PDF de programación - Interconexión de Redes: Repetidores y Bridges

Interconexión de Redes:
Repetidores y Bridges

Departamento de Ingeniería Telemática

Universidad Carlos III de Madrid

Indice

◆  Interconexión a Nivel Físico

v  Repetidores

◆  Interconexión a Nivel Enlace

v  Bridges

Interconexión de redes 2

Interconexión a Nivel Físico

◆  Repetidor: dispositivo de interconexión de

redes a nivel físico.

◆  ¿Por qué usar repetidores?

v  Distancia
v  Conversión de medio físico
v  Topología

Segmento 1

R

Segmento 2

R

R

Segmento 3

ü Unico Dominio de Colisión

Interconexión de redes 3

Repetidores: Modo de Operación

SF1

Paq

LLC Paq

Red

LLC

SF2

Paq

LLC Paq

Red

LLC

MAC1

Cab1 LLC Paq

HUB

Cab2 LLC Paq

MAC2

Físico1

101111….01001

10111….0101

10111….0100

101111….01001

Físico2

Subred 1

Subred 2

Interconexión de redes 4

Interconexión a Nivel Físico

◆  Repetidor multipuerto:

Repetidor
Multipuerto

Segmentos
Thin Ethernet

(10Base2)

Thick
Ethernet
(10Base5)

Interconexión de redes 5

Interconexión a Nivel Físico

◆  Token-ring:

HUB

Anillo Lógico

Estrella Fisica

Interconexión de redes 6

Tipos de Repetidores

◆  Clase I: Latencia ≤ 0,7 µseg.
◆  Clase II: Latencia ≤ 0,46 µseg
◆  En 100BaseT es un aspecto crítico.

v  1 sólo hub clase I
v  2 hubs clase II

1 Hubs Clase I/ 200 m

2 Hubs Clase II/ 210 m

Interconexión de redes 7

Interconexión a Nivel Físico

◆  Problemas:

v  Restricciones de configuración
v  Límites de distancia
v  Separación de Tráfico
v  Seguridad
v  Gestión de red

Interconexión de redes 8

HUB

A

B

Interconexión de redes 9

HUB en Cascada

A

B

Interconexión de redes 10

HUBs

◆  Los primeros HUBs aparecieron como

repetidores para cableado estructurado.

◆  Los actuales han sufrido una evolución enorme.
◆  Diseñados inicialmente para aprovechar las

ventajas del cableado estructurado, tuvieron que
dar soporte a la tecnología existente además de
estar preparados para el futuro.

◆  Permiten la interconexión de diferentes tipos de

cableados,con la ventaja de poder utilizar
puentes o routers sobre un mismo chasis.

Interconexión de redes 11

HUBs

◆  Los primeros HUBs eran meros repetidores

10BaseT que permitían la conexión de un
determinado número de máquinas a la red
principal, utilizando para ello una conexión
10Base5 o 10Base2. No incluían funciones de
gestión.

◆  Aparecen los HUBs multimedia, que permiten la
conexión a diferentes medios físicos: 10BaseF,
Foirl, 10BaseT, 10Base2, 10Base5. Añaden una
función mínima de gestión para control del HUB.

Interconexión de redes 12

HUBs

◆  Posteriormente aparecen los HUBs de

tercera generación que son capaces de:
v  Mantener sobre una misma máquina un determinado

número de redes, de tipo Ethernet, Token Ring y
FDDI.

v  Realizar encaminamiento entre cada una de esas

redes (utilizando puentes o encaminadores)

v  Utilizar diferentes medios físicos.
v  Gestión mucho más potente, basada en protocolos

estándar de gestión, para su control.

Interconexión de redes 13

HUBs

◆  La arquitectura de los Hubs de 3ª

generación difiere, aunque se pueden
considerar tres tipos:
v  Arquitectura multicanal. Emplea varios canales

que definen como redes diferentes, tipo
Ethernet, Token Ring o FDDI.

v  Arquitectura monocanal. De alta velocidad, con

comunicación síncrona o asíncrona.

v  Arquitectura mixta. Soporta los dos tipos de

arquitecturas anteriores.

Interconexión de redes 14

HUBs

◆  Para proporcionar redes de alta

disponibilidad y tolerantes a fallos los Hubs
disponen de:
v  Fuentes de alimentación redundantes
v  Módulos de control redundantes
v  Enlaces redundantes
v  Port Switching
v  Concentradores redundantes
v  Inserción de módulos en caliente
v  Gestión SNMP

Interconexión de redes 15

Interconexión a Nivel de Enlace
◆  BRIDGE: dispositivo de interconexión de

redes que opera a nivel de enlace.
Almacena y reenvía las tramas de unos
segmentos de LAN a otros.

B

B

B

ü Separan Dominios de Colisión

Interconexión de redes 16

Bridges: Modo de Operación

SF1

Paq

BRIDGE

SF2

Paq

LLC Paq

LLC Paq

LLC Paq

Red

LLC

Red

LLC

MAC1

Cab1 LLC Paq

Cab1 LLC Paq

Cab2 LLC Paq

Cab2 LLC Paq

MAC2

Físico1

101111….01001

10111….0101

10111….0100

101111….01001

Físico2

Subred 1

Subred 2

Interconexión de redes 17

Bridges

◆  Los Bridges son independientes del protocolo

de red:

Bridge

Vax
(DECnet)

SUN
(TCP/IP)

Novell
Server

Terminal
Server

IPX LAT

IP RED

Ethernet

802.2
802.3

ENLACE

◆  Un bridge puede filtrar tráfico, pero siempre en

función de campos del nivel de enlace: dir.
origen, dir. destino, protocolo, tamaño de
trama, etc.

Interconexión de redes 18

Bridges

◆  Características Típicas:

v  Soportan varios medios físicos: thinnet,

thicknet, UTP, etc.

v  Capacidad de filtrado
v  Capacidad de conmutación muy alta
v  Gestionables de forma local o remota.

Normalmente con gestión abierta (SNMP)

Interconexión de redes 19

Bridges

◆  Utilidad:

v  Interconexión de subredes diferentes
v  Interconexión de LANs distantes
v  Separación de tráfico
v  Aumento de fiabilidad
v  Seguridad

Interconexión de redes 20

Bridges entre LANs IEEE 802

◆  Problemática:

v  Diferentes formatos de trama
v  Diferentes velocidades de transmisión
v  Diferentes tamaños máximos de trama

Interconexión de redes 21

Bridges entre LANs IEEE 802

Destination LAN

802.3

(CSMA/CD)

802.4

(Token bus)

1,4

802.5

(TokenRing)
1,2,4,8

Parameters assumed:
802.3: 1518-byte frames
802.4: 8191-byte frames
802.5: 5000-byte frames

1,5,9,8,10
1,2,5,6,7,10

9
1,2,3,6,7

1,2,3,8,9,10
6,7

802.3

Source
LAN

802.4

802.5

Actions:
1. Reformat the frame and compute new checksum.
2. Reverse the bit order.
3. Copy the priority, meaningful or not.
4. Generate a ficticious priority.
5. Discard priority.
6. Drain the ring (somehow).
7. Set A and C bits (by lying).
8. Worry about congestion (fast LAN to slow LAN).
9. Worry about token handoff ACK being delayed or impossible.
10. Panic if frame is too long for destination LAN.

Interconexión de redes 22

Bridges Transparentes

◆  No requieren ningún tipo de configuración

(PLUG AND PLAY).

◆  Funciones soportadas

v  Reenvío de tramas básico: funcionalidad mínima

ü Singlecast: basado en dirección destino
ü Broadcast

v  Learning Bridge
v  Spanning tree Bridge

◆  Estandarizado en IEEE 802.1D

Interconexión de redes 23

Arquitectura física

CPU

ROM

RAM

Flash
Memory

Bus

Puerto

Puerto

Puerto

Puerto

Interconexión de redes 24

Arquitectura lógica

Bridging process

Forwarding

Learning

MAC relay entity

(intercambio tramas de datos)

Spanning tree process

Bridge protocol entity
(intercambio BPDU)

Interconexión de redes 25

Bridges Transparentes

◆  Bridge Básico: escucha en modo

“promiscuo” todas las tramas en cada LAN
y las copia al resto de LANs.
(X,Y,data)
O

Y

(X,A,data)
(X,Y,data)
P2

X

(X,Y,data)
(X,A,data)

P1

B

P3

(X,A,data)
(X,Y,data)
(X,A,data)
(X,Y,data)

Z

(X,A,data)

A
☞ INEFICIENTE !!!

P

Interconexión de redes 26

Bridges Transparentes

◆  Bridge con Autoaprendizaje:

v  escucha en modo “promiscuo” en todas sus

interfaces.

v  Por cada trama recibida, se almacena en una

tabla (cache) la dirección origen y el puerto por
el que llego.

Interconexión de redes 27

Bridges Transparentes

◆  Cuando llega una trama, se consulta si la

dirección destino esta en la tabla:
v  SI: se envía a través del interface que indica la

tabla (si es el mismo por el que llegó, se
descarta)

v  NO: se envía por todos los interfaces salvo por

el que llegó.

◆  Las entradas en la tabla se borran

transcurrido un período de tiempo (aging
time) si no se actualizan.

Interconexión de redes 28

Forwarding process

BEGIN

Trama correctamente recibida

(puerto X)

Destino en

forwarding database

N

S

Copiar trama en todas los

puertos menos X

S

Salida por puerto X

Descartar trama

N

Copiar trama en
el puerto de salida

END

Interconexión de redes 29

Learning process

BEGIN

Trama correctamente recibida

(puerto X)

Origen en

forwarding database

N

S

Actualizar temporizador y

puerto de salida

Añadir origen en el
forwarding database

(temporizador y
puerto de salida)

END

Interconexión de redes 30

Filtering (forwarding) database

◆  Formato entrada

v  MAC
v  Puerto destino
v  Ageing time (temporizador, default 300s)
v  Estado del puerto (Spanning Tree)
v  Tipo

ü Dinámica (learning process, 1024-65535)
ü Estática

◆  Implementado con memoria de contenido

direccionable (Content-addressable
memory, CAM)

Interconexión de redes 31

Bridges Transparentes

◆  Ejemplo:

Cache B1

Cache B2

X P1
Y P2
Z P3
A P1
B P3
C P2
D P2
(X,A,data)
(X,Y,data)
(Y,X,data)

C

P2

Z

(X,A,data)
(X,Y,data)
(Y,X,data)
B2

P1

X P1
Y P2
Z P1
A P1
B P1
C P1
D P2
P2

(X,Y,data)
Y
(X,A,data)
(X,Y,data)
(Y,X,data)

D

(Y,X,data)

X

(X,A,data)
(X,Y,data)
(Y,X,data)

(X,A,data)
(X,Y,data)
(Y,X,data)
P1

B1

P3

(X,A,data)

A

(X,A,data)
(X,Y,data)

B

Interconexión de redes 32

Bridges Transparentes

◆  Problema: sólo funcionan en topologías en

árbol (sin bucles).

◆  Información incongruente en B1 y B2

LAN 1

LAN 2

B1

A

B

B2

◆  Broadcast Storm

Interconexión de redes 33

Bridges Transp