4.1 Redes con Puentes Remotos. Redes Locales y Corporativas 2010

Redes Locales y Corporativas 2010
Unidad 3 Redes LAN Multisegmento
4.1 Redes con Puentes Remotos.
Si bien los puentes se desarrollaron para extender la red LAN en modo local también se incluyó la
posibilidad de extender la LAN hacia una localización remota por medio de algún dispositivo WAN
intermedio, como podría ser el caso de un Modem o Codec
Los Puentes se utilizan para conectar porciones remotas de una LAN, frecuentemente
A través de una WAN. En estos casos reciben el nombre de Semi Puentes, y se
Debe colocar una pareja de Semi Puentes (Un semi puente en cada uno de los extremos
De la red WAN)
Medio-Puente
Red WAN
Medio-Puente
Los Semi-Puentes, (Half-Bridge) son dispositivos que implementan la funcionalidad de Puente pero
permiten la vinculación por medio de un enlace WAN entre ellos. De esta forma se logra extender
una red local en forma remota, llegando hacia otra localización o sucursal de la empresa.
Permiten unir LANs mediante líneas WAN
Similar a los puentes transparentes, salvo que para cada enlace se requieren dos equipos
Desde el punto de vista de la topología cada equipo se considera ‘medio puente’
Se puede utilizar el spanning tree.
Semi Puente
LAN B
LAN A
ID 4
2048 Kb/s (E1)
WAN X
ID 3
Líneas dedicadas
WAN Y
64 Kb/s
LAN C
ID 5
ID 3
LAN A
Topología con
Spanning Tree:
WAN X
WAN Y
ID 4
ID 5
LAN B
CCAT (Centro de Capacitación en Alta Tecnología)
LAN C
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En el ejemplo se ilustra una red corporativa desarrollada vinculando a las redes locales A, B y C por
medio de una red WAN que queda establecida con los enlaces entre los semi-puentes ID3, ID4 e
ID5. Se puede apreciar que el vínculo entre ID3 e ID4 se consigue por medio de un enlace punto a
punto E1 de 2 Mb/s, en tanto que el vínculo entre ID3 e ID5 se logra por medio de un enlace de 64
Kb/s.
4.2 Funcionamiento de los Puentes Remotos.
El funcionamiento de los puentes remotos se logra por medio del encapsulado de protocolos, para lo
cual se debe incorporar un protocolo de red WAN que se anteponga, como etiqueta, al protocolo de
red LAN. El protocolo de red WAN será procesado por los nodos de la red WAN, en donde el
protocolo de red LAN quedará como parte del campo de datos del protocolo WAN. Justamente las
funcionalidades de armado del encapsulamiento en el Puente de Origen y de desarmado del
encapsulamiento, en el puente de Destino, es una de las funcionalidades principales de los Semi
Puentes remotos.
En la gráfica se puede observar como a partir del paquete de datos se agregan las diferentes
cabeceras de los protocolos LANs, formadas por las cabeceras MAC, LLC, de Red, típicamente IP y
de los protocolos de Capas superiores. En tanto que el encapsulado se realiza a posteriori,
englobando el conjunto de cabeceras anteriores para agregar las cabeceras de capa 2 de WAN y de
ser necesario de capa 3 de WAN, ya sea para una operación sobre líneas punto a punto o bien para
la operación sobre alguna red de datos, como podría ser el caso de la red X.25, Frame relay, ATM, o
bien el uso de etiquetas MPLS en Redes Privadas Virtuales, VPN.
Red
Red
LLC
LLC
MAC
MAC
Física
MAC
HDLC
HDLC
MAC
Física
Física
Física
Física
LAN
Ordenador
Puente remoto
Física
LAN
Línea
punto a
punto
Puente remoto
Ordenador
Arquitectura
Paquete nivel de red
Cabec. HDLC
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cabecera MAC
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cola MAC
Cabecera MAC
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cola MAC
Funcionamiento
En el ejemplo superior se ilustra el caso genérico, en tanto que en el inferior se ilustra una
configuración de operación sobre una red WAN X.25.
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Cola HDLC
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Red
Red
LLC
MAC
MAC
Física
Física
X.25-3
X.25-3
X.25-2
X.25-2
Física
LAN
Ordenador
Física
LLC
MAC
MAC
Física
Física
X.25
LAN
Puente remoto
Puente remoto
Ordenador
Arquitectura
Paquete nivel de red
Cabec. LAPB
Cabec. LLC
Paquete nivel de red
Cabec. MAC
Cabec. LLC
Paquete nivel de red
Cola MAC
Cabec. X.25
Cabec. MAC
Cabec. LLC
Paquete nivel de red
Cola MAC
Cabec. X.25
Cabec. MAC
Cabec. LLC
Paquete nivel de red
Cola MAC
Cola LAPB
Funcionamiento
4.3 Puentes Traductores.
Los puentes traductores son una categoría especial de puentes que permiten pasar de una pila de
protocolos de capa 2 de LAN a otra pila de protocolos de capa 2 de LAN. El caso más relevante es el
de la traducción Ethernet-Token Ring, o de los protocolos IEEE 802.3 a IEEE 802.5. Por medio de tal
traducción se puede interconectar por medio de un Puente redes LAN que operen con Ethernet y con
Token Ring en forma conjunta, siendo tales Puentes los que realizan la conversión entre tales
protocolos.
Interconectan Redes con Protocolos MAC diferentes
(Ejemplo: IEEE 802.3-802.5)
Problemas de conversión:
Campos 802.5 inexistentes en 802.3 (prioridad, acuse de recibo, detección de errores, etc.)
Cálculo del checksum
Diferente tamaño de trama (ajustar Token Holding Time)
Forma diferente forma de representar la dirección
Se prefiere utilizar routers
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Red
Red
LLC
LLC
802.3
802.5
Física
802.3
802.5
Física
Física
Física
LAN 802.3
LAN 802.5
Ordenador
Puente
Ordenador
Arquitectura
Paquete nivel de red
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cabecera 802.3
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cola 802.3
Cabecera 802.5
Cabecera LLC
Paquete nivel de red
Cola 802.5
4.4 Puentes con encaminamiento desde el Origen.
Solo se usan en Token Ring, 802.5
El emisor conoce la ruta óptima, y la indica en la trama que envía
Los Puentes examinan la información de ruta para encaminar la trama
Permite repartir tráfico entre varios caminos posibles
La ruta óptima se averigua enviando tramas de ‘descubrimiento’
El mecanismo no escalable a grandes redes, pues genera mucho tráfico
Proceso complejo en las estaciones para generar la información de rutas
Las estaciones Token Ring no están obligadas a implementar la función de encaminamiento
Este tipo de Puente se puede utilizar en redes Token Ring, ya que en tal topología se previó una
modificación del protocolo MAC para que se pudiera indicar algún tipo camino cuando se atraviesan
los diferentes anillos que se hayan establecido en tal topología.
En la cabecera MAC de la IEEE 802.5 se prevé un campo de información de ruta a continuación de
los campos de dirección MAC de destino y de origen. La información de ruta queda ubicada
exactamente antes que se inicie el campo de datos.
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8 bits
8 bits
8 bits 48 bits
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SA F
Trama
con datos D C C
Info de
Ruta
Dirección
destino
16 bits
0 a 16000 bytes (16 Mb/s)
variable
48 bits
Datos
Dirección
origen
Primer Bit
B B B L L L L L D
B: Indicador de Broadcast
F F
r
r
r
FCS Frame Check Sequence
ED Ending Delimiter
FS Frame Status
16 bits
R R R
0xx: No Broadcast
10x: Brodcast en todos los Routers
11x: Brodcast en Router Simple
E F
DS
SD Starting Delimiter
Designador
de Ruta
(Opcional)
r
8 bits
8 bits
AC Access Control
Designador
de Ruta
(Opcional)
F
FCS
FC Frame Control
0: Sin información de Ruta
1: Con Información de Ruta
16 bits
16 bits
Designador
Control de
de Ruta
Enrutamiento
(Opcional)
32 bits
R R R
16 bits
Designador
de Ruta
(Opcional)
R R R R R R B B B
B
R: Número de Anillo
B: Número de Bridge
L: Campo de Longitud de Enrutamiento
D: Bit de Dirección
0: Información de Enrutamiento Izquierda a Derecha
1: Información de Enrutamiento Derecha a Izquierda
F: Tamaño Máximo de Trama
r: Reservados
Se puede observar que el campo de Información de Ruta es de tamaño variable e incluye un primer
subcampo de Control de Enrutamiento y tantos subcampos de designador de Ruta, como Rutas se
hayan previsto a lo largo del trayecto que deba atravesar el paquete para poder llegar al segmento
destino.
5 Técnicas de Segmentación en Redes Locales LAN.
5.1 Segmentación con Puentes.
La tecnología de las redes LAN se basa en un medio de transmisión compartido en el cual se envían
paquetes de datos. El medio compartido se arbitra por algún sistema, ya sea centralizado o
distribuido. En la práctica los esquemas comerciales han implementado soluciones distribuidas
totalmente, como el esquema CSMA/CD utilizado en Ethernet o bloqueable como el caso del Token
Ring que se habilita por un testigo.
En ambos casos solo una estación transmite, si bien todas reciben; y solo se pueden realizar
comunicaciones half-duplex, ya que la respuesta se podrá enviar en otro momento, pero no en forma
simultánea. Una estación que desea transmitir debe esperar que el medio esté libre; la demora podrá
ser aleatoria, como en el caso Ethernet o bien con un máximo, como en el caso de Token Ring, pero
en ambos casos las aplicaciones de tiempo real son impracticables, (en el caso de Token Ring se
pueden enviar aplicaciones de tiempo real cuyo período sea superior al periodo máximo de
circulación del token en el anillo.
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10 Mb/s
El puente trabaja a nivel
MAC
Analiza las direcciones:
si son de su segmento
no opera;
si son de otro segmento
repite el paquete
no realiza ruteo
Puente
Unico dominio de colisión
Unico dominio de broadcast
Backbone
10 Mb/s
10 Mb/s
Backbone
48 bits
Puente
10 Mb/s
10 Mb/s
Puente
Ethernet IEEE 802.3 Subcapa MAC
48 bits
56 bits
8 bits
0y 1
alternados
Dirección
Preámbulo
SFD
de destino
star of
field
Frame o Trama
delimiter
10 Mb/s
368-12000 bits
16 bits
CRC
32 bits
Mínimo 64 bytes. Máximo 1518 Bytes
Paquete
Dirección
de origen
Datos
Longitud
CRC
MAC
Información para la capa superior
Otras tramas:
Token Bus IEEE 802.4 Subcapa MAC
Token Ring IEEE 802.5 Subcapa MAC
Datos LLC
Datos de la subcapa LLC
Logical Link Control
D
S
A
P
Mínimo 42 bytes. Máximo 1497 Bytes
S
S
A
P
Información
Control
Dado que los paquetes llegan y son leídos por todas las estaciones se complica el problema del
direccionamiento. La idea original es que un paquete lleve una dirección de destino y que tal
dirección sea leída por todas las estaciones, y solo aquella/s estación/es con la dirección
correspondiente extraiga la información. Este esquema sencillo se complica cuando la LAN crece y
debemos segmentar la red. Una red se segmenta para disminuir el tráfico por segmento, de forma
que la LAN completa pueda soportar un tráfico total mayor. Al segmentar nos interesa que cada
segmento solo transporte los paquetes de estaciones ubicadas en ese segmento y no los paquetes
dirigidos a estaciones de otros segmentos.
Los juegos de protocolos para redes LAN han sido normalizados por el IEEE Institute of Electric and
Electronic Engineers bajo la serie de normas 802, luego adoptadas por el ANSI. La norma 802.1
establece las topologías, definiciones, etc de las LAN. La 802.2 establece los protocolos de la
subcapa LLC, tanto para las redes Ethernet, Token Ring, Token Bus y FDDI. La 802.3 establece los
protocolos de la subcapa MAC de las LANs Ethernet. La 802.4 lo hace con las Token Ring. La 802.5
lo hace con la Token Bus. La 802.6 define la estructura y protocolos para redes MAN bajo DQDB;
etc. Es de destacar además la 802.9 IsoEthernet, la cual define una LAN multimedia que permite
convivir en la LAN a los protocolos Ethernet, junto con 96 canales de 64 Kb/s cada uno que permiten
una interconexión directa con ISDN y permiten que la LAN pueda soportar servicios de telefonía y
videoconferencia en forma transparente. Existen otras normas para otros entornos, como la 802.11
para LANs móviles por spread spectrum, etc.
Para poder direccionar los paquetes tenemos varias alternativas. Gracias a las normas conocemos
con exactitud los contenidos de los encabezados de los paquetes, lo cual nos permite utilizar un
método económico y veloz para segmentar, como es el caso de los puentes. Los puentes leen la
información MAC hasta encontrar los campos de dirección origen y destino, el resto del paquete no lo
analizan. Obtenida la dirección de destino proceden a retransmitirla sin es que deben enviarla fuera
de su segmento, si la información pertenece a su propio segmento no la retransmiten. Es decir que el
puente solo filtra la información de su segmento, pero retransmite al resto de la red todos los
paquetes, sin importarle cual es el segmento de destino; no tiene capacidad para realizar tal
“conmutación”.
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