PDF de programación - Configuración de Switch-Routers

CONFIGURACIÓN DE SWITCH-ROUTER

CONFIGURACIÓN DE SWITCH-ROUTER

Sobre la ruptura de divisiones entre las funciones de switch y router en las capas 2, 3 y 4.

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Este capítulo se fundamenta en productos Cisco para redes IP.



1- LOS COMPONENTES

1.1- LAYER 2: HUB, BRIDGE y SWITCH.

1.1.1- HUB. Se han difundido los concentradores Hub con las redes 10BaseT debido a la facilidad de extensión de la red
LAN mediante una configuración jerárquica en estrella. Se trata de una topología mixta con un columna Backbone de coaxial
o fibra óptica y concentradores para usuarios en estrella.

Un Hub es un concentrador, cuya versión más simple es un elemental conector tipo "T" (concentrador de 3 puertas pasivo).
La primer generación de Hub activos solo ofrece funciones de repetidor-regenerador de señal digital. Disponen de hasta 8/12
puertas activas. En la segunda generación de Hub se introducen las funciones de gestión de red. Mediante el protocolo
SNMP se obtienen los estados de las puertas (se trata de un concentrador inteligente Smart Hub). Permite la generación de
segmentos virtuales de LAN (puertas de acceso múltiple). Disponen de un microprocesador para la gestión y memoria MIB
(base de datos de gestión).

La tercera generación de Hub poseen un backplane de alta velocidad (por ejemplo con celdas ATM). Posee puertas de
diferentes técnicas para permitir modularidad LAN, FDDI, Router y Gestión. Incorpora funciones de conmutación para todas
las necesidades de una empresa (Enterprice Switching). Las funciones de gestión permiten la desconexión de nodos con
alarma y aislación de puertas para pruebas locales. Además permite la conexión horaria de puertas, el análisis de protocolo y
obtener el estado de carga de enlaces.

1.1.2- BRIDGE. Permiten interconectar distintas LAN del mismo tipo o generar varias desde una misma. Permite una mayor
disponibilidad al generar LAN autosuficientes. Reducen el tráfico entre secciones de red LAN. Permiten solucionar
problemas de congestión de paquetes mediante aislación de tráfico. Se puede generar una red de bridge con conmutación de
paquetes (Routing) en el ámbito de capa MAC. Introduce retardo para medios de acceso de menor velocidad. Produce
latencia de 1 mseg aproximadamente.

Normalmente un bridge posee dos puertas y un switch posee más de dos puertas. Un bridge puede utilizarse solo (como filtro
entre dos secciones de LAN en la misma localización) o de a pares (uno en cada extremo para unir dos redes LAN distantes
mediante un canal de comunicación dedicado como ser Nx64 kb/s en una WAN).

1.1.3- SWITCH. Un hub es un medio de interconexión plano (Shared Media) a nivel de capa 2. Un bridge es un filtro de
direcciones MAC con dos puertas. Un switch consiste en una operación de Bridge de tipo multipuerta. Simultáneamente con
la creación de los switch se ha generado la operación VLAN (Virtual LAN) que consiste en agrupar los usuarios en la red en
varias LAN por separado.

El switch funciona en el ámbito de capa 2 (MAC), procesan las direcciones MAC en una LAN y no modifican el contenido
del paquete. Inspecciona la dirección de fuente y destino del paquete (MAC Address) para determinar la ruta de conmutación.
La tabla de rutas se realiza mediante un compilador de direcciones MAC. La misma es dinámica y se actualiza sobre la base
de la lectura de las direcciones contenidas en los paquetes que ingresan al switch (aprendizaje mediante lectura de
direcciones). Cuando un switch recibe un paquete con dirección desconocida lo emite a todas las puertas (técnica conocida
como Flooding).

Contiene suficiente memoria buffer para los momentos de demanda máxima (cola de espera). El overflow del buffer produce
descarte de paquetes. Generalmente son estructuras no-bloqueantes y permiten que múltiples conexiones de tráfico se
desarrollen simultáneamente. Permiten una estructura de red jerárquica en lugar de plana (uso de Hub). Un switch LAN
dispone de varias puertas de interfaz con un ancho de banda dedicado, cada puerta representa un host o un segmento de red
diferente. Trabajan sobre redes LAN del tipo Ethernet, token ring y FDDI.

Los switch tienen diversas estructuras de matriz de conmutación (Switch Fabric). El switch basado en un bus implementa un
backplane monolítico donde se intercambia el tráfico de todos los módulos. El switch basado en memoria shared utiliza

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memorias RAM de alta velocidad para interconexión de módulos sobre el backplane. El switch punto-a-punto interconecta
cada módulo con los demás no mediante un bus sino mediante conexiones individuales.

1.2- LAYER 3: ROUTER Y SWITCH.

1.2.1- ROUTERS. Funciona en el ámbito de capa 3 y por ello requiere un análisis del protocolo Internet IP. Debe soportar
distintos tipos de protocolos; por ejemplo TCP/IP, DECnet, IPX (Novell), AppleTalk, XNS (Xerox). Interconectan LAN
entre sí o una LAN con WAN (X.25, Frame Relay, ATM).

Permiten mejorar la eficiencia de la red ya que toleran distintos caminos dentro de la red. El Router puede segmentar
datagramas muy largos en caso de congestión, en cambio no pueden ensamblar datagramas. Un router se utiliza muchas veces
como conversor de interfaz (LAN hacia G.703 para 2 Mb/s o V.35 para Nx64 kb/s). En conexiones de datos de baja
velocidad el router puede ser colocado en el extremo del circuito de acceso al usuario para obtener supervisión de línea. En
este caso, mediante el protocolo SNMP asociado a UDP/IP se puede gestionar el punto de acceso de usuario (función PING
por ejemplo).

Los router se pueden interconectar a alta velocidad mediante interfaces de 100 Mb/s (mediante pares o fibra óptica) y 1000
Mb/s (mediante Gigabit Ethernet) para formar redes de alta velocidad. En este caso el medio de transporte entre router es una
conexión LAN extendida (MAN). Normalmente el protocolo IP usado en una LAN puede ser transportado mediante una red
SDH, una red ATM o directamente sobre interfaz LAN por fibra óptica. Cuando la estructura de red usada es la descripta se
observa una unión entre el concepto de switch LAN y router.

Algunas ventajas de los switch de capa 2 frente a los routers han determinado la idea de difundir el switch y usar el router
solo una vez ("un switch cuando se puede, un router cuando se debe"). El switch tiene menor latencia, mayor capacidad de
tráfico (throughput), fácil administración (concepto de gestión "plug and play") y menor costo por puerta. Los switch de capa
2 crean redes planas, en esencia se trata de un bridging. Un switch de capa 3 simula totalmente las operaciones de routing.

1.2.2- SWITCH-IP (Layer 3 Switching). Se entiende por switch de capa 3 al equipo que realiza la operación de
enrrutamiento mediante acciones de hardware; en tanto que es un router cuando las mismas se realizan mediante acciones de
software. El switch-IP se fundamenta en circuitos custom del tipo ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Un switch
de fines de los años `90 contiene 3 ASIC (para resolución de direcciones; para memoria de sistema y para memoria de puertas
Gigabit). Con estos puede enrutarse 40 Mpps, soportar 1,5 millones de rutas y tomar decisiones a nivel de capa 2, 3 y 4.

Una diferencia de importancia entre un switch y un router es que este último permite optimizar la ruta cuando la red es muy
grande. Permite además disponer de caminos alternativos y reconfigurar la tabla de rutas. Hacia fines de la década de los años
`90 la diferencia entre router y switch se han reducido y reciben nombres combinados con ambas funciones.

La capacidad de procesamiento de un switch o un router se mide en Gb/s o Mpps (millones de paquetes por segundo) como
capacidad de la matriz de conmutación. Cuando la suma de las entradas al equipo es igual a la capacidad de la matriz de
conmutación se dice que es no-bloqueante. Cuando es inferior se dice que se sobre-escribe el equipo y se supone que el
tráfico no satura a la matriz.

1.3- LAYER 4: SWITCH

Se han reconocido hasta ahora dos tipos de switch: el switch de nivel 2 (funciona como un bridge de varias puertas) y el de
nivel 3 (funciona como un router orientado al hardware). El switch de nivel 4 realiza funciones de conmutación de paquetes
tomando en cuenta el socket (IP address y TCP/UDP port). De esta forma se puede tener acceso al tipo de servicio (capa de
aplicación) transportado y realizar operaciones de prioridad (política de QoS) del tráfico con mayor precisión.


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2- CONFIGURACIONES Y PROTOCOLOS

En los ítems que siguen se estudian los diferentes protocolos y herramientas disponibles en los actuales equipos que reúnen
las funciones de switch y router en una combinación de capas 2, 3 y 4.

2.1- CONFIGURACIONES POSIBLES

Sobre los equipos switch-router se puede configurar una amplia variedad de funciones que permiten asegurar el
funcionamiento normal y en caso de fallas, además de asegurar la calidad del servicio y la seguridad. En la Tabla 01 se
enumera una lista de funciones a ser configurables en los switch; en la Tabla 02 se enumeran las configuraciones en los
routers. Más adelante se indican los protocolos asociados a algunas de estas funciones.


CONFIGURACIÓN
Port del switch

Control de flujo

Tabla de direcciones

Protección EtherChannel.

Protection Spanning-Tree

VLAN

ATM-LANE

Tabla 01. Funciones configurables en los switch-LAN.

DESCRIPCIÓN
Las configuraciones posibles sobre la port del switch son:
-Velocidad. Se trata de 10 o 100 Mb/s sobre la puerta RJ45. La configuración de velocidad se
realiza en forma manual (fija) o automática.
-Operación dúplex.