Modulo 3: Switching y Redes LAN

Transcripción

1 Modulo 3: Switching y Redes LAN

2 Índice 1. Métodos de Acceso 2. Formato de Frame Genérico 3. Topologías 4. Tecnología Ethernet 802.x 5. STP. Spanning Tree Protocol 6. VLANs. Virtual LANs 7. VTP. Virtual Trunk Protocol Jorge Sandoval 2

3 Métodos de Acceso Jorge Sandoval 3

4 METODOS DE ACCESO Contención Ethernet (CSMA/CD) Token Passing 802.4, y FDDI Polling 100VGAnyLan Jorge Sandoval 4

5 Métodos de Acceso CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access Collision Detection 1. Si el medio está libre hablo. 2. Si está ocupado hasta que esté libre 3. Si hay colisión espero tiempo aleatorio y reintento(algoritmo Backoff) Jorge Sandoval 5

6 Métodos de Acceso (cont) TOKEN PASSING Uso de Token 1. Espero que me llegue el token para hablar. 2. Envio un paquete y entrego el token 3. Para enviar otro paquete debo esperar el token. Jorge Sandoval 6

7 Formato Frame Genérico Jorge Sandoval 7

8 Formato Frame Genérico Destination Address Source Address Type Length I n f o CRC Destination & Source Address. Direccionamiento de los dispositivos que se comunicarán. Type / Length. Tipo de protocolo que se encapsula o largo total del paquete CRC. Cyclical Redundancy Check Jorge Sandoval 8

9 Topologías de Red Jorge Sandoval 9

10 Topologías de Red BUS ANILLO ESTRELLA ÁRBOL Jorge Sandoval 10

11 Tecnología Ethernet 802.x Jorge Sandoval 11

12 ETHERNET Tecnología basada en el sistema Aloha utilizado para interconectar dispositivos dentro de una misma LAN Jorge Sandoval 12

13 Comparación con Modelo OSI Data Link Layer LLC Sublayer MAC Sublayer Physical Layer Ethernet Ethernet Logical Link Control IEEE Token Passing Bus Token Ring Fast Ethernet 802.u FDDI 802.u Jorge Sandoval 13

14 Logical Link Control IEEE Jorge Sandoval 14

15 Características La IEEE decidió dividir en 2 la capa de Enlace: MAC: Medium Access Control LLC: Logical Link Control Se proponen 3 tipos operación Clase I : No Orientado a la Conexión Clase II : Orientado a la Conexión Clase III : No Orientado a la Conexión con Acknowledge Jorge Sandoval 15

16 Direccionamiento Jorge Sandoval 16

17 Direccionamiento (cont) Jorge Sandoval 17

18 Problemas Los DSAP y SSAP son muy pequeños (solo hay 6 bits disponibles) Ni siquiera IP alcanzó a obtener una dirección SSAP-DSAP Jorge Sandoval 18

19 Ethernet IEEE Jorge Sandoval 19

20 Características Desarrollado por DEC, Intel y Xerox Fue estandarizado en IEEE Utiliza CSMA/CD Codificación Manchester Medio físico compartido Transmisión asíncrona Cada nodo es Tx y RX Cada nodo tiene su reloj Tamaño de frame mínimo y máximo Distancia máxima (en un dominio de colisión) Jorge Sandoval 20

21 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access Collision Detection Evolución Aloha Puro Slotted Aloha CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA/CD (Collision Detection) Funcionamiento 1. Escucha si el medio esta siendo utilizado por algún sistema. 2. Espera a que el medio esté libre 3. Si hay colisión espero tiempo aleatorio y reintento (Algoritmo Backoff) Jorge Sandoval 21

22 Diagrama de Flujo CSMA/CD Jorge Sandoval 22

23 Direccionamiento Ethernet Los host poseen una dirección de interfaz de red única de 48 bit (12 digitos Hexadecimales) Primero 3 octetos representan al vendor y los restantes a la interfaz de red Tipos de Direcciones: Unicast (08:0:20:77:dc:7b) Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) Multicast (01:00:5E:xx:xx:xx) Jorge Sandoval 23

24 Frame Ethernet y IEEE Frame Ethernet 8 Preamble Destination Address IP Source Address IPX Type Apple Talk I n f o CRC Frame IEEE Preamble Destination Address Source Address IP Length LLC IPX Apple Talk I n f o CRC Jorge Sandoval 24

25 Descripción de Campos del Frame Preamble Compuesto de unos y ceros es usado para la sincronización y determinar cuando un frame comienza. Destination address Dirección Ethernet del host destino. Source address Dirección Ethernet del host origen. Type Describe el tipo de datos que se está encapsulando (como IP, ICMP, ARP, o RARP). Data Información que envia la aplicación. CRC Se usa para la detección de errores. Jorge Sandoval 25

26 Frame IEEE con IEEE Jorge Sandoval 26

27 Distancia Máxima v/s Frame mínimo Jorge Sandoval 27

28 Inter Frame Gap IFG: Tiempo mínimo que debe esperar antes un host antes de enviar un nuevo frame. IFG=96 bit 9,6 Jorge Sandoval 28

29 Ethernet Stardards 10Base2: 10 Mbps cable coaxial RG 58 10Base5: 10 Mbps cable coaxial RG 8 10Broad36: 10 Mbps broadband cable 1Base5: 1 Mbps sobre 2 pares de UTP 10BaseT: 10 Mbps sobre 2 pares de UTP 10BaseFL: 10 Mbps fibra punto a punto 10BaseFB: 10 Mbps fibra backbone 10BaseFP: 10 Mbps fibra passive star 100BaseT4: 100 Mbps sobre 4 pares de CAT 3, 4 o 5 100BaseTX: 100 Mbps sobre 2 pares de CAT-5 UTP 100BaseFX: 100 Mbps CSMA/CD sobre 2 fibras 1000BaseSX 1000 Mbps sobre 2 fibras 1000BaseLX 1000 Mbps sobre 2 fibras Jorge Sandoval 29

30 FastEthernet IEEE 802.3u Jorge Sandoval 30

31 Características Funciona a 100 Mbps Usa los mismos frames que Ethernet Funciona en un medio compartido (half duplex) con CSMA/CD o bien Full Duplex. Utiliza 2 pares de UTP CAT 5 Posee un mecanismo de autonegociacion de velocidad Utiliza fibra o cobre Aun en fibra la distancia está limitada a 412mt Existen 2 tipos de repeaters: Tipo I (lento) y Tipo II (más rápido). Solamente se permiten 2 repeaters. Jorge Sandoval 31

32 Modelo de Capas Jorge Sandoval 32

33 GigaEthernet IEEE 802.3z Jorge Sandoval 33

34 Características Extensión de Ethernet que permite una tasa de transferencia de 1000 Mbps Compatible con Fast Ethernet e Ethernet Puede funcionar Full Duplex o con CSMA/CD Funciona sobre fibra o cobre Jorge Sandoval 34

35 Modelo de Capas Switching y Redes LAN Jorge Sandoval 35

36 Frame Jorge Sandoval 36

37 Transmisión Jorge Sandoval 37

38 Evolución de una Red Ethernet Jorge Sandoval 38

39 Condición Inicial Servidor de Archivos 10MBps Ethernet Computadores Jorge Sandoval 39

40 Cambio a Hub y UTP 10MBps Ethernet Servidor de Archivos Computadores Jorge Sandoval 40

41 Cambio a Switch 10MBps Ethernet Switch Jorge Sandoval 41

42 Cambio a FastEthernet 100 MBps Fast Ethernet 100 MB F-Ethernet 100 MB F-Ethernet Jorge Sandoval 42

43 Cambio a GigaEthernet Granja de Servidores 1000 MBps Giga Ethernet 10MBps Ethernet 100 MBps Fast Ethernet Jorge Sandoval 43

44 Cambio a 10GigaEthernet Granja de Servidores 10Gbps 10Giga Ethernet 1000/100/10Mbps Ethernet 1/10Gbps GigaEthernet Jorge Sandoval 44

45 Spanning Tree Protocol Jorge Sandoval 45

46 Descripción Spanning Tree Protocol STP Protocolo que previene loops de capa 2. Se implementa por interfaz. Se crea un árbol identificando un nodo raíz. Es implementado tanto en switch como en bridges. Jorge Sandoval 46

47 Estados de las Interfaces ESTADO Reenvia Frames Aprende MAC Tipo de Estado Blocking NO NO Estable Listerning NO NO Transitorio Learning NO SI Transitorio Forwarding SI SI Estable Listening y learning son estados transitorios cuando cambia de root el árbol. En el estado learning las direcciones MAC pueden ser aprendidas basadas en frames entrantes. Jorge Sandoval 47

48 Tiempos entre estados Tiempos entre estados. Max-Age : 6 a 20 seg. (20 seg) Blocking Listening Lifetime de una BPDU Forward Delay: 4 a 30 sec. (15 seg.) Listening Learning Learning Forwarding Hello Interval : 2 sec, min 1 sec intervalo de transmición de BPDUs desde el root). Jorge Sandoval 48

49 Operación Todas las interfaces del árbol están en modo forwarding Cada bridge que no es root considera una de sus puertas para tener menor distancia administrativa entre el mismo y el bridge root. Esta interfaz llamada puerta de bridge root es puesta en estado forwarding. Existen los mensajes BPDU (Bridge Protocol Data Unit) que se utilizan para controlar el protocolo Jorge Sandoval 49

50 Operación 2 Los bridges intercambian el Bridge ID (MAC) y eligen al root (MAC menor). Todas las interfaces están inicialmente en estado forwarding Cada bridge recibe BPDU desde el root. La puerta por la cual recibe el BPDU con menor costo es llamado la puerta al bridge root, esta puerta es puesta en estado forwarding. Las otras interfaces son puestas en estado blocking. El root envía BPDU cada Hello time segundos. Los otros bridges escuchan los BPDU y saben que nada ha cambiado. El Hello time es definido por el BPDU. Si el bridge no recibe el BPDU por un tiempo determinado es causa que el spanning tree ha cambiado y se debe elegir otro root. Algunas interfaces cambian a forwarding desde blocking o viceversa. Pueden ocurrir loops temporales dentro de los cambios. Jorge Sandoval 50

51 Operación 3 LISTERNING LEARNING BLOCKING FORWARDING Jorge Sandoval 51

52 Diagrama de Funcionamiento 1 Mensajes a intervalos regulares : 1 4 seg Bridge 1 BPDU Bridge 2 Bridge 3 BPDU BPDU BPDU Bridge ID Priority field MAC-layer address Port ID Root Bridge Path Costs Bridge 4 Bridge 5 BPDU Jorge Sandoval 52

53 Diagrama de Funcionamiento 2 ROOT Bridge 1 Priority =1 Costo =10 Costo =100 BPDU Bridge ID Priority field MAC-layer address Port ID Root Bridge Path Costs Costo =10 Bridge 2 Bridge 3 Cost Path Cost Path Costo =100 Bridge 4 Bridge 5 Costo =100 Costo =100 Costo =100 Costo =100 BLOCKING Jorge Sandoval 53

54 Variaciones de STP CST PVSP : Common STP (802.1Q) : STP por VLANs. (ISL) PVST+ : Propietario de Cisco que permite pasar información CST hacia PVST. Jorge Sandoval 54

55 VLAN: Virtual LAN Jorge Sandoval 55

56 VLAN VLAN1 VLAN2 VLAN3 VLAN4 Jorge Sandoval 56

57 Independiente de la Topología y Tecnología usada VLAN 10 VLAN 10 Cat2820a Cat2900a Cat2820b Cat2900b VLAN 20 Cat2820c Cat2900c VLAN 30 Cat2820d ISL 802.1q Cat2900d Cat5500 Jorge Sandoval 57

58 Configuración en Equipos Jorge Sandoval 58

59 Comunicación entre VLAN Jorge Sandoval 59

60 VTP: Virtual Trunk Protocol Jorge Sandoval 60

61 Trunking Tecnología que permiten identificar tráfico de diferentes VLANs Inter-Switch Link (ISL). IEEE 802.1Q LAN Emulation (LANE) Una troncal es una conexión punto a punto entre dos Switches que permite transportar tráfico de diferentes VLANs. Jorge Sandoval 61

62 IEEE 802.1Q MAC Address 2 Bytes TPID 2 Bytes TCI Type/Data New CRC TPID: (Tag Protocol Identifier) 0x8100 indica 802.1q/802.1p TCI : Tag Control Information 3 bits Prioridad del usuario. 1 bit canonical format (CFI Indicator). 12 bit VLAN ID (4096 VLANs). Al usar 802.1Q los frames Ethernet exceden los 1518 bytes originales, ( tag 802.1q = 1522 bytes). Standar adoptado por la industria. Medio Ethernet Jorge Sandoval 62

63 ISL - Inter-Swicth Link Protocol ISL header 26 Bytes Frame Ethernet 4 Bytes CRC Header ISL contiene 10 bits de VLAN ID. (1024 VLANs). Encapsulación Propietario de Cisco Medio Ethernet Jorge Sandoval 63

64 Frame IEEE 802.1Q Frame 802.1q Destination Address Source Address TAG Type I n f o CRC TPID PRI CFI VID 26 4 Frame ISL ISL Header Frame Ethernet CRC 40 DA 4 4 TYPEUSER 48 SA 16 LEN 24 SNAP 24 HSA 15 VLAN 1 B D P U 16 INDEX 16 RES Jorge Sandoval 64

65 VLANs sobre Backbones FDDI. Propietario de Cisco. Transporta VLAN dentro de frames FDDI. SAID Security Association Identifier Jorge Sandoval 65

66 Dynamic Trunk Protocol (DTP) Protocolo que negocia automáticamente el tipo de troncal. Modos. On Off Desirable Auto Nonegotiate DTP es un protocolo punto a punto. Durante la negociación de la troncal el puerto no participa en el STP. Jorge Sandoval 66

67 Vlan Trunk Protocol - VTP Protocolo Propietario de Cisco. Maneja la consistencia de las VLANs a traves de la red de Swicthes. VTP Domain. Modos de Operación VTP. Server: Capacidades de crear, modificar y borrar VLANs; configurar VTP domain, VTP version, VTP pruning y otros parametros. Es el modo por defecto. Client: Recive la información desde los VTP Servers. Transparent: No participa en VTP. Forward VTP advertisements, pero no sincroniza sus VLANs con los VTP advertisements de los otros switches. VTP Prunning. Jorge Sandoval 67

68 Modos de Operación Server. Capacidades de crear, modificar y borrar VLANs. Configurar VTP domain, VTP version, VTP pruning y otros parametros. Es el modo por defecto. Client Recive la información desde los VTP Servers. Transparent No participa en VTP. Reenvia los VTP advertisements, pero no sincroniza sus VLANs con los VTP advertisements de los otros swicthes. Jorge Sandoval 68

69 VTP: Operación VTP opera a través de mensajes (multicast) enviados a una MAC particular. Note que los avisos VTP sólo viajan por las puertas de trunk. Se asigna un dominio VTP, para ello se asigna un nombre de dominio a cada switch. La información VTP viaja sólo dentro de este dominio. Para ello deben cumplirse las siguientes condiciones: El switch en un dominio debe estar asigando al dominio VTP Los switches deben ser adyacentes. Trunking debe estar habilitado entre todos los switches. Jorge Sandoval 69

70 VTP: Operación Se crea VLAN 5 en el switch B, esto es propagado Se crean VLAN 2 VLAN y 3 a los otros switchs. 4 en en el switch ambos B domios Dominio ASIA no la aprende Todos en el mismo Dominio EUROPE Dominio dominio ASIA Si se limpia la VLAN 4 en el switch D, esto se refleja en el E y F, pero nunca se aprende en el switch A, B y C. Jorge Sandoval 70

71 Fast EtherChannel FEC Permite agrupar puertas Fastethernet. Link paralelos tratados como un único Link. Un STP. Redundancia. Compartir tráfico. PAgP (Port Aggregation Protocol). Ahorro de costos ya que no es necesario aumentar en 10x con altos precios Jorge Sandoval 71

72 Link Aggegation Protocol Link aggregation está estandarizado bajo IEEE 802.1AX-2008 Jorge Sandoval 72

73 Preguntas Jorge Sandoval 73