Redes LAN conmutadas: conmutador (switch)

Redes lan conmutadas: conmutador (switch)

Un switch es un dispositivo de propósito especial diseñado para resolver problemas de rendimiento de la red, problemas de congestión y embotellamientos. El switch puede agregar mayor ancho de banda, acelerar la salida de tramas, reducir tiempo de espera y actualmente el costo por puerto tiende a bajar (costo económico). Opera generalmente en la capa 2 del modelo OSI4 (también existen de capa 3 y últimamente multicapas), reenvía las tramas en base a la dirección MAC5.

La Tecnología basada en switch denominada también LAN Switching, ofrece métodos eficaces para optimizar sustancialmente el uso del ancho de banda de una red (proporciona gran cantidad de ancho de banda agregado) al asignar un ancho de banda dedicado a cada equipo terminal a diferencia de una red LAN compartida. Reduce los cuellos de botella, además de contar con una velocidad de reenvió de tramas muy elevada (baja latencia6), soporte a conexiones full dúplex, soporte de conexiones 10/100/1000 Mbps. (Megabits por segundo) y con un coste económico muy bajo por puerto del switch.

Si un equipo terminal envía un mensaje a otro de la red mediante el switch, este solo será enviado al equipo receptor y no así a toda la red (como lo hacen los Hubs), evitando colisiones en ese instante con otros equipos7.

Una red 10BaseT8 conmutada con 20 equipos, cuenta con 10Mbps. cada equipo, teniendo entonces una capacidad de tráfico total de 200Mbps. En caso de usar 100BaseT9 se tendría con 20 equipos además de contar con comunicación full dúplex (2000 * 2) una capacidad de 4000Mbps. de rendimiento total (Throughput10), en el mejor de los casos.

ALMACENAR Y ENVIAR (STORE AND FORWARD), la trama completa es recibida en los buffers del switch, se hace una comprobación de redundancia cíclica (CRC) para verificar tramas corruptas, si se encuentra un error la trama es descartada (trama corrupta). También son descartadas las tramas pequeñas (runt, menores a 64 bytes), o las tramas grandes (giant, mayores a 1518 bytes). Si la trama no contiene ningún error se obtiene la dirección MAC destino, buscándola en la tabla de filtrado de direcciones, para ser reenviada. Soporta distintas velocidades en los puertos del switch. 

B. CORTAR Y ENVIAR (CUT-THROUGH), el switch empieza a retransmitir la trama antes de recibirla por completo. Obtiene solo la dirección MAC origen de la trama, esta es buscada en la tabla de filtrado de direcciones, para ser reenviado. No realiza la comprobación de redundancia cíclica, tampoco una verificación de tramas runt ni giant. La latencia del switch es reducida. Es más usado en redes que operan a una misma velocidad.

C. CORTAR Y ENVIAR MODIFICADO (FRAGMENTFREE, CUT-THROUGH MODIFICADO), en vez de tomar como el cut-through solo la dirección MAC (6 bytes), este toma los primeros 64 bytes. Evita tramas runts (resultado de colisiones), desechándolos. No controla tramas giants. 

Es también conocida como `Bus´, es la que conecta todos los puertos del switch internamente (en el switch).

El switch internamente es como una red en miniatura, donde cada puerto se comunica con los demás y maneja mucho tráfico entre ellos. En el switch el ancho de banda interno determina el rendimiento individual de todos sus puertos. Existen 2 arquitecturas utilizadas para su implementación.

a. Bus, es un bus interno de muy alta velocidad (arriba de los 3 Gbps.), pero compartido.

b. Múltiples Buses (Crossbar), la matriz de conmutación es realmente un conmutador o switch.

Redes LAN compartidas

Las redes LAN son aquellas redes LAN que comparten el ancho de banda entre todos sus equipos terminales. En una LAN compartida, los usuarios comparten un único canal de comunicación, de modo que todo el ancho de banda de la red es asignada al equipo emisor de información, quedando el resto de equipos en situación de espera.

Son denominados redes LAN compartidas a aquellas que hacen uso de Hubs, con o sin salida hacia otras redes mediante enrutadores (Reuters) o switches de capa 3 con capacidad de enrutador.

Una red de 10BaseT con 20 equipos cuenta entonces con un aproximado de 0.5 Mbps. (10Mbps. / 20 Equipos) asignado a cada equipo, tomando como caso una red donde equipos terminales desean transmitir datos por la red. La disminución de ancho de banda hace que aplicaciones como por ejemplo multimedia no puedan realizarse de buena manera, además de que con el tiempo ciertas aplicaciones tenderán a hacer uso de una gran parte del ancho de banda llegando a un límite de ancho restringido y notándose claramente el retardo de la comunicación entre equipos emisor y receptor.

Conmutación en redes Ethernet

La conmutación es el proceso por el cual un router o un switch, reciben un paquete por una interfaz y lo reenvían a otra interfaz concreta.

La función más importante que realiza la conmutación Ethernet es la de encapsular los paquetes en el tipo de trama de enlace de datos correcto para el enlace de datos de salida.

Conmutación Ethernet Nivel

Según (mailxmail, 2015)Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel 2 de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. (mailxmail, 2015).

Esto permite que la información dirigida a un dispositivo, vaya desde el puerto origen al puerto destino.

BRIDGE :

– Un Bridge es un dispositivo que interconecta y transfiere tramas entre dos o más segmentos de una LAN.

– Guarda una tabla de direcciones MAC y sus puertos asociados. Así, el puente envía o descarta tramas basándose en las entradas de su tabla.

– Todas las decisiones que toma el puente se basan en direcciones MAC de capa 2, y no afecta al direccionamiento lógico de capa 3

– Un puente dividirá un dominio de Colisión, pero no tiene efecto sobre un dominio lógico o de Brocadas.

SWITCH :

– Es un bridge rápido multipuesto, que en vez de crear 2 dominios de colisión, en cada puerto crea su propio dominio de Colisión.

– Las tramas se envían solo a través del puerto correspondiente. Si no se conoce la dirección destino, la trama se reenvía a través de todos los puertos.

– Cuando el destinatario responde, su dirección origen se agrega a la tabla

SEGMENTACIÓN:

Al ser Ethernet un medio compartido (solo un nodo puede transmitir datos a la vez), cuantos más equipos haya en un segmento de red, más posibilidades hay de que ocurran colisiones.

Por tanto, el hecho de segmentar la red, evita esa retransmisión de colisiones.

Podemos segmentar a nivel de capa 2 (Switch), donde encontramos dominios de Colisión y a nivel de capa 3 (Routers), donde encontramos dominios de Broadcast.

DOMINIO DE COLISIÓN

Según (eltallerdelbit, 2009) dijo que si definimos Dominio de Colisión como el segmento de red física donde pueden ocurrir colisiones entre los equipos conectados a ese segmento de red.

Los dispositivos de capa 1 no dividen los dominios de colisión. (eltallerdelbit, 2009).

Los dispositivos de capa 2 y 3 sí lo hacen.

Ethernet se implementa en capa 1 y capa 2. Sobre todo en la mitad inferior de la capa de enlace de datos, que es conocida como subcapa Control de acceso al medio (Media Access Control, MAC), y la capa física.

La subcapa Control de enlace lógico (Logical Link Control, LLC) sigue siendo relativamente independiente del equipo físico que se utilizará para el proceso de comunicación. (eltallerdelbit, 2009).

DOMINIO DE BROADCAST:

Para comunicarse con todos los Dominios de Colisión, los nodos en la red envían tramas con dirección MAC destino 0xFFFFFFFFFFFF

Esta es una dirección a la que debe responder una NIC.

Esto implica, que al haber dispositivos de capa 2, estos pueden inundar la red con las retransmisiones de Broadcast, formando así una tormenta de Broadcast

Las causas de esto pueden ser equipos, el uso de NetBIOS, el uso de ARP, aplicaciones multicast…

Un dominio de Broadcast es un grupo de dominios de colisión conectados por dispositivos de capa 2 y delimitados por dispositivos de capa 3.

Funcionamiento:

– Se establece una conexión física permanente entre las estaciones durante la comunicación.

– Fases:

? Establecimiento del circuito: realización de llamada, realización de conexiones en los nodos.

? Transferencia de datos: normalmente en ambos sentidos (full-dúplex)

? Desconexión: liberación de recursos

¿Hacia el exterior de la LAN?

• Regla 80-20 (80% del tráfico local a la LAN, 20% a la WAN) se ha invertido en los últimos años • Los límites clásicos de Ethernet LAN óptica: 2km, 1023 nodos, 1 repetidor óptico, están obsoletos

• Hoy en día los límites provienen de: – La necesidad de terminar el tráfico de broadcast – Ofrecer seguridad entre dominios – Límites en el número de MACs que puede soportar un switch

VENTAJAS:

• Agrupar usuarios por departamento, equipo, aplicación… independiente de la ubicación

• Eliminar los límites físicos

• Los routers suministran la comunicación entre las VLANs

DESVENTAJAS

Según (ordenador, s.f.) Dice que Una Desventaja De La Tecnología De Conmutación Es Que Es Más Caro . Interruptores Cuestan Más Que Los Concentradores , Debido Al Nivel De Su Complejidad Y Las Características Que Se Ofrecen . Los Concentradores Son Básicamente Cajas De Conexión Tontas Para Los Cables De Red , Por Lo Que Su Costo Es Menor (ordenador, s.f.) . 

Apoyo Costos 

Otra Desventaja De La Tecnología De Red De Conmutación Es Que Es Más Complejo. Esto Significa Que Usted Tiene Que Tener Una Persona Que Se Entrena En El Equipo , Y Puede Mantener La Red En Funcionamiento En Su Apogeo. Esta Persona También Puede Resolver Problemas De Red Más Rápidamente Que Una Persona Sin Entrenamiento , Pero Cuesta Más Contratar .

Bibliografias

eltallerdelbit. (2009). ethernet-conmutacion. eltallerdelbit.

mailxmail. (2015). redes-lan-conmutadas-conmutador-switch. En /curso-redes-area-local-conmutada (pág. 200).

ordenador. (s.f.). Las-ventajas-y-desventajas-de-una-red-conmutada-. Obtenido de Redes-Locales: http://www.ordenador.online/Redes/Redes-Locales/Las-ventajas-y-desventajas-de-una-red-conmutada-.html

CARRERA: INGENIERÍA EN COMPUTACION Y REDES.

ASIGNATURA: REDES CONMUTADAS

SEMESTRE: SEXTO SEMESTRE

PERIODO ACADÉMICO: MAYO 2017 – SEPTIEMBRE 2017

Autor:

Profesionales En Formación

Sornoza Castro Jeniffer A.

Barreto Casquete Jean Pierre.

Thalya Zadeño Meza.

Lopez Garcia Whalter.