En el ejemplo de la figura, 2 equipos y 1

impresora trabajan contra un servidor.

Aunque cada equipo se conecta al switch

a 100mb, el puerto al que se conecta el

servidor tiene 100Mb/3 = 33.3 Mb para

atender a cada equipo

VLAN Y SWITCHING

Los conmutadores

(switches), son, en cierto

modo, puentes multipuerto.

Aunque operan en la capa

2, los más avanzados tienen

funciones de capa 3 y

adquieren así algunas

características de los

routers.

Un conmutador mantiene,

internamente, una tabla

llamada CAM. La tabla

CAM asocia los puertos físicos con las direcciones MAC de los nodos conectados

a cada puerto. Las direcciones pueden haber sido introducidas manualmente por el

administrador de la red, o pueden haber sido aprendidas por el conmutador en su

continua monitorización de los

paquetes que le llegan por cada

puerto.

Usando esta tabla, y las

direcciones destino de los

paquetes recibidos, el

conmutador determina una

"conexión virtual" y exclusiva desde el puerto fuente al destino,

y transfiere el paquete en función de la misma. Esta conexión virtual entre la

fuente y el destino, se establece exclusivamente para cada paquete enviado.

Además, los conmutadores ofrecen la posibilidad de realizar transferencias

simultáneas entre diferentes pares de puertos, a la velocidad de la red. En

cualquier caso, el número máximo de

transferencias simultáneas que un

conmutador puede realizar, es una de las

características fundamentales para

determinar sus prestaciones reales. Así,

un conmutador de 24 puertos, puede

simultanear 12 "conversaciones", y si

estas son Ethernet (100 Mbps.), su

capacidad total será de 1200 Mbps.

Problemas de rendimiento en los

switches.

Por otro lado, si el trafico se produce desde

varios puertos fuente hacia un único puerto

destino, lo que podría ser el caso de un

servidor y múltiples clientes, el rendimiento

del switch se degrada, porque todo el tráfico

Un ejemplo de aggregated links con 2 cables entre el

switch y el servidor

tiene que pasar por el puerto al que está conectado el servidor.

o Una solución a este problema serían los conmutadores que ofrecen algunos

puertos a mayores velocidades (UPLINK), bien para:

el enlace con servidores

o para la comunicación con otros conmutadores de nivel superior. Así,

algunos switches

tienen puertos de

100Mb y uno o dos

puertos a 1 Gb o que

funcionan con fibra

óptica.

o También se puede optar por

conectar el servidor o

servidores, al conmutador,

simultáneamente por

varios puertos. Para esto

se emplea el protocolo IEEE 802.3ad. Es necesario configurar el switch y

poner varias tarjetas sincronizadas en el servidor. Esta técnica recibe el

nombre de Links agregados en paralelo (Agreggated links) y también

Trunking. De esta manera, por cada link que añadimos al servidor

multiplicamos el ancho de banda al que sirve éste.

PARA SABER MÁS

Prestaciones de los conmutadores:

Ancho de banda puerto a puerto. Las redes Ethernet, a 10 Mbps., son

capaces de transmitir 14.880 paquetes por segundo (PPS), para paquetes de

un tamaño mínimo de 64 bytes. Esta velocidad, que se denomina velocidad

de la red o "velocidad del cable" (wire speed), es la máxima teóricamente

alcanzable, y la que se espera de un swtich. Un conmutador, e incluso un

puente o conmutador que sea capaz de sostener dicha velocidad, en una

conversación entre dos de sus puertos cualesquiera, ofrece las máximas

prestaciones posibles en este sentido. Nos indica que su combinación de

hardware y software es capaz de ser tan eficiente como lo es el propio

cableado en si mismo.

Ancho de banda total. El ancho de banda total es la máxima velocidad a la

que los paquetes pueden ser "movidos" a través del conmutador y por tanto

recibidos y enviados por los puertos del mismo. En un conmutador con 24

puertos Ethernet (10 Mbps.), su ancho de banda total, debe de ser igual a la

suma del máximo número de conexiones virtuales que pueda establecer a la

velocidad de la red (o "velocidad del cable"), es decir, 120 Mbps. (10 Mbps.

x 12 conexiones virtuales).

Latencia. La latencia (latency) es la demora en el tiempo, o retraso, desde la

recepción de los datos en un puerto y su reexpedición al puerto destino. Por

lo general se toma como punto de referencia el primer bit de cada paquete.

La latencia depende fundamentalmente del tiempo requerido por el hardware

y software del conmutador para identificar la dirección destino.

Spanning Tree Protocol

Es un estándar creado por DEC y estandarizado por IEEE como 802.1d para evitar los

bucles o loops. Cuando el número que se van

añadiendo en una instalación es grande y no

se ha tenido cuidado, es muy probable que los

switches de apunten entre sí formando bucles,

como en el ejemplo de la figura.

Esta situación altera el modo de aprendizaje

de direcciones MAC de los switches. STP

administra los switches de la instalación,

inhabilitando las conexiones que forman

bucles y evitando así el problema, de la forma

que se ve en la figura.

STP crea un árbol jerárquico que elimina puertos redundantes y utilizan tramas

multicast para que los diferentes switches se pasen

información de control.

Lo peor que puede suceder cuando dos o más switches

se apuntan enre sí son las llamadas “Broadcast

Storms”, o tormentas de broadcast, en las que los

mensajes broadcast que entran en cada switch se

reenvían a los otros, luego de estos el primero,

formando un circuito cerrado de mensajes, cada vez

mayor, que

degrada

enormemente

el rendimiento

de la red. La

idea del

broadcast storm aparece en la figura adjunta.

PARA SABER MÁS MODOS DE TRABAJO DE LOS SWITCHES

1. Cortar-Continuar. Dado que la dirección destino está en la primera parte del paquete, el

reenvío del mismo puede iniciarse antes incluso de que el paquete entero haya sido recibido por el

conmutador, y en ello se basa el método "cortar-continuar" (cut-through). Es decir, el paquete es

examinado, tan pronto como se ha podido "cortar" la parte donde esta la dirección destino, al

mismo tiempo que se continúa recibiendo el resto del paquete; aunque no haya sido recibido en su

totalidad. La ventaja de este procedimiento es su baja latencia (tiempo desde que entra la trama

hasta que sale), pero tiene por contra, el inconveniente de que, al no ser examinado el paquete en su

totalidad antes de su reexpedición, se pueden propagar errores existentes en el mismo, e incluso

fragmentos de paquetes con colisiones, lo que implicará un "consumo" innecesario del ancho de

banda del segmento receptor, y por tanto una reducción en las prestaciones del conmutador.

2. Almacenar-Transmitir. Cuando se emplea la técnica de almacenar y transmitir (store-

and-forward), el conmutador recibe el paquete completo, la almacena en su memoria interna, y lo

examina por entero antes de decidir si ha de ser transmitido o filtrado. El inconveniente teórico es

que precisan de una memoria para almacenar los paquetes, así como de procesadores y software

más potente para evitar retrasos (disminuir la latencia), lo que supone un coste y complejidad de

diseño mayores. Pero, obviamente, sus prestaciones son mejores al eliminar paquetes erróneos de la

red e incluso permitir filtros mas sofisticados al poder analizarse el paquete completo.

VLAN

Consiste en separar un switch en varios switches virtuales. Cada uno de esos

switches utilizará un conjunto de puertos del switch físico. Tiene las siguientes

características:

En principio cada VLAN tiene un conjunto de puertos exclusivo, y no hay

comunicación posible entre las VLAN.

Cada VLAN es un dominio de broadcast, con las ventajas correspondientes para

la saturación de la red.

Cada VLAN necesitará por lo tanto una tabla CAM independiente.

Ventajas.

Se aprovecha mejor el ancho de banda de la red, aislando aquellos equipos que

trabajan juntos con mucha frecuencia para que no interfieran con el resto. Por

ejemplo, si tenemos 2 servidores que atienden a 3 equipos cada uno, creamos 2

vlan de forma que sus

tráficos respectivos no

interfieran ni

disminuyan el ancho

de banda. También

podríamos asignar 2

puertos de cada vlan a

cada uno de los

servidores,

aumentando el ancho

de banda para el

acceso a éstos.

Al fragmentar un

switch en unidades

más pequeñas,

también se reduce el ancho de banda perdido en broadcasts.

Podemos dividir la red en subredes no visibles entre sí, lo que facilita también la

seguridad.

Un equipo puede moverse por el entorno de la empresa sin que eso altere su

pertenencia a una vlan concreta.

Asignaciones de equipos. Para asignar los diferentes equipos a las vlan de un switch, existen, entre otros, los

siguientes métodos:

Asignaciones de direcciones MAC. Se crea un grupo lógico de direcciones

MAC asociado a cada vlan. Un cambio de ubicación de un equipo, por lo tanto

no afecta a la configuración.

Asignaciones por puertos. Es la más común, y consiste en asignar a cada vlan un

conjunto de puertos.

Asignaciones por máscaras de red. Establece las vlan a partir de una división de

nivel 3 en subredes.

¿Podemos asignar más de un puerto a una VLAN?

En principio, se establece un puerto exclusivo para cada VLAN.

Algunos switches, para facilitar el acceso a Internet soportan puertos

sobrepuestos. Un puerto sobrepuesto pertenece a varias VLAN, por el que

tienen salida al exterior sin que por otra parte, los equipos de éstas puedan

verse entre sí. De esta manera, diferentes equipos de redes distintas tienen un

acceso común a Internet sin que puedan verse entre sí. Una particularidad

semejante en los siwtches DLINK es las VLAN asimétricas, en las que todos

los puertos tienen salida a Internet sin que los equipos de diferentes VLAN

se vean entre sí.

Una segunda técnica consiste en asignar un puerto común a varias VLAN en

2 switches para que se comuniquen a través de él. Se llama trunking.

VLAN asimétricas. En los puertos compartidos se incluyen cosas como: el puerto que

da acceso a Internet, a una impresora compartida, a un servidor, etc.

El modo de funcionamiento es:

1. Activamos la casilla Asymmetric

VLAN.

2. la VLAN 1 contiene todos los puertos.

3. Creamos las otras VLAN incluyendo en

ellas sus puertos y los compartidos.

4. Rellenamos las casillas de los PVID

(las inferiores de la imagen) indicando

a qué VLAN pertenece cada puerto.

Los compartidos siempre a VLAN1

En el ejemplo, se describe la configuración de 3 VLAN que comparten los puertos 1,2 y

3.

Trunking Hemos usado esta palabra con un

fin distinto al que vamos a emplear

ahora: también se llama trunking a

que varias VLAN pasen de un

switch a otro por un solo cable,

llamado trunk.

De esta manera, podemos extender diferentes

VLAN a lo largo de varios switches enlazados por

trunks.

El protocolo que se emplea para realizar esto es el

IEEE802.1Q.

IEEE 802.1Q

Puerto etiquedato (tagged): son los puertos que soportan el trunk, y se usan para

comunicar 2 switches con VLAN.

Por un puerto etiquetado viajan tramas que pertenecen a más de una VLAN.

Se llama así porque al viajar

tramas de diferentes VLAN

es necesario agregar un

identificativo a cada trama

para diferenciar a cuál de las

VLAN pertenece. Está

información se llama etiqueta

y a la técnica etiquetado.

El etiquetado consta de los

campos de la figura.

Cuando un switch reenvía

una trama etiqueda recibida

hacia otro puerto, evalúa si el

puerto destinatario está

también etiquetado. Si no lo está, elimina la etiqueta, y si lo está la deja. Existen otros

estándares, propietarios de CISCO para esta función, que son ISL y VTP. Un estándar

relacionado con la posibilidad de añadir un número de prioridad a las tramas es el

802.1p.