Investigacin Switches

Profesor: Vctor Noel Garca Valencia

Alumno: Marco Antonio Gmez Rivera

Redes Convergentes

Grupo: GITI0281HUB Es un dispositivo que se utiliza como punto de conexin entre los componentes de una red de rea local. De esta manera, mediante la accin del hub se logra que

diversos equipos puedan estar conectados en la misma red. Para lograrlo, est compuesto por varios puertos a partir de los que se distribuye la informacin. As, cuando un paquete de datos ingresa por uno de los puertos, es retransmitido por el resto de los puertos a los otros componentes que integran la red, de forma tal que todas estas terminales puedan compartir archivos, impresoras, etc. Y estn comunicadas continuamente. Tambin es llamado repartidor Multipuerto, existen 3 clases: Pasivo: No necesita energa elctrica. Activo: Necesita alimentacin. Inteligente: Tambin llamados Smart hubs son hubs activos que incluyen microprocesador. Caractersticas: La velocidad con la que funciona es la misma que la que posee el componente ms lento de la red. Esto es as ya que si retransmitiera un paquete de datos a una velocidad mayor de la que posee uno de los componentes que lo recibe, parte del mensaje se perdera. No posee capacidad de almacenamiento. Por lo que cada vez que recibe datos, los retransmite automticamente al resto; incluso aunque ese paquete sea slo para una Terminal, lo retransmite a todos. A veces suele ocurrir que ms de una computadora que integran la red enven un mensaje simultneamente, por lo que en estos casos puede perderse uno de ellos y debe ser retransmitido. Esto es lo que se conoce como colisin de manera que, cuantas ms mquinas hay en una red, ms son las posibilidades de error. En la actualidad, la gran cantidad de colisiones que se producen hacen que el Hub ya no est siendo muy utilizado. Y adems, porque el abaratamiento de los switches y sus mejoras (por ejemplo, capacidad de almacenaje.) hicieron que fuera siendo ms popular.

Son dispositivos de capa 1. Sol regeneran la seal. y la envan mediante broadcast a todos los puertos.

Es un dispositivo de Networking, el cual significa interconexin de estaciones de trabajo, perifricos, terminales y otros dispositivos y y Llamado tambin Concentrador. Representa el centro de red en topologa estrella.

Siendo el Puerto la interfaz de un dispositivo de red: y Es un Repetidor Multipuerto

Algunas de sus Funciones son: Amplifica la seal La propaga de la Red No filtra No determina o conmuta redes Se lo utiliza como punto de concentracin de la red. Otras Caractersticas: Inteligentes: Tienen puertos de consola.

Se pueden programar para administrar el trfico de la red. No Inteligentes: Sin capacidad de realizar ninguna administracin. DESVENTAJAS

El concentrador enva informacin a ordenadores que no estn interesados. A este nivel slo hay un destinatario de la informacin, pero para asegurarse de que la recibe el concentrador enva la informacin a todos los ordenadores que estn conectados a l, as seguro que acierta. Este trfico aadido genera ms probabilidades de colisin. Una colisin se produce cuando un ordenador quiere enviar informacin y emite de forma simultnea con otro ordenador que hace lo mismo. Al chocar los dos mensajes se pierden y es necesario retransmitir. Adems, a medida que aadimos ordenadores a la red tambin aumentan las probabilidades de colisin. Un concentrador funciona a la velocidad del dispositivo ms lento de la red. Si observamos cmo funciona vemos que el concentrador no tiene capacidad de almacenar nada. Por lo tanto si un ordenador que emite a 100 megabit/segundo le trasmitiera a otro de 10 megabit/segundo algo se perdera del mensaje. En el caso del ADSL los routers suelen funcionar a 10 megabit/segundo, si lo conectamos a nuestra red casera, toda la red funcionar a 10 megabit/segundo, aunque nuestras tarjetas sean 10/100 megabit/segundo.

VENTAJAS

Un concentrador es caractersticas.

un dispositivo simple,

esto

influye

en

dos

El precio es ms barato.

Un concentrador casi no aade ningn retardo a los mensajes.

SWITCHES Switch traducido significa interruptor. Se trata de un dispositivo inteligente utilizado en redes de rea local (LAN - Local Area Network), una red local es aquella que cuenta con una interconexin de computadoras relativamente cercanas por medio de cables. La funcin primordial del Switch es unir varias redes entre s, sin examinar la informacin lo que le permite trabajar de manera muy veloz, ya que solo evala la direccin de destino, aunque actualmente se combinan con la tecnologa Router para actuar como filtros y evitar el paso de tramas de datos daadas. Un conmutador/Switch es un dispositivo de propsito especial diseado para resolver problemas de rendimiento de la red, problemas de congestin y embotellamientos. Opera generalmente en la capa 2 del modelo OSI (tambin existen de capa 3 y ltimamente multicapas). Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a travs de cada uno de sus puertos. Por ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el conmutador almacene su direccin MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores o hubs, la informacin dirigida a un dispositivo vaya desde el puerto origen al puerto de destino. Actualmente el Switch compite en el mercado contra el Switch inalmbrico.

Tipos Mtodos de direccionamiento de las tramas utilizadas:

Store-and-Forward: Guardan cada trama en un buffer antes del intercambio de informacin hacia el puerto de salida. Mientras la trama est en el buffer, el conmutador calcula el CRC* y mide el tamao de la misma. Si el CRC

falla, o el tamao es muy pequeo o muy grande la trama es descartada. Si todo se encuentra en orden es encaminada hacia el puerto de salida. Este mtodo asegura operaciones sin error y aumenta la confianza de la red. Pero el tiempo utilizado aade demora al procesamiento.

Cut-Through: Fueron diseados para reducir esta latencia. Esos minimizan el delay leyendo slo los 6 primeros bytes de datos de la trama, que contiene la direccin de destino MAC, e inmediatamente la encaminan. El problema es que no detecta tramas corruptas causadas por colisiones, ni errores de CRC. Existe un segundo tipo de conmutador cutthrough, denominado fragment free, fue proyectado para eliminar este problema. Lee los primeros 64 bytes de cada trama, asegurando que tenga el tamao mnimo, y evitando el encaminamiento de colisiones por la red.

Adaptative Cut-Through: Estos soportan tanto store-and-forward como cutthrough. Cualquiera de los modos puede ser activado por el administrador de la red, o el mismo conmutador, basado en el nmero de tramas con error que pasan por los puertos.

Forma de segmentacin de las sub-redes:

Switches de Capa 2: Son los tradicionales, que funcionan como puentes multipuertos. Su principal finalidad es dividir una LAN en mltiples dominios de colisin. Basan su decisin de envo en la direccin MAC destino que contiene cada trama. Los switches de nivel 2 posibilitan mltiples transmisiones simultneas sin interferir en otras sub-redes.

Switches de Capa 3: Adems de las funciones tradicionales de la capa 2, incorporan algunas funciones de enrutamiento, soportan tambin la definicin de redes virtuales VLAN's sin utilizar un router externo.

Dentro de los Conmutadores Capa 3 tenemos: Paquete-por-Paquete (PacketbyPacket): Es un caso especial de

conmutador Store-and-Forward ya que acta como este.

Layer-3 Cut-through: Examina los primeros campos, determina la direccin de destino (a travs de la informacin de las cabeceras de capa 2 y 3) y, a partir de ese instante, establece una conexin punto a punto (a nivel 2) para conseguir una alta tasa de transferencia de paquetes.

Adems puede funcionar en el modo "Store-and-Forward" o "Cut-Through"

Switches de Capa 4: Bsicamente, incorporan a las funcionalidades de un switch de capa3 la habilidad de implementar la polticas y filtros a partir de informaciones de capa 4 osuperiores, como puertos TCP/UDP, SNMP, FTP, etc.

Caractersticas Generales: Permiten la conexin de distintas redes de rea local (LAN). Se encargan de solamente determinar el destino de los datos "CutThrought". Si tienen la funcin de Bridge integrado, utilizan el modo "Store-AndForward" y por lo tanto se encargan de actuar como filtros analizando los datos. Interconectan las redes por medio de cables. Se les encuentra actualmente con un Hub integrado. Cuentan con varios puertos RJ45 integrados, desde 4, 8, 16, 32 y hasta 52. Permiten la regeneracin de la seal y son compatibles con la mayora de los sistemas operativos de red. Actualmente inalmbricos. compiten contra dispositivos Hub y Router y Switch

El puerto 1 y el que se encuentre debajo de l, regularmente se utilizan para recibir el cable con la seal de red y/o para interconectarse entre s los Switch. Partes de un SHITCH: Internamente cuenta con todos los circuitos electrnicos necesarios para la interconexin de redes, externamente cuenta con las siguientes partes: 1.- Cubierta: se encarga de proteger los circuitos internos y dar esttica al producto. 2.- Indicadores: permiten visualizar la actividad en la red. 3.- Puerto BNC: permite comunicacin con redes TokenRing para cable coaxial. 4.- Panel de puertos RJ45 hembra: permiten la conexin de mltiples terminales por medio de Figura 3. Esquema de partes externas de un Switch cable UTP y conectores RJ45 macho. 5.- Conector DC: recibe la corriente elctrica desde un adaptador AC/DC necesaria para su funcionamiento.

Conectores y Puertos: Los Switch cuentan con el siguiente conector:

Conector

Caractersticas Se trata de un conector que recibe

Imagen

Conector de alimentacin DC

la corriente directa desde un adaptador especial que la transforma desde el enchufe de corriente. Es un conector de para cable coaxial de

BNC (Bayonet Neil-Cocelman)

2 terminales, con velocidad de transmisin de hasta 10 Megabits por segundo (Mbps) Es un conector de 8 terminales, utilizado para interconectar equipos de cmputo,

RJ45 (Registred Jack 45)

permite velocidades de transmisin de 10/100/1000 Megabits por segundo (Mbps) y es el mas utilizado actualmente.

Estndares: Los Switches se encuentran diseados para funcionar con ciertos estndares o protocolos (reglas de comunicacin establecidas), las ms comunes son las siguientes: Velocidad (Megabits por segundo) Se utilizan en todo tipo Ethernet IEEE 802.3 (10BASET) 10 / 100 Mbps de redes basadas en cable en escuelas, hospitales, hogares, etc. Ethernet IEEE 802.3u 100 Mbps / 1000 Gigabit Alta velocidad, soporta

Nombre

Estndar

Caractersticas

(10BASETX)

cableado de hasta 100 m, para cable UTP, soporta HalfDuplex (enva recibe datos, una accin a la vez, utilizando modo Hub) Full Duplex (enva y recibe datos de manera simultnea utilizando modo Switch)

Ventajas: o Agrega mayor ancho de banda. o Acelera la salida de tramas. o Reduce el tiempo de espera. o El conmutador siempre es local. Desventajas: o No consiguen, filtrar difusiones o broadcast, multicats ni tramas cuyo destino an no haya sido incluido en la tabla de direccionamiento. o Para una conexin a internet si el ISP solo nos brinda 1 IP pblica, solo una maquina tendra internet. o Muchos conmutadores existentes en el mercado no son configurables

SWITCHES MULTICAPA

Switch IP de nivel 3 OSI es equivalente al enrutado TCP/IP. En esta capa se encuentra el protocolo IP y es la encargada del enrutamiento y e dirigir los paquetes IP de una red a otra. Normalmente los routers se encuentran en esta capa. El protocolo ARP (AddressResolutionProtocol) es el que se utiliza para asignar direcciones IP a direcciones MAC. La funcin router es incluida en el hardware de los switches. De esta forma se consigue una enorme mejora en el rendimiento comparando un Switch operando a nivel 3 y esta misma funcin realizada por un router normal. Un Switch de nivel 3 puede trabajar amas de 10 veces la velocidad de un router tradicional. Un Switch capa 3 funciona en las mismas capas que el router. Puede realizar tareas de ruteo, la diferencia es que el Switch realiza sus tareas con chips especializados para que el ruteo y switcheo de paquetes se haga lo ms rpido posible (esto se le conoce como wire-speed). Este tipo de switches integran routing y switching para producir altas velocidades (medidas en millones de paquetes por segundo). Esta es una tecnologa nueva (Lippis, 1997) a los cuales los vendedores se refieren muchas veces como: Netflow, tagswitching (Packet, 1998), Fast IP (3Com, 1997), etc. Este nuevo tipo de dispositivos es el resultado de un proceso deevolucin natural de las redes de rea local, ya que, combinan lasfunciones de los switches capa 2 con las capacidades de los routers(3Com, 1997).

Existen dos tipos de switches capa 3:

y y

Packet-by-packet (PPL3). Cut-trough (CTL3).

Packetbypacketrouting

Donde trabajan igual que un router, el Switch puederealizar todas las funciones de un router Standard, enrutando todos lospaqueteshacia su destino. Trabajan con los protocolos Standard de los routers,pudiendo asinteroperar con los otros switches y los routers de la red. Flow-basedrouting

Implementacin basada en el enrutamiento rpido de lospaquetes (cut&throw), procesando solamente la cabecera yenrutando al destino,esto puede tener el inconveniente de que en un medio con colisiones,stas no desaparecern nunca. En ambos tipos de switches, se examinan todos los paquetes y seenvan a sus destinos. La diferencia real entre ellos es el rendimiento.PPL3 enruta todos los paquetes, en tanto que los switches CTL3efectan la entrega de paquetes de una forma un poco distinta, estosswitches investigan el destino del primer paquete en una serie. Una vez que lo conoce, se establece una conexin y el flujo es conmutado encapa 2 (con el consiguiente, rendimiento del switching de capa 2). Funciones:

Procesamiento de rutas: esto incluye construccin y mantenimiento de la tabla de enrutamiento usando RIP y OSPF. Envo de paquetes: una vez que el camino es determinado, los paquetes son enviados a su direccin destino. El TTL (Time-To-Live) es decrementado, las direcciones MAC son resueltas y el checksum IP es calculado. Servicios especiales: traslacin de paquetes, priorizacin, autenticacin, filtros, etc.

Caractersticas Principales:

Compatible con IEEE802.3z, 1000Base-SX y IEEE 802.3ab, 1000Base-T Standard. Ancho de banda mejorado para incrementar el volumen de datos y mejorar la respuesta en las situaciones de cuellos de botella. Capacidad Full-duplex que aporta la duplicacin en la tasa de transferencia de datos. Compatible con entornos Ethernet y Fast Ethernet. Avanzadas funciones de gestin para implementacin de VLAN, Port Trunking, SpanningTree, etc

Ventajas: Aislada de otras redes mediante un cortafuegos o listas de acceso Orientada a las funciones del sistema de la lnea de produccin Filtrado 802.1x y MAC para proteger el acceso Acceso inalmbrico protegido Redundancia plena Puede conectarse a otros segmentos de produccin a travs de VPN o VLAN ROUTERS El router es el primer dispositivo con que trabajaremos que pertenece a la capa de red del modelo OSI, o sea la Capa 3. Al trabajar en la Capa 3 el router puede tomar decisiones basadas en grupos de direcciones de red (las famosas direcciones IP) en contraposicin con las direcciones MAC de Capa 2 individuales. Los routers tambin pueden conectar distintas tecnologas de Capa 2, como por ejemplo Ethernet, Token-ring y FDDI (fibra ptica). Sin embargo, dada su aptitud para enrutar paquetes basndose en la informacin de Capa 3, los routers se han transformado en el ncleo de Internet, ejecutando el protocolo IP.

El propsito de un router es examinar los paquetes entrantes (datos de capa 3), elegir cul es la mejor ruta para ellos a travs de la red y luego enviarlos hacia el puerto de salida adecuado. Los routers son los dispositivos de regulacin de trfico ms importantes en las redes grandes. Permiten que prcticamente cualquier tipo de ordenador se pueda comunicar con otro en cualquier parte del mundo. El smbolo correspondiente al router (observa las flechas que apuntan hacia adentro y hacia fuera) sugiere cules son sus dos propsitos principales: la seleccin de ruta y la transmisin de paquetes hacia la mejor ruta. La figura muestra otro tipo de interfaz de puerto. El tipo de interfaz de puerto que se describe es un puerto Ethernet, que es una conexin LAN. Este router en particular tiene un conector 10BASE-T y un conector AUI para la conexin Ethernet que se utilizaba antes (el alargado de la derecha), ahora son todo tipo RJ como el de la izquierda y si ves la etiqueta de la foto pone 10 base T, luego es a 10 mbs. Router, dispositivo de capa 3

y

Un Router es un dispositivo que permite mover informacin desde una fuente hasta un destino, principalmente en redes de gran tamao.

y

La diferencia entre un router y un bridge consiste en que ambos trabajan en diferentes capas. Aunque parece que hacen lo mismo, primero hay que notar que el router trabaja en la capa de red mientras que el bridge trabaja en la capa de enlace. Esto hace que los dos dispositivos vean aspectos diferentes de la informacin.

y

Un router debe hacer dos cosas, determinar la ruta ptima y transportar la informacin en grupos o paquetes como se les llama, a este proceso se le llama switching en ruteadores pero tiende a ser ms complejo que esta actividad.

CARACTERISTICAS DE LOS ROUTERSy y

Actan en el nivel de red. Puede seleccionar uno de entre varios caminos segn parmetros como retardo de transmisin, congestin, etc.

y y

Estos dispositivos, dependen del protocolo usado. En el nivel de red se controla el tiempo de vida de un paquete, el tiempo requerido para que un paquete vaya de un punto a otro de la internet de redes) har que el tamao mximo de esta sea mayor o menor.

Ventajas de los routers:

Seguridad. Permiten el aislamiento de trfico, y los mecanismos de encaminamiento facilitan el proceso de localizacin de fallos en la red. Flexibilidad. Las redes interconectadas con router no estn limitadas en su topologa, siendo estas redes de mayor extensin y ms complejas que las redes enlazadas con bridge.

Soporte de Protocolos. Son dependientes de los protocolos utilizados, aprovechando de una forma eficiente la informacin de cabecera de los paquetes de red. Relacin Precio / Eficiencia. El coste es superior al de otros dispositivos, en trminos de precio de compra, pero no en trminos de explotacin y mantenimiento para redes de una complejidad mayor. Control de Flujo y Encaminamiento. Utilizan algoritmos de

encaminamiento adaptativos (RIP, OSPF, etc), que gestionan la congestin del trfico con un control de flujo que redirige hacia rutas alternativas menos congestionadas. Desventajas de los routers:

Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges. Necesidad de gestionar el subdireccionamiento en el Nivel de Enlace.

VLAN de Datos.Una VLAN de datos es una VLAN configurada para enviar slo trfico de datos generado por el usuario. Una VLAN podra enviar trfico basado en voz o trfico utilizado para administrar el switch, pero este trfico no sera parte de una VLAN de datos. Es una prctica comn separar el trfico de voz y de administracin del trfico de datos. La importancia de separar los datos del usuario del trfico de voz y del control de administracin del switch se destaca mediante el uso de un trmino especfico para identificar las VLAN que slo pueden enviar datos del usuario: una "VLAN de datos". A veces, a una VLAN de datos se la denomina VLAN de usuario.

El trfico de datos debe asociarse con una VLAN de datos (diferente a la VLAN 1) y el trfico de voz se asocia con una VLAN de voz.

VLAN de Voz.Es fcil apreciar por qu se necesita una VLAN separada para admitir la Voz sobre IP(VoIP). Imagine que est recibiendo una llamada de urgencia y de repente la calidad de la transmisin se distorsiona tanto que no puede comprender lo que est diciendo la persona que llama.

El trfico de VoIP requiere:

Ancho de banda garantizado para asegurar la calidad de la voz Prioridad de la transmisin sobre los tipos de trfico de la red. Capacidad para ser enrutado en reas congestionadas de la red. Demora de menos de 150 milisegundos (ms) a travs de la red

Para cumplir estos requerimientos, se debe disear la red completa para que admita VoIP. Los detalles sobre cmo configurar una red para que admita VoIP estn ms all del alcance del curso, pero es til resumir cmo una VLAN de voz funciona entre un switch, un telfono IP de Cisco y una computadora.

La funcin de la VLAN de voz permite que los puertos de switch enven el trfico de voz IP desde un telfono IP. Cuando se conecta el switch a un telfono IP, el switch enva mensajes que indican al telfono IP conectado que enve el trfico de voz etiquetado con el ID 150 de VLAN de voz. El trfico de la PC conectada al telfono IP pasa por el telfono IP sin etiquetar. Cuando se configur el puerto del switch con una VLAN de voz, el enlace entre el switch y el telfono IP funciona como un enlace troncal para enviar tanto el trfico de voz etiquetado como el trfico de datos no etiquetado.

VLAN de voz: el puerto est configurado para que est en modo de voz a fin de que pueda admitir un telfono IP conectado al mismo. Antes de que configure una VLAN de voz en el puerto, primero debe configurar una VLAN para voz y una VLAN para datos.