TRANSMISIÓN DE DATOS DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN DE RED

1. TRANSMISIÓN DE DATOS DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN DE RED Ángel Moreno Departamento de Automática Universidad de Alcalá de Henares

2. CONTENIDO • Repetidores (repeaters) • Concentradores (hubs) • Puentes (bridges) • Conmutadores (switches) • Encaminadores (routers)

3. REPETIDORES • Atenuación • Características de los repetidores • Dominio de colisiones • Dominio de difusión

4. REPETIDORES • La señal se atenúa gradualmente con la distancia • Los protocolos del nivel físico y de enlace especifican la longitud máxima y mínima del cable • La atenuación es uno de los factores principales que limitan la longitud máxima • Repetidores: extienden la longitud máxima del cable • Amplifican la señal • No suelen encontrarse aislados • Labor puramente eléctrica • Trabajan en el nivel físico de la red • No filtran los datos que viajan por la red

5. REPETIDORES • Dominio de colisiones • Grupo de ordenadores conectados por una red • Si dos de ellos transmiten simultáneamente, se produce una colisión • Dominio de difusión • Grupo de ordenadores conectados por una o varias redes • Si uno de ellos realiza una transmisión de difusión, llega a todos ellos • Las características del protocolo también limitan la distancia máxima que puede recorrer una señal en un dominio de colisiones

6. CONCENTRADORES • Características • Pasivos • Repetidores • MAU de Token Ring • Inteligentes • Aislados, apilables y modulares

7. CONCENTRADORES • Centro de cableado para una red en estrella • Conecta un conjunto de equipos en un mismo dominio de colisiones • El tráfico que llega a cualquiera de los puertos se propaga a todos los demás • Puertos y hardware diferente en función del medio de red • Puede disponer de LEDs para indicar existencia de dispositivo, tráfico o colisiones • En Token Ring se denomina Unidad de acceso multiestación (MAU)

8. CONCENTRADORES

9. CONCENTRADORES • Concentrador pasivo • Conexiones de cable pasando a los demás puertos todas las señales que entran por cualquiera de ellos • Opera a nivel físico • No amplifica la señal • Concentrador repetidor (repetidor multipuerto) • A veces ajusta la señal en el tiempo • Puede disminuir el rendimiento por el procesamiento • Menor pérdida de paquetes y colisiones • Cada uno de los cables puede tener la longitud máxima • Se pueden conectar en árbol jerárquicamente • Respetando el número máximo por trayecto

10. CONCENTRADORES • MAU de Token Ring • Topología lógica en anillo • El tráfico de entrada se pasa a los puertos por turno • Conmutadores para reconfigurar el anillo • Ring-in, ring-out para extender la red • Concentrador inteligente • Integra posibilidades de administración • SNMP o interfaz HTML • Proporciona información acerca de los concentradores y equipos de la red conectados a ellos • Permite detectar fallos en puertos y equipos

11. CONCENTRADORES • Concentradores aislados • Entre 4 y 16 puertos. Pequeñas redes • Puerto de enlace de subida: sin cruce de cables • Conexiones para red troncal • Concentradores apilables • Mayores posibilidades de expansión • Funcionalmente forman un concentrador mayor • Una única unidad inteligente puede gobernarlos a todos • Concentradores modulares • Chasis para tarjetas con alimentación común • Placa posterior de comunicación • Admiten varias tecnologías simultáneamente

12. PUENTES • Características • Locales • De traducción • Remotos • Transparentes • Algoritmo del árbol de expansión • Encaminamiento en origen

13. PUENTES • Operan a nivel del Enlace de datos • Varias interfaces de red, cada una con su propia MAC • Filtrado de tramas • Operan en modo promiscuo, leyendo todas las direcciones • Si la trama es del mismo segmento la descartan • Si no, la reenvían por el puerto adecuado • Envían los mensajes de difusión por todos los puertos • No reenvían nada hasta recibir toda la trama • Mismo dominio de difusión, distintos dominios de colisiones • Funciones de repetición de un concentrador

14. PUENTES • Locales • Filtrado de paquetes y repetición • Segmentos de red del mismo tipo (sub-nivel MAC) • Ni traducción ni almacenamiento • De traducción • Conecta segmentos con velocidades o protocolos diferentes • Se encapsulan de nuevo a sub-nivel LLC • Mayor complejidad, coste y retardo • No existe un estándar ampliamente aceptado • Remotos • Conecta segmentos de red unidos por WAN • Minimiza el tráfico y adapta velocidades

15. PUENTES • Transparentes: tabla interna puertos - direcciones Nodo 3 Nodo 4 Nodo 5 Nodo 6 RED B RED C RED A Nodo 1 Nodo 2

16. PUENTES • Bucles de puentes • Puentes redundantes por seguridad • Entradas equivocadas en tablas • Tormentas de difusión Nodo 1 RED A Nodo 2 RED B

17. PUENTES • Algoritmo del árbol de expansión • Original de DEC, estándar 802.1d del IEEE • Se asigna un identificador a cada puente • Se asigna un coste de trayecto e identificador por puerto • Puente raíz: aquel de menor valor de identificador • Coste de trayecto raíz • Puente y puerto designado para cada segmento • El resto de puentes del segmento permanece inactivo • Proceso: intercambio de mensajes BPDU • Inicialmente todos asumen que son puente raíz • Según reciben mensajes tomas decisiones • Periódicamente actualizan la información

18. PUENTES • Puentes con encaminamiento en origen • Alternativa a los puentes transparentes en Token Ring • El equipo origen determina la ruta hacia el destino y la incluye en cada trama • Descubrimiento de rutas • Tramas de difusión a todos los anillos • Cada puente añade su indicador de trayecto a la trama • El sistema destino trasmite una respuesta por trama • Cuando llega al origen, selecciona la mejor ruta en función del tiempo, número de saltos o tamaño de trama • Poco eficiente: mensajes de difusión y tablas de encaminamiento en todos los puentes • Puentes transparentes con encaminamiento en origen

19. CONMUTADORES • Características • Aplicaciones • Conmutadores de envío inmediato • Conmutadores de almacenamiento y reenvío • Funcionamiento

20. CONMUTADORES • Puente multipuerto • Cada puerto es un segmento de red independiente • Sólo reenvía el tráfico por el puerto adecuado • Conexión dedicada entre segmentos • Con todo el ancho de banda • Sin congestión ni colisiones • Mayor seguridad al no ver el tráfico de otros segmentos • Operan a Nivel del Enlace de datos • Admiten cualquier protocolo de Nivel de Red • Aprenden la topología de la red

21. CONMUTADORES

22. CONMUTADORES • Conmutadores de envío inmediato • Lee dirección MAC de una trama de entrada • Busca la dirección en su tabla de reenvío • Comienza a transmitir de inmediato • Conmutadores de almacenamiento y reenvío • Almacena una trama completa antes de reenviarla • Comprueba CRC y otras condiciones de rendimiento • Descarta las tramas con errores • Conmutadores mixtos • Almacenamiento y reenvío hasta un umbral de error • Envío inmediato por encima del umbral

23. CONMUTADORES • Funcionamiento • Conmutación de barras cruzadas (conmutación en matriz) • Rejilla de conexiones entrada-salida • Totalmente basado en hardware • Utilización de búferes si la salida está ocupada • Conmutación de memoria compartida • Se almacenan en memoria los datos de entrada • Conmutación con arquitectura de bus • Se reenvía todo el tráfico a través de un bus común • Multiplexación por división en el tiempo para garantizar acceso por igual al bus • Cada puerto posee un búfer individual

24. ENCAMINADORES • Características • Aplicaciones • Funciones • VLAN • Conmutación de Nivel 3

25. ENCAMINADORES • Interconexión de LAN completamente independientes • Operan en el Nivel de Red • Selección inteligente de la mejor ruta de salida • Pueden conectar redes distintas • PDU del Protocolo del Nivel de red • Eliminan la cabecera del protocolo del Nivel de Enlace • Procesan la PDU del protocolo de Nivel de Red • Encapsulan con el protocolo de Nivel de Enlace de datos de la red de salida • Específicos del protocolo de Nivel de Red • El más extendido es IP

26. ENCAMINADORES • Aplicaciones • Básica: conectar redes y pasar tráfico entre ellas • Conexión de dos LAN distantes por medio de una WAN WAN

27. ENCAMINADORES • Aplicaciones • Conexión de muchas LAN a una red troncal • Muchos equipos • Redes distantes • Diferentes medios físicos

28. Internet WAN ENCAMINADORES • Aplicaciones • Combinación de las anteriores: acceso a Internet ISP

29. ENCAMINADORES • Funciones • Evaluar los paquetes que llegan de cualquiera de las redes conectadas y enviarlo hasta su destino a través de otra red • Selecciona la red que proporciona la mejor ruta • Menor número de saltos (hops) • Posee información de las redes conectadas • Tipo de red y protocolos que admite • Tablas de encaminamiento: redes y equipos • Dirección de Nivel de Red (Ej. Dirección IP) • Descarte de paquetes: Tiempo de vida (saltos) • Fragmentación y reensamblado de paquetes

30. ENCAMINADORES • LAN virtual (VLAN) • Grupo de equipos de una red conmutada que funcionan como una subred • Revisten al armazón de la conmutación • Encaminadores para la comunicación entre VLAN distintas • Se crean con las direcciones MAC de los equipos • Puertos dedicados para la conexión a los encaminadores • Encaminamiento más lento que conmutación • “Conmuta siempre que puedas, encamina si no hay alternativa” • Configuración eficiente si, al menos, el 70% - 80% del tráfico es interno a la VLAN

31. ENCAMINADORES • Conmutación de Nivel 3 • También utiliza el concepto de VLAN • Dentro de una VLAN, conmutación • Para VLAN diferentes • Establece la conexión por medio de los encaminadores • Todo el tráfico posterior lo soportan los conmutadores • Los conmutadores de nivel 3 combinan las funcionalidades de encaminador y conmutador en la misma unidad • Mejores prestaciones que un encaminador estándar • Optimizados para LAN y MAN, no para WAN • Tecnología aún no consolidada • Incompatibilidades entre fabricantes • Gran potencial como solución de fututo