Tema 6: Redes Locales Virtuales (VLAN)
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- Felipe Segura Belmonte
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1 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido Grado en Ingeniería de Sistemas de Comunicaciones Tema 6: Redes Locales Virtuales (VLAN) Dr. Jose Ignacio Moreno Novella <joseignacio.moreno@uc3m.es>
2 LANs: Concepto de LAN Son redes donde se comparte el mismo dominio de difusión Formadas por uno o más segmentos LAN Dispositivos físicamente conectados mediante cableado, repetidores, hubs, bridges o switches Separadas/Interconectadas mediante el uso de routers Server Client 1 Bridge Client n Router LAN 1 LAN 2 Router Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 2
3 Concepto VLAN VLANs: LANs especiales Los miembros de la LAN están definidos por el administrador de la red: VIRTUAL. Tráfico multicast y broadcast alcanza únicamente miembros de la red. Independiente de situación geográfica y de donde se conecten los miembros. Separadas mediante el uso de routers Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 3
4 Concepto de VLAN Red Física Users Switches Servers Switches Red Lógica Marketing LAN Engineering LAN Manufacturing LAN Routers Router Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 4
5 VLANs VLAN: formación de grupos de trabajo (LANs) independientemente de su posición geográfica que comparten un dominio de colisión. LAN Física LAN Virtual Tipos de VLAN basada en puertos basada en direcciones MAC basada en protocolo nivel 3 basada en aplicaciones Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 5
6 Evolución LANs Tradicionales compartición Segmentación Conmutación VLANs Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 6
7 Evolución (I) Cableados tradicionales: Servidor Hub básico: Hub Cable coaxial Cableado en estrella Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 7
8 Evolución (II) LANs conmutadas: Más ancho de banda: Ethernet duplex FDDI 100VGAnyLAN ATM... LAN switch Cableado en estrella Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 8
9 Evolución (III) Redes virtuales: Router LAN switch Red virtual 1 Red virtual 2 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 9
10 Router + Switch: Evolución (IV) Router LAN switch LAN switch Red virtual 1 Red virtual 2 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 10
11 Evolución (V) Red virtual = Dominio de Broadcast LAN Switch Broadcast VLAN1 Router VLAN2 VLAN1 VLAN2 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 11
12 Escenario Switch Switch LAN A LAN B LAN C Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 12
13 Prestaciones: Ventajas de las VLANs Reduce el envío de tráfico de difusión y multicast a destinos no implicados mediante la construcción de VLANs específicas. Formación de grupos virtuales. Sin necesidad de desplazar a las personas Por tiempo adaptado al grupo Problemas Recursos compartidos: impresoras Servidores vs granjas de servidores Administración 70 % del coste de red se debe a añadir, mover o reconfigurar usuarios en la red. VLANs simplifican este proceso. Necesario establecer una gestión de grupos virtuales. Reducción de costes Seguridad Información crítica sólo es difundida a los usuarios que pueden acceder a ella. Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 13
14 Funcionamiento de las VLANs Marcado explícito origen Marcado implícito Puerto MAC origen IP origen Tipo de protocolo El marcado requiere que los bridges/switches mantengan información de filtrado. Si las VLANs se forman en base a puertos debe mantenerse que puertos pertenecen a que VLAN. Todos los bridges de la red deben tener la misma visión. Una vez que el bridge ha decidido donde debe encaminar la trama, esta se encamina como en el caso de redes LAN tradicionales. Si los dispositivos destinatarios son capaces de manejar tramas marcadas (VLAN-aware), el marcado se mantiene. En caso contrario el bridge elimina el marcado. Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 14
15 Funcionamiento. Difusión Switch VLAN Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 15
16 Funcionamiento. Unicast Interno A B Switch VLAN Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 16
17 Funcionamiento. Traf.entre VLAN A R Switch VLAN C Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 17
18 Tipos de VLANs VLAN de nivel 1: Por puerto Los miembros de la VLAN se especifican en base al puerto en el cual se encuentran conectados a los dispositivos de interconexión. Requiere reconfigurar las VLANs si el usuario se mueve físicamente. Ej: Bridge/Switch VLAN1 1,4,6 VLAN2 0,2,3,5 VLAN3 7,8 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 18
19 Tipos de VLANs VLAN de nivel 2: Por dirección MAC Los miembros de una VLAN dependen de la dirección MAC de las estaciones No requiere reconfiguración si las estaciones se mueven físicamente a puertos distintos Los miembros de la VLAN deben asignarse inicialmente. Problemas si existen decenas o cientos de usuarios Problemas para identifica a terminales que poseen varios direcciones MAC VLAN1 11:22:33:44:55:66 VLAN2 22:33:44:55:66:77 VLAN3 33:44:55::66:77:88 VLAN1 00:22:33:44:55:66 VLAN3 33:44:55::66:77:99 VLAN3 00:11:55::66:77:88 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 20
20 VLAN por dirección MAC switch Virtual LAN 1 Virtual LAN 2 Virtual LAN 4 Virtual LAN 3 Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 21
21 Tipos de VLANs VLANs nivel 2: Por tipo de protocolo Basado en el campo tipo de protocolo del nivel 2 VLANs nivel 3: Direcciones de Subred Basado en la cabecera de nivel 3 No tiene nada que ver con routing la cabecera de nivel 3 se utiliza para mapear la VLAN a la que pertenece. Requiere más retardo debido a procesamiento. VLANS nivel n VLAN1 VLAN2 IP IPX VLAN VLAN Basados en otros niveles. Ej: VLAN para ftp,... Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 22
22 IEEE 802.1q Estándar internacional Define VLANs de nivel 1 y 2 y niveles superiores Compatible con bridges y switches sin capacidad de VLAN. Soporte de medio compartido y LANs conmutadas Soporte de configuración estática y dinámica Otros: CISCO ISL: Inter Link Switch 3COM Virtual LAN Trunking Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 23
23 Tipos de enlaces Enlaces de acceso (usuarios) Los switches aprenden o tienen configurados por gestión a que VLAN pertenece dicho enlace Enlace de interconexión (interswitches) Utilizan un mecanismo de marcado para intercambiar tráfico de VLANs Los switches deben saber que enlaces soportan marcado y cuales no. Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 24
24 Escenario TAG Switch LAN A LAN B LAN C Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 25
25 VLAN Tagging Dest. Addr Src. Addr VLAN Tag Prot. Type First switch adds tag containing VLAN id to all incoming packets Intermediate switches do not recompute the VLAN id Last switch removes tags from all outgoing packets Tag is not swapped at every hop like VC Id or labels End Station Switch Bridged LAN Switch End Station Arquitectura de Redes de Acceso y Medio Compartido. Tema 6: Redes VLAN 26
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