrica y Asimétrica

Se recomienda homogenizar la mayor cantidad de puertos a la misma velocidad, de tal modo de llegar a tener conmutación simétrica.

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Buffer de memoria

Un switch Ethernet puede usar una técnica de buffers para almacenar tramas antes de enviarlas. El almacenamiento en buffers también puede utilizarse cuando el puerto destino está ocupado debido a una congestión. El switch almacena la trama hasta el momento en que pueda transmitirse. El empleo de memoria para almacenar datos se denomina almacenamiento en buffers de memoria. El búfer de memoria está integrado al hardware del switch y, además de aumentar la cantidad de memoria disponible, no puede configurarse. Se tienen dos tipos:

Búfer basado en puerto: Las tramas se almacenan en colas conectadas a puertos de entrada específicos. Una trama se transmite al puerto de salida una vez que todas las tramas que están delante de ella en la cola se hayan transmitido con éxito. Es posible que una sola trama retarde la transmisión de todas las tramas almacenadas en la memoria debido al tráfico del puerto de destino. Este retardo se produce aunque las demás tramas se puedan transmitir a puertos destino abiertos.

El búfer compartido:Deposita todas las tramas en un búfer de memoria común que comparten todos los puertos del switch. La cantidad de memoria de búfer que requiere un puerto se asigna de forma dinámica. Las tramas en el búfer se vinculan de forma dinámica al puerto de destino. Esto permite la recepción del paquete por un puerto y la transmisión por otro puerto, sin tener que colocarlo en otra cola.

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Métodos de envía de un SW

Dos métodos:

Almacenamiento y envío:En este tipo de conmutación, cuando el switch recibe la trama, la almacena en los buffers de datos hasta recibir la trama en su totalidad. Durante el proceso de almacenamiento, el switch analiza la trama para buscar información acerca de su destino. En este proceso, el switch también lleva a cabo una verificación de errores utilizando la porción del tráiler de comprobación de redundancia cíclica (CRC, Cyclic Redundancy Check) de la trama de Ethernet.

Corte:En este tipo de conmutación, el switch actúa sobre los datos apenas los recibe, incluso si la transmisión aún no se ha completado. El switch recopila en el búfer sólo la información suficiente de la trama como para leer la dirección MAC de destino y así determinar a qué puerto debe reenviar los datos. La dirección MAC de destino se encuentra en los primeros 6 bytes de la trama después del preámbulo. El switch busca la dirección MAC de destino en su tabla de conmutación, determina el puerto de la interfaz de salida y reenvía la trama a su destino mediante el puerto de switch designado.

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Métodos de envía de un SW

Dos métodos de corte:

Envió rápido:ofrece el más bajo nivel de latencia. La conmutación por envío rápido reenvía el paquete inmediatamente después de leer la dirección de destino. Como la conmutación por envío rápido comienza a reenviar el paquete antes de haberlo recibido en forma completa, es probable que a veces los paquetes se entreguen con errores. Esto ocurre con poca frecuencia y el adaptador de red de destino descarta los paquetes defectuosos en el momento de su recepción.

Libre de fragmentos:El switch almacena los primeros 64 bytes de la trama antes de reenviarla. Este tipo de conmutación puede ser vista como un acuerdo entre la conmutación por almacenamiento y envío y la conmutación por método de corte. El motivo por el cual la conmutación libre de fragmentos almacena sólo los primeros 64 bytes de la trama es que la mayoría de los errores y las colisiones de la red se producen en esos primeros 64 bytes. El modo libre de fragmentos intenta mejorar la conmutación por método de corte llevando a cabo una pequeña verificación de errores en los primeros 64 bytes de la trama a fin de asegurar que no se han producido colisiones antes de reenviar la trama.

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Modos de comunicación de un switch