UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LAS FUERZAS ARMADAS

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LAS FUERZAS ARMADAS INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES REDES DE TELECOMUNICACIONES LABORATORIO DE REDES DE TELECOMUNICACIONES PRÁCTICA # 5 ESTUDIO DE REDES DE ÁREA LOCAL VIRTUALES (VLAN). OBJETIVOS 1.- Conocer las configuraciones básicas de un switch. 2.- Utilizar comandos de configuración y visualización de datos en la IOS de un switch. 3.- Crear y configurar VLAN para la compresión de su funcionamiento en la administración de redes. INTRODUCCION El rendimiento de la red puede ser un factor en la productividad de una organización y su reputación para realizar sus transmisiones en la forma prevista. Una de las tecnologías que contribuyen al excelente rendimiento de la red es la división de los grandes dominios de broadcast en dominios más pequeños con las VLAN. Los dominios de broadcast más pequeños limitan el número de dispositivos que participan en los broadcasts y permiten que los dispositivos se separen en agrupaciones funcionales, como servicios de base de datos para un departamento contable y transferencia de datos a alta velocidad para un departamento de ingeniería. Una de las ventajas de crear redes virtuales, es que los mensajes de difusión se limitan al segmentado asignado previamente, así se evita que se propaguen por toda la red y que todos los sistemas deban procesarlos, lo que en ocasiones consume gran ancho de banda. Además proporcionan seguridad, al segregar servicios que potencialmente se verían vulnerables frente a ataques o intrusos.

2 La capacidad de conmutar el tráfico de usuario final entre puertos del dispositivo ha sido el origen del concepto VLAN. Definir las VLAN en la LAN física permite tener agrupaciones lógicas de segmentos o estaciones de trabajo de usuarios finales, lo que permite que el tráfico específico de esta agrupación, permanezca en esta LAN Virtual, en vez de utilizar ancho de banda en los segmentos de LAN que no están interesados en el tráfico agrupado. REDES DE AREA LOCAL VIRTUALES (VLAN) Las VLAN (Virutal Lan Area Network), básicamente es una cuestión de asociar puertos a otros, para hacer el efecto de establecer una conexión directa entre los equipos conectados a estos. Está basado, solo en la capacidad del modelo a utilizar del Switch. Por ejemplo, en un switch donde se tiene 10 puertos, el máximo de VLAN que se podrían formar llega hasta 5, debido a que se agrupa un mínimo de 2 puertos. Las VLAN es un grupo de sistemas de una red conmutada que funcionan como una subred virtual, y que pueden comunicarse con otras VLAN a través de un router. Sin embargo, la red física sigue siendo conmutada. Los administradores de red crean VLAN indicando las direcciones MAC, de puerto o de IP de los sistemas que van a formar parte de cada una de las subredes. Los mensajes de difusión de una VLAN se limitan a la subred, igual que en una red enrutada. Debido a que las VLAN son independientes de la red física, los sistemas de una red en particular pueden estar ubicados en cualquier parte, y un mismo sistema puede formar parte, incluso, de más de una VLAN. La siguiente imagen muestra de manera básica e intuitiva muestra una VLAN sencilla, donde las tres VLAN están representadas por los colores rojo para VLAN 1, naranjo para VLAN 2 y verde para la última VLAN. Figura 1 Como se aprecia en la imagen anterior, comparten un mismo canal físico pero están segregadas a nivel físico mediante un dispositivo que trabaje en capa 3, como un switch.

3 A pesar del hecho de que todas las computadoras están conectadas por conmutadores, los enrutadores aún son necesarios para la comunicación entre sistemas VLAN diferentes. Las VLAN que se basan exclusivamente en tecnología del nivel 2, como las que utilizan configuración puerto o las direcciones MAC para definir los sistemas miembros, necesitan disponer de un puerto dedicado a una conexión de enrutador. En este tipo de VLAN, el administrador de red selecciona ciertos puertos de conmutación para designar los miembros de una VLAN o crea una lista con las direcciones MAC de las estaciones de trabajo. Debido a ese procedimiento adicional, el enrutamiento es más lento que la conmutación. Esta configuración en particular se conoce a veces como conmuta cuando puedas, enruta cuando no te quede otro remedio, ya que el enrutamiento sólo se utiliza para la comunicación entre las VLAN; todas las comunicaciones dentro de una VLAN son conmutadas. Se trata de una configuración eficiente, en la medida en que la mayor parte del tráfico de red, del 70 al 80 por ciento, es entre sistemas de la misma VLAN. Se maximiza la velocidad de la comunicación dentro de una VLAN a expensas de la comunicación entre las VLAN. Cuando existe mucho tráfico entre sistemas de subredes diferentes, el enrutamiento ralentiza demasiado el proceso y la velocidad de los conmutadores se desaprovecha en gran medida. Ventajas: Algunas ventajas destacables: 1. Transforman de una topología plana segmentada por dirección MAC a una jerarquía plana. 2. La conmutación, aunque más rápida que el encaminamiento, sigue teniendo que ocuparse del problema de las tormentas de difusión o la radiación de la difusión. Cuando intenta mantener un rendimiento máximo de la red, los diseños de conmutación deben minimizar el efecto de difusión. La utilización de VLAN en un diseño de red conmutada ayuda a minimizar el efecto de difusión, pero el resultado es el número de host que se pueden admitir en una VLAN. 3. Mejoran el aislamiento de los dominios de colisión proporcionados por un entorno de conmutación al reenviar el tráfico únicamente dentro de la VLAN. Este tráfico contiene tráfico de difusión y multidifusión en el dominio de puenteado creado por la VLAN. 4. Mejoran la seguridad, dado que las agrupaciones lógicas impiden la comunicación entre VLAN de nivel 2 y exigen un router para la comunicación entre VLAN de nivel 3. La comunicación entre VLAN a través del router permite que un ingeniero de red utilice las características de seguridad del router filtrando los paquetes adecuados para que no lleguen a otras VLAN.

4 5. El agrupar a nivel lógico los usuarios finales de ancho de banda elevado en una VLAN proporciona un rendimiento mejorado para los dispositivos que requieren menos ancho de banda. Esta segregación de usuarios permite que el diseño del rendimiento cumpla los niveles de servicio. 6. La agrupación lógica de usuarios de VLAN permite que tengan lugar los desplazamientos, incorporaciones y cambios que se producen con frecuencia en una red de manera casi dinámica, en vez de esperar a que se altere la infraestructura actual. Tipos de VLAN Según Sackett George (2002), existen 3 tipos de métodos para agrupar dispositivos en conmutadores cuando se definen las VLAN: 1. VLAN basadas en puerto: A la agrupación lógico de las VLAN en base al puerto físico se llama VLAN basada en segmento. Sólo se define una VLAN para un puerto y se dispone de múltiples VLAN para su asignación a un conmutador. El tráfico interno a la VLAN dentro de un concentrador de conmutación se conmuta y debe pasar primero por un router, que es el que encamina el tráfico a la VLAN de destino. Dado que las VLAN basadas en puerto no reconocen el direccionamiento de nivel 3, todas las VLAN que admiten el tráfico de Capa 3, como IP, IPX o AppleTalk, deben estar definidas en la misma red dentro de la misma VLAN. 2. VLAN basadas en protocolo: La utilización de direccionamiento de Capa 3 permite que una VLAN diferencie entre protocolos de red diferentes. Este tipo de VLAN se llama VLAN virtual de subred. La utilización del direccionamiento de Capa 3 como esquema para la definición de VLAN permite que haya más de una VLAN por puerto. 3. Valores definidos por el usuario: Este tipo de VLAN permite que el ingeniero de red diseñe una VLAN en base a cualquier valor de campo de un paquete, lo que supone la máxima flexibilidad junto con un gran nivel de detalle en la definición de VLAN. Las VLAN se pueden definir en base al tipo de servicio que se solicita o se anuncia. Ejemplos: 1. Si se necesitan dos programas para realizar pruebas durante algunos días que impliquen fuertemente una actividad en la red de carga y descarga. Seria una buena idea extender una VLAN temporalmente, para no exceder ni degradar el rendimiento de la red de los otros usuarios normales. 2. En una institución donde agrupe departamentos. Los de finanzas no están interesados en compartir con el departamento de técnico. Lo que no afectaría un abuso de tráfico por alguno de los departamentos.

5 Puertos de switch Los puertos de switch son interfaces de Capa 2 únicamente asociados con un puerto físico. Los puertos de switch se utilizan para manejar la interfaz física y los protocolos asociados de Capa 2. No manejan enrutamiento o puenteo. Los puertos de switch pertenecen a una o más VLAN. Modos de puertos de switch de VLAN Cuando configura una VLAN, debe asignarle un número de ID y le puede dar un nombre si lo desea. El propósito de las implementaciones de la VLAN es asociar con criterio los puertos con las VLAN particulares. Se configura el puerto para enviar una trama a una VLAN específica. Como se mencionó anteriormente, el usuario puede configurar una VLAN en el modo de voz para admitir tráfico de datos y de voz que llega desde un teléfono IP de Cisco. El usuario puede configurar un puerto para que pertenezca a una VLAN mediante la asignación de un modo de membresía que especifique el tipo de tráfico que envía el puerto y las VLAN a las que puede pertenecer. Se puede configurar un puerto para que admita estos tipos de VLAN: VLAN estática: los puertos en un switch se asignan manualmente a una VLAN. Las VLAN estáticas se configuran por medio de la utilización del CLI de Cisco. Esto también se puede llevar a cabo con las aplicaciones de administración de GUI, como el Asistente de red Cisco. Sin embargo, una característica conveniente del CLI es que si asigna una interfaz a una VLAN que no existe, se crea la nueva VLAN para el usuario. VLAN dinámica: este modo no se utiliza ampliamente en las redes de producción y no se investiga en este curso. Sin embargo, es útil saber qué es una VLAN dinámica. La membresía de una VLAN de puerto dinámico se configura utilizando un servidor especial denominado Servidor de política de membresía de VLAN (VMPS). Con el VMPS, asigna puertos de switch a las VLAN basadas en forma dinámica en la dirección MAC de origen del dispositivo conectado al puerto. El beneficio llega cuando traslada un host desde un puerto en un switch en la red hacia un puerto sobre otro switch en la red. El switch asigna en forma dinámica el puerto nuevo a la VLAN adecuada para ese host. VLAN de voz: el puerto está configurado para que esté en modo de voz a fin de que pueda admitir un teléfono 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. Rangos del ID de la VLAN El acceso a las VLAN está dividido en un rango normal o un rango extendido. VLAN de rango normal Se utiliza en redes de pequeños y medianos negocios y empresas.

6 Se identifica mediante un ID de VLAN entre 1 y Los ID de 1002 a 1005 se reservan para las VLAN Token Ring y FDDI. Los ID 1 y 1002 a 1005 se crean automáticamente y no se pueden eliminar. Aprenderá más acerca de VLAN 1 más adelante en este capítulo. Las configuraciones se almacenan dentro de un archivo de datos de la VLAN, denominado vlan.dat. El archivo vlan.dat se encuentra en la memoria flash del switch. El protocolo de enlace troncal de la VLAN (VTP), que ayuda a gestionar las configuraciones de la VLAN entre los switches, sólo puede asimilar las VLAN de rango normal y las almacena en el archivo de base de datos de la VLAN. VLAN de rango extendido Posibilita a los proveedores de servicios que amplíen sus infraestructuras a una cantidad de clientes mayor. Algunas empresas globales podrían ser lo suficientemente grandes como para necesitar los ID de las VLAN de rango extendido. Se identifican mediante un ID de VLAN entre 1006 y Admiten menos características de VLAN que las VLAN de rango normal. Se guardan en el archivo de configuración en ejecución. VTP no aprende las VLAN de rango extendido. 255 VLAN configurables Un switch de Cisco Catalyst 2960 puede admitir hasta 255 VLAN de rango normal y extendido, a pesar de que el número configurado afecta el rendimiento del hardware del switch. Debido a que la red de una empresa puede necesitar un switch con muchos puertos, Cisco ha desarrollado switches a nivel de empresa que se pueden unir o apilar juntos para crear una sola unidad de conmutación que consiste en nueve switches separados. Cada switch por separado puede tener 48 puertos, lo que suma 432 puertos en una sola unidad de conmutación. En este caso, el límite de 255 VLAN por un solo switch podría ser una restricción para algunos clientes de empresas. Etiquetado de trama 802.1Q Recuerde que los switches son dispositivos de capa 2. Sólo utilizan la información del encabezado de trama de Ethernet para enviar paquetes. El encabezado de trama no contiene la información que indique a qué VLAN

7 pertenece la trama. Posteriormente, cuando las tramas de Ethernet se ubican en un enlace troncal, necesitan información adicional sobre las VLAN a las que pertenecen. Esto se logra por medio de la utilización del encabezado de encapsulación 802.1Q. Este encabezado agrega una etiqueta a la trama de Ethernet original y especifica la VLAN a la que pertenece la trama. Descripción general del etiquetado de la trama de la VLAN Antes de explorar los detalles de una trama 802.1Q, es útil comprender lo que hace un switch al enviar una trama a un enlace troncal. Cuando el switch recibe una trama en un puerto configurado en modo de acceso con una VLAN estática, el switch quita la trama e inserta una etiqueta de VLAN, vuelve a calcular la FCS y envía la trama etiquetada a un puerto de enlace troncal. VLAN nativas y enlace troncal 802.1Q Ahora que el usuario sabe más acerca de cómo un switch etiqueta una trama con la VLAN adecuada, es momento de explorar la manera en que la VLAN nativa admite el switch en el manejo de tramas etiquetadas y sin etiquetar que llegan en un puerto de enlace troncal 802.1Q. Tramas etiquetadas en la VLAN nativa Algunos dispositivos que admiten enlaces troncales etiquetan la VLAN nativa como comportamiento predeterminado. El tráfico de control enviado en la VLAN nativa debe estar sin etiquetar. Si un puerto de enlace troncal 802.1Q recibe una trama etiquetada en la VLAN nativa, éste descarta la trama. Como consecuencia, al configurar un puerto de switch en un switch Cisco, es necesario identificar estos dispositivos y configurarlos de manera que no envíen tramas etiquetadas en la VLAN nativa. Los dispositivos de otros proveedores que admiten tramas etiquetadas en la VLAN nativa incluyen: teléfonos IP, servidores, routers y switches que no pertenecen a Cisco. Tramas sin etiquetar en la VLAN nativa Cuando un puerto de enlace troncal de switch Cisco recibe tramas sin etiquetar, éste envía esas tramas a la VLAN nativa. Como debe recordar, la VLAN nativa predeterminada es la VLAN 1. Al configurar un puerto de enlace troncal 802.1Q, se asigna el valor del ID de la VLAN nativa al ID de la VLAN de puerto predeterminado (PVID). Todo el tráfico sin etiquetar que ingresa o sale del puerto 802.1Q se envía en base al valor del PVID. Por ejemplo: si la VLAN 99 se configura como la VLAN nativa, el PVID es 99 y todo el tráfico sin etiquetar se envía a la VLAN 99. Si la VLAN nativa no ha sido configurada nuevamente, el valor de PVID se configura para la VLAN 1.

8 PRE- LABORATORIO NOTA 1: EL PRE-LABORATORIO TIENE LA FINALIDAD DE PREPARAR AL ESTUDIANTE PARA EL QUIZ Y LA PRÁCTICA A SER REALIZADOS EL DÍA QUE LE CORRESPONDA EL LABORATORIO. NOTA 2: LA ACTIVIDAD 1 DEBE SER LLEVADA EN DIGITAL EL DÍA DE LA PRÁCTICA, EN EL FORMATO DE PACKET TRACER (GUARDAR CON EXTENSIÓN *.pkt); LA ACTIVIDAD 2 NO SE ENTREGA. Actividad 1: Realice, en Packet Tracer, el montaje de la figura 2 (se recomienda el uso del switch 2960 de 24 puertos que tiene el Packet Tracer), y configure las estaciones de trabajo (PC) según la tabla 1 ( x se obtiene de la siguiente manera: Se toma el número de C.I. mayor entre los integrantes del grupo, luego x serán los dos últimos dígitos de ese número de C.I.) Máx. 3 personas por grupo). EJEMPLO # de Integrantes # de C.I. Mayor C.I. x = Direcciones IP para las estaciones de trabajo: PC Dirección IP Mascara de Red Gateway Conexión PC (x+10) Fa 0/1 Switch0 PC (x+10) Fa 0/2 Switch0 PC (x+10) Fa 0/3 Switch0 PC (x+11) Fa 0/1 Switch1 PC (x+11) Fa 0/2 Switch1 PC (x+11) Fa 0/3 Switch1 Tabla 1

9 Actividad 2: Investigue los comandos (en negrita) que se muestran a continuación: Se recomienda hacer un cuadro similar a la Tabla #1 Comando Ejemplo Uso vlan número Sw(config)#vlan 100 name nombre Sw(config-vlan)#vlan Creación de Vlan s admin end Tabla #2 COMANDOS BÁSICO PARA SWITCH CISCO Switch>enable Switch#configure terminal Switch(config)#hostname nombre-del-dispositivo S1(config)#enable secret contraseña S1(config)#no ip domain-lookup S1(config)#line console 0 S1(config-line)#password contraseña S1(config-line)#login S1(config-line)#line vty 0 15 S1(config-line)#password contraseña S1(config-line)#login S1(config-line)#exit S1#copy running-config startup-config CREACION DE VLAN Y NOMBRES S1(config)#vlan número-de-la-vlan S1(config-vlan)#name nombre-de-la-vlan S1(config-vlan)#end ASIGNACION DE VLANS EN LOS PUERTOS S1(config)#interface range f0/rango-del-puerto S1(config-if-range)#switchport access vlan número-de-la-vlan ASIGNACION DE IP A CADA VLAN S1(config)#interface vlan numero-de-la-vlan S1 (config-if)#ip address dirección-ip mascara-de-red S1(config-if)#no shutdown ASIGNACION DE GATEWAY DE LA VLAN S1(config)#ip default-gateway dirección-ip-del-gateway

10 EJEMPLO - CREACIÓN DE LA VLAN 99 ASIGNACION DE PUERTOS S1(config)#vlan 99 S1(config-vlan)#name admin S1(config)#interface vlan 99 S1(config-if)#ip address S1(config-if)# exit S1(config)#interface range f0/1-24 S1(config-if-range)#switchport mode access S1(config-if-range)#switchport access vlan 99 Switch#show vlan brief ::Verifica la información de la VLAN Switch# show version :: Muestra la información IOS de Cisco. Switch# show interface fastethernet 0/18 :: Examina la interfaces Fast Ethernet. Switch# show vlan :: Examine la información de la VLAN. Switch# show flash :: Examina la memoria flash Switch#show interface vlan número-vlan : Verifica la configuración de administración de las VLAN s.

11 PRÁCTICA # 5 TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Grupo: Martes Miércoles Fecha: / / 2013 Alumno Apellido Nombre Cédula de Identidad Firma Alumno Total 5 puntos 6 puntos 9 puntos 20 puntos NOTA 1: IMPRIMIR EL TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO Y LLEVARLO AL LABORATORIO EL DÍA CORRESPONDIENTE A LA PRÁCTICA. NOTA 2: Duración del Quiz: 15 minutos - Duración Máxima de la Práctica: 90 minutos - Revisión de lo realizado en la Práctica: 30 minutos. Configuración previa del Packet Tracer: Antes de empezar, hacer clic en Options Preferences; en la pestaña Interface marcar donde dice Always Show Port Labels. Cerrar la ventana. 1.- Abrir el archivo de Packet Tracer realizado en el Pre-Laboratorio, a continuación verifique la comunicación entre las PC que pertenecen a la misma red, con el comando ping. Conmute al modo simulación y observe los protocolos utilizados. Cuales protocolos se usaron y cuáles son sus respectivos nombres? Explique cómo es el recorrido de todos los paquetes enviados en la red por la PC que solicita el ping, hasta la PC destino. Explique cómo es el recorrido de la respuesta a la solicitud ping de la PC destino. Existe comunicación entre todas las PC?, Por qué? Explique claramente su respuesta. Indique cuales PC reciben mensajes de Broadcast y cuáles no?

12 2.- Configuración de Vlan Configure el Switch 0 con los siguientes comandos: Switch>enable Switch#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. (Configuración Básica) Switch(config)#hostname Piso_1 Piso_1(config)#enable secret unefa Piso_1(config)#no ip domain-lookup Piso_1(config)#line con 0 Piso_1(config-line)# password clase Piso_1(config-line)# login Piso_1(config-line)#line vty 0 15 Piso_1(config-line)# password clase Piso_1(config-line)# login (Creación de Vlan s) Piso_1(config)#vlan 10 Piso_1(config-vlan)#name Estudiantes Piso_1(config-vlan)#vlan 20 Piso_1(config-vlan)#name Profesores Piso_1(config-vlan)#vlan 30 Piso_1(config-vlan)#name Personal (Asociando la Interfaz con la Vlan correspondiente) Piso_1(config)#interface FastEthernet0/1 Piso_1(config-if)# switchport mode access Piso_1(config-if)# switchport access vlan 10 Piso_1(config-if)#interface FastEthernet0/2 Piso_1(config-if)# switchport mode access Piso_1(config-if)# switchport access vlan 20 Piso_1(config-if)#interface FastEthernet0/3 Piso_1(config-if)# switchport mode access Piso_1(config-if)# switchport access vlan 30 Piso_1(config-if)#end (Guardando la configuración de la memoria flash a la memoria NVRAM) Piso_1#copy running-config startup-config Configure la conexión troncal para asegurar que por éstas pasarán todas las vlan, utilice los siguientes comandos: Piso_1(config)#interface GigabitEthernet1/1 Piso_1(config-if)#switchport mode trunk Realice de igual forma los pasos anteriores para el Switch 1, teniendo en cuenta que el Switch 1 estará en el Piso_2. Verifique la conexión ahora de todas las PC a través del comando ping. Cuales tienen conexión y cuáles no? Indique cuales PC reciben mensajes de Broadcast y cuáles no? Compare con los resultados obtenidos antes de utilizar VLANs. Conmute al modo simulación, y realice la ejecución del comando ping entre dos maquinas que si se comunican. Describa el recorrido que realizan los paquetes claramente. Existe dominio de difusión?, Por qué? Cuáles son las ventajas de crear una Vlan? Todas las comunicaciones de una Vlan son conmutadas? 3.- Configuración de Vlan Nativa Para poder administrar un Switch de forma remota, agregaremos una PC como se muestra en la figura siguiente:

13 La PC6 tendrá la siguiente configuración: PC Dirección IP Mascara de Red Gateway Conexión PC Fa 0/24 Switch0 Configuración de la Vlan Nativa. En el modo Configuración Global ingresar los siguientes comandos: Piso_1(config)#vlan 99 Piso_1(config-vlan)#name Admin Piso_1(config-vlan)#exit Piso_1(config)#interface vlan99 Piso_1(config-if)#ip address Piso_1(config-if)#no shutdown Piso_1(config-if)#interface g1/1 Piso_1(config-if-range)#switchport native vlan 99 Realice los pasos anteriores para el Swicth 1, tomando en cuenta que las dirección IP será Luego realice la asignación de Vlan nativa al puerto de la PC6, en el modo Configuración Global ingrese los siguientes comandos: Piso_1(config)#interface Fa0/24 Piso_1(config-if)#switchport mode access Piso_1(config-if)#switchport access vlan 99 Ejecute el comando ping, con cada una de las direcciones asignadas a los Switches. Existe comunicación con cada switch? Cuál es el propósito de ésta conexión?

14 INFORME (POST- LABORATORIO) NOTA 1: El INFORME (POST- LABORATORIO) DEBE SER ENTREGADO EN HOJAS BLANCAS TAMAÑO CARTA, A MÁQUINA O A BOLÍGRAFO (TINTA NEGRA) Y CONTENER SU PORTADA CLARAMENTE IDENTIFICADA POR LOS INTEGRANTES DEL GRUPO (MÁXIMO 3 PERSONAS). El informe a ser entregado debe contener: Portada Introducción Desarrollo: debe explicar claramente cada uno de los puntos y experiencias de la práctica. (Sin colocar Marco Teórico). Conclusión Bibliografía (Según Normas de la UPEL)