Configuración Administración y Gestión de Redes de Computadores (CAR: Código 11580) Tema 4: Dispositivos de interconexión de red

Transcripción

1 Configuración Administración y Gestión de Redes de Computadores (: Código 11580) Tema 4: Dispositivos de interconexión de red 1

2 Índice Introducción Dispositivos a nivel físico Repetidores Concentradores o Hubs Dispositivos a nivel de enlace Conmutadores o Switches Puentes o Bridges Dispositivos a nivel de red o superior Switches multicapa Encaminadores o Routers Pasarelas o Gateways Cortafuegos o Firewalls 2

3 Introducción Problema: Afrontar la expansión de las redes de comunicaciones Solución: Se han desarrollado diferentes elementos de interconexión que unen diferentes redes o segmentos de una misma red Repetidores (Repeaters) Puentes (Bridges) Encaminadores (Routers) Pasarelas (Gateways) 3

4 Introducción Posibles escenarios de interconexión RAL-RAL Interconexión de segmentos de una misma red por motivos constructivos o para mejorar prestaciones Interconexión de segmentos de red mediante segmentos de otro tipo RAL-WAN y RAL-WAN-RAL Interconexión de redes locales mediante redes públicas Acceso remoto a redes por parte de estaciones aisladas WAN-WAN Interconexión de redes de área extensa de la misma o distinta naturaleza 4

5 Dispositivos a nivel físico Repetidores Repetidor: componente digital que sirve para amplificar la señal Para grandes longitudes de cable En LANs su función la hacen los switches Uso actual en WiFi, y a nivel WAN (fibra óptica, ) Entrada al repetidor Salida del repetidor 5

6 Dispositivos a nivel físico Concentradores o HUBs Hub: Dispositivo que interconecta varias entradas RJ-45 con un bus central haciendo converger en él todas las tramas procedentes de los nodos conectados Dispositivo completamente pasivo. Sólo conecta las entradas, convirtiendo la topología física en estrella en una topología lógica en bus No hace nada por evitar las colisiones, que se producen en el bus cuando varias tramas son canalizadas simultáneamente Ya no se venden 6

7 Dispositivos a nivel físico Aspecto de los Hubs: Normalmente se puede seguir visualmente el funcionamiento del hub mediante un juego de diodos luminosos. Existe un diodo por puerto de entrada que se enciende y apaga cada vez que se produce tráfico desde esa entrada. 7

8 Conmutadores o SWITCHES Es un dispositivo externamente muy parecido a un Hub Dispone de varias entradas/salidas o puertos RJ-45 para conectar nodos de la red a un bus central de alta velocidad Topología en estrella Hoy en día lo normal es que puedan trabajar de forma transparente a diferentes velocidades Muchos con posibilidad de PoE (Power over Ethernet) 8

9 Conmutadores o SWITCHES Los conmutadores permiten dividir un único dominio de colisión en varios Cuando un paquete es recibido por el conmutador, examina las direcciones hardware (MAC) fuente y destino y las compara con una tabla de segmentos de la red y direcciones de nodos que mantiene en una memoria interna. Mediante la tabla el switch sabe qué direcciones tiene que canalizar a cada uno de los puertos. Normalmente el switch construye automáticamente la tabla analizando las direcciones origen y destino de los paquetes que pasan a través de él, sin intervención a priori del administrador del sistema. 9

10 SWITCH: Dominio de colisión El gran problema de CSMA/CD es la existencia de colisiones. Conforme aumenta el tráfico en la red, las colisiones proliferan y las prestaciones de la red se resienten mucho. Se denomina dominio de colisión al conjunto de equipos que pueden emitir tramas susceptibles de colisionar entre si. Si en un dominio de colisión se producen demasiadas colisiones, debo disminuir el tamaño de este partiendo el dominio en varios subdominios. A priori, todos los equipos conectados al mismo cable coaxial forman un dominio de colisión. También forman parte del mismo dominio de colisión dos segmentos de red conectados por un repetidor Cuando usamos par trenzado y concentradores, la topología desde el punto de vista lógico, sigue siendo topología en bus, luego varios equipos conectados al mismo HUB, y varios Hubs conectados entre sí, forman parte del mismo dominio de colisión. 10

11 SWITCH: Dominio de colisión Hay dos formas de dividir un dominio de colisión en varios dominios. 1. Dividir un único segmento de la red en varios segmentos conectados mediante un SWITCH 2. Dividir la RAL en varias RAL s independientes unidas por un PUENTE. 11

12 SWITCH: Dominio de colisión - Solución 1 Separar la RAL en varios segmentos unidos por un Switch Una sola RAL dividida en varios segmentos, cada uno de los cuales constituye un dominio de colisión Situación inicial sin Swich: un único segmento que constituye un único dominio de colisión a. Sin switch Ahora las tramas del nodo A sólo pueden colisionar con las de B y C pero no con las del resto de nodos de la red switch 4 segmentos distintos unidos por un Switch, forman 4 dominios de colisión separados b. Con switch 12

13 SWITCH: Dominio de colisión - Solución 2 Separar la RAL en varias RAL distintas unidas por un Puente Esta solución también funciona pero es más compleja de implementar En general un Puente es un dispositivo más caro que un Switch Sólo tiene sentido si las otras redes son distintas de ethernet, como inalámbricas o token ring Sin puente: una única RAL que constituye un único dominio de colisión Ahora las tramas del nodo A sólo pueden colisionar con las de B y C pero no con las del resto de nodos de la red. Pero además, el resto de dominios podrían ser redes distintas, como inalambricas, o Token ring PUENTE 4 RAL diferentes unidos mediante un Puente, 4 dominios de colisión serparados. 13

14 Aspecto de los Switches De sobremesa Armarios de conexión Apilables 14

15 SWITCH: Configuración y Administración Existen dos tipos básicos de switches: administrables y no administrables Los switches no administrables funcionan de forma automática y no permiten realizar cambios. Los equipos de redes domésticas suelen utilizar switches no administrables Los switches administrables permiten acceder a ellos para configurarlos. Esto proporciona una gran flexibilidad porque el switch puede monitorizarse y ajustarse local o remotamente, para proporcionar información de cómo se transmite el tráfico en la red y quién tiene acceso Posibilidad de hacer subredes con VLANs Posibilidad de hacer port trunking 15

16 SWITCH: Configuración y Administración Hay dos posibles métodos para configurar y administrar dispositivos de red: ADMINISTRACIÓN LOCAL: Con un cable serie a través del puerto de consola ADMINISTRACIÓN REMOTA: El Switch dispone de su propia tarjeta de red y dirección MAC, y funciona como un nodo más, de manera que desde cualquier estación de la red podemos comunicarnos por TCP/IP con el dispositivo, configurarlo y administrarlo. 16

17 SWITCH: Configuración y Administración Acceso a los switches: Command Line Interface (CLI) Modo consola por TELNET Modo consola por RS232 Para inicializar el dispositivo y configurarlo desde el principio (IP, etc.) Todas la opciones de configuración (según usuario) Interfaz Web Para monitorización de un dispositivo (o pocos) y configuración amigable Suele tener menos opciones de configuración que CLI SNMP / RMON Para monitorización de muchos dispositivos Programación de alarmas y petición de datos a los dispositivos 17

18 SWITCH: Configuración y Administración Acceso vía Web 18

19 SWITCH: Configuración y Administración Acceso vía Web 19

20 SWITCH: Configuración y Administración Acceso vía CLI 20

21 SWITCH: Configuración y Administración Configuración de VLAN Los administradores pueden configurar varias VLANs por cada conmutador Cada VLAN está constituida por un número de puertos del conmutador. El tráfico relativo a estos puertos, que incluye paquetes multicast, permanece en el interior de la VLAN Los usuarios de la VLAN, perciben esta como una LAN independiente y separada del resto de la RAL Esta función mejora la seguridad, limitando los dominios de difusión La redes se dividen en segmentos y subredes diferentes (a las que llamamos VLAN) para optimizar la transmisión de los datos y la seguridad 21

22 SWITCH: Configuración y Administración Port trunking o agregación de puertos Permite agrupar varios puertos, para que funcionen como si fuera uno solo, incrementando el ancho de banda de un host Si tenemos un servidor que genera mucho tráfico, puede conectarse al switch por varias entradas y cables simultáneamente incrementando el ancho de banda posible La pérdida de un enlace físico sólo implica una reducción de BW Protocolo LAPC (Link Aggregation Control Protocol) para configurarlo automáticamente En CISCO le llaman EtherChannel 22

23 SWITCH: Configuración y Administración 23

24 Puentes o BRIDGES Académicamente se entiende que la finalidad de un puente es unir dos RAL distintas, mientras que un switch une segmentos distintos de la misma RAL Operan a nivel de enlace de datos El puente realiza la conmutación por software. Lógica y coste mayor Los switches utilizados actualmente, son en realidad puentes multipuerto con conmutación por hardware Permiten aislar trafico entre segmentos de red Tienen un número pequeño de interfaces (de dos a cuatro) Son transparentes para los niveles superiores Capacidad de procesamiento de tramas, aumentan el retardo Capacidad de filtrar tramas por dirección física y protocolo USO EXCLUSIVO EN REDES DE AREA LOCAL 24

25 Puentes HOST A RAL 1 HOST B RAL 2 APLICA. 1 APLICA. 2 PRESEN. 1 PRESEN. 2 SESIÓN 1 SESIÓN 2 TRANSP. 1 TRANSP. 2 RED 1 PUENTE RED 2 ENLACE 1 ENLACE 1 ENLACE 2 ENLACE 2 FISICO 1 FISICO 1 FISICO 2 FISICO 2 MEDIO FÍSICO RAL 1 MEDIO FÍSICO RAL 2 RAL 1 PUENTE RAL 2 HOST A HOST B 25

26 Puentes: Puntos de Acceso WiFi Las WLANs poseen dos modos de funcionamiento: Modo infraestructura: similar a Ethernet en estrella con un hub como dispositivo central. Es el punto de acceso (PA) Modo ad-hoc: similar a Ethernet en bus, donde las estaciones se comunican directamente entre sí (sin PA) Se denomina Basic Service Set (BSS) a la WLAN que se circunscribe a la celda de cobertura inalámbrica definida por un AP Se denomina Extended Service Set (ESS) a la red que resulta de interconectar un conjunto de celdas (BSS s) mediante un sistema de distribución, típicamente Ethernet Los usuarios pueden moverse libremente de una celda a otra (itinerancia) Su conexión se establecerá automáticamente con el AP del que reciban la señal más potente 26

27 Puentes: Puntos de Acceso WiFi BSS en modo ad-hoc 27

28 Puentes: Puntos de Acceso WiFi BSS en modo infraestructura 28

29 Puentes: Puntos de Acceso WiFi Extended Service Set (ESS) 29

30 Dispositivos a nivel de red o superior Switches Multicapa Switches que, además de las funciones de capa 2, proporcionan funciones de capas superiores Switches de capa 3: Incorporan funciones de enrutamiento Soportan la definición de VLANs y, según modelos, posibilitan la comunicación entre ellas sin necesidad de router externo En routers la conmutación de paquetes es por SW, mientras que en estos switches es por HW Switches de capas 4-7: Pueden usar información hasta la capa 7 (OSI) Web-switches, content-switches Usados para balanceo de carga entre un grupo de servidores: HTTP, HTTPS, VPN, FTP, etc. Hacen encriptado/desencriptado SSL para reducir carga a los servidores Hacen NAT por HW 30

31 Dispositivos a nivel de red o superior Encaminadores o ROUTERS Si las dos RAL no son adyacentes, no se pueden conectar con un cable, porque están lejanas En este caso tendremos que recurrir a los servicios de una WAN para unir ambas redes Precisaremos de dispositivos que actúen a nivel de red: los ROUTERS O ENCAMINADORES 31

32 Dispositivos a nivel de red o superior ROUTER 1 A SUBRED ENRUTADOR HOST RAL 1 APLICA. 1 PRESEN. 1 SESIÓN 1 RAL 1 HOST RAL 2 APLICA. 2 PRESEN. 2 SESIÓN 2 TRANSP. 1 ROUTER A ROUTER B ROUTER C ROUTER D TRANSP. 2 RED 1 RED 1 RED WAN RED WAN RED WAN RED WAN RED 2 RED 2 ENLACE 1 ENLACE 1 ENLACE WAN ENLACE WAN ENLACE WAN ENLACE WAN ENLACE 2 ENLACE 2 FISICO FISICO FISICO FISICO FISICO 1 FISICO 1 FISICO 2 FISICO 2 WAN WAN WAN WAN MEDIO FÍSICO MEDIO FÍSICO MEDIO FÍSICO MEDIO FÍSICO RAL 1 MEDIO FÍSICO RAL 2 WAN B WAN C D WAN RAL 2 Host 2 HOST 32

33 Dispositivos a nivel de red o superior ROUTER: Encaminamiento y conmutación Encaminamiento y conmutación son términos similares (pero no iguales), que hacen referencia a la elección de un camino para hacer llegar los datos entre un router A y otro D Encaminamiento: elección de un camino óptimo. El encaminamiento toma la decisión sobre el camino a seguir Conmutación se refiere al acto de retransmitir los datos por uno de los caminos posibles A B C SUBRED ENRUTADOR D Host b LAN HOST En general se consideran términos asociados a las Redes de Área Extensa, aunque también puede haber enrutamiento en RAL s en las que hay varias subredes 33

34 Dispositivos a nivel de red o superior Pasarelas o GATEWAYS Se utilizan para comunicar estaciones de dos redes, que difieren en los protocolos de nivel superior al de red Pueden existir pasarelas de los cuatro tipos (transporte, sesión, presentación y aplicación), las más frecuentes son las pasarelas de aplicación. Ejemplo, si un usuario de una red ISO/OSI que usa correo x.400 quiere enviar un correo a un usuario TCP/IP con correo Pop3-smtp, es necesario que una pasarela intermedia transforme el correo en formato X.400 en un correo Pop3-smtp HOST A RAL 1 PASARELA HOST B RAL 2 APLICA. 1 PRESEN. 1 SESIÓN 1 TRANSP. 1 RED 1 ENLACE 1 FISICO 1 APLICA. 1 PRESEN. 1 SESIÓN 1 TRANSP. 1 RED 1 ENLACE 1 FISICO 1 APLICA. 2 PRESEN. 2 SESIÓN 2 TRANSP. 2 RED 2 ENLACE 2 FISICO 2 APLICA. 2 PRESEN. 2 SESIÓN 2 TRANSP. 2 RED 2 ENLACE 2 FISICO 2 MEDIO FÍSICO RAL 1 MEDIO FÍSICO RAL 2 Red 1 PASARELA Red 2 HOST A HOST B 34

35 Dispositivos a nivel de red o superior Pasarelas o GATEWAYS HOY EN DÍA LOS TERMINOS ROUTER Y GATEWAY SON PRÁCTICAMENTE EQUIVALENTES Actualmente, casi todos los dispositivos de redes locales que se adquieren con el nombre de ROUTERS son en realidad PASARELAS ya que actúan como mínimo a nivel de transporte Como la pasarela es el punto de entrada y de salida de la Red Local, se puede establecer la seguridad de acceso a través de ella Esto es lo que se denomina seguridad perimetral. 35

36 Dispositivos a nivel de red o superior Cortafuegos o FIREWALL Si logro que los accesos indeseados desde el exterior no pasen de la pasarela, mi red estará siempre protegida. A esta funcionalidad se le denomina FIREWALL o cortafuegos Es un dispositivo o un software que se pone en el punto de entrada/salida al exterior de una RAL para impedir que se produzcan accesos indeseados desde el exterior, o que desde el interior de la RAL se acceda a puntos de Internet no permitidos A esto se le denomina seguridad perimetral porque sólo se controla la puerta de entrada y salida Como el Router o la Pasarela están en el punto de entrada de la red este es un buen candidato a actuar como cortafuegos NORMALMENTE LA PASARELA NO TIENE IMPLEMENTADAS MÁS QUE ALGUNAS FUNCIONES DE CORTAFUEGOS POCO COMPLEJAS 36

37 Dispositivos a nivel de red o superior FIREWALL o cortafuegos 37

38 Dispositivos a nivel de red o superior Enrutador de Red de Área Extensa La infraestructura de la WAN está compuesta básicamente de routers que transportan tramas de una RAL a otra que puede estar en un punto muy lejano En este caso los dispositivos actúan en su mayor parte sólo a nivel de red siendo routers auténticos y no pasarelas 38