Switch  

                   

C1° (TP.OS) Boris Rozas Bustos.

SWITCH

Switch

1. Repasando conceptos básicos2. Tecnología switch3. Tecnologías avanzadas de los switch4. Conceptos VLANs5. Productos6. Soluciones con Switches D-Link

1. Repasando Conceptos Básicos

Hoy en día los Switches son la evolución en la conectividad y dentro de las principales diferencias están:

Mayor densidad de Puertas En el caso de los Switches para LAN, están orientados a conectar segmentos Homogéneos. Es decir segmentos LAN-LAN.

1.2 QUÉ SON LOS SWITCH?

Ethernet Ethernet Switch Switch

Principales características de los Switch

Físico

Enlace

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

QUÉ SON LOS SWITCH?

– Múltiples conversaciones 10/100 Mbps

– Switching de paquetes "On-the-fly"

Principales características de los Switches

QUÉ SON LOS SWITCH?

Ethernet Ethernet Switch Switch

Se puede ver que los Switches no son dispositivos complicados.Analizan los frames entrantes y realizan decisiones de envío basados en la información contenida en los frames. Específicamente basados en las direcciones físicas de los equipos, MAC Address.

QUÉ SON LOS SWITCH?

QUÉ SON LOS SWITCH?

Total transparencia en cuanto a los protocolos de Nivel Superior, dado que al operar en el Nivel de Enlace, no requieren examinar la información de las capas superiores.Al dividir grandes redes en unidades de red auto-contenidas, permiten que sólo un porcentaje del tráfico sea enviado a la red.Permiten la interconexión de segmentos de 10Mbps, 100Mbps ó 1 Gbps.

1.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SWITCH

Por lo antes señalado, los switches reducen las colisiones en los segmentos de una red, dado que proveen anchos de bandas dedicados a cada uno de ellos.Switching utilizando los métodos de Store&Fordward o Cut-Through.Soporte para operar en Full Duplex.Gran densidad de puertas.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SWITCH

Comunicaciones libres de colisiones.

Anchos de Bandas dedicados.

Múltiples conversaciones simultáneas.

Incremento del throughput en la transferencia de información.

No se requiere el cambio de los Hubs existentes o Tarjetas de Red.

Necesidad de Redes más confiables y de Alto Rendimiento.

Administración simple y Bajos Costos en agregar, mover o realizar

cambios.

Los costos más bajos posibles para la transición a Futuras Redes.

“Los Switches son una solución alcanzable y

escalable”

CARACTERÍSTICAS DE LOS SWITCH

Más usuarios conectados.

Más y nuevas Aplicaciones de Red.

CPUs y Sistemas Operativos más Poderosos.

Incremento en la carga de la Red.

Cambios en las Estructuras Organizacionales.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SWITCH

El rendimiento de la red se Incrementa

- Muchas sesiones de 10/100Mbps pueden

establecerse en forma simultánea

Flexibilidad en el Diseño

- Incremento del Ancho de Bando Cuándo y Dónde

se requiera

Un Switch debe mostrar:

Baja latencia.

Tecnología Switching Store&Fordward o Cut-

Through.

Arquitectura escalable.

Una red de medio compartido implica que los usuarios deben compartir el ancho de Banda

Una red “switcheada” provee segmentación, e incrementa el ancho de Banda promedio para cada usuario

Switch

Hub

1.4 HUB vs SWITCH

Un hub solamente soporta una conversación a la vez

Un Switch soporta múltiples conversaciones simultáneas

Switch

Hub

HUB vs SWITCH

Un hub sólo permite operar en modo Half-Duplex

Un Switch permite operación Full-Duplex, doblando el Ancho de Banda posible y reduciendo las perdidas por

colisiones

Switch

Hub

HUB vs SWITCH

Ethernet Hub

10Mbps

10Mbp

s

10Mbps

10Mbps

Operación Half-Duplex.

HUB vs SWITCH

Una dirección de transmisión de datos a la vez.

Ya sea para transmitir o recibir.

10mbps ó 100mbps Half Duplex en Hub.

Operación Full-Duplex

HUB vs SWITCH

100Mbp

s

100Mb

ps

100Mbp

s

100Mbp

s

Switch

Switch

Transmisión Bi-direccional.

Transmisión y recepción en forma simultánea.

Comunicación a 10 Mbps, 20 Mbps, 100 Mbps, 200 Mbps, 1 Gbps ó 2 Gbps.

Comunicación libre de colisiones.

Auto-Negociación. N-WAY

100 Mbps ? ó 10 Mbps ?

Half Duplex ? o Full Duplex ?

HUB vs SWITCH

Detección de las más alta velocidad de operación.

Intercambio de información entre los equipos para determinar las

características de operación sobre el enlace.

Configuración automática.

Alcanzar el mejor modo de operación posible sobre el enlace.

2. Tecnología Switch

8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 64 a 1500 bytes 4 bytes

Preámbulo Destino Origen Tipo Datos (Payload) CRC

Paquete Ethernet

2.1 Métodos de Envío de Paquetes (Fordwarding)

Los switches LAN pueden ser categorizados por el método

de envío de Paquetes que ellos soportan

Los Métodos utilizados son :

Store&Fordward

Cut-Through

2.2 Método Store&Fordward

8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 64 a 1500 bytes 4 bytes

Preámbulo Destino Origen Tipo Datos (Payload) CRC

Frame Ethernet

El Switch copia el frame completo en su(s) buffer(s) y computa el

CRC.

En éste modo de operación se realiza chequeo de error y los

frames erróneos son descartados.

Los Switches pueden ser clasificados en simétrico o

asimétricos, de acuerdo a la proporción del ancho de banda

destinado a cada puerta.

Switching simétrico proporciona anchos de banda distribuidos

para cada puerta. Aceptable para entornos desktop Peer-to-

Peer.

Switching asimétrico proporciona distintos anchos de banda

para algunas puertas. Ideal en entornos cliente/servidor, en

que el flujo de tráfico de múltiples clientes se realiza

simultáneamente hacia un Server.

2.7 Anchos de banda

Disponibilidad de buffer para las puertas minimiza la pérdida de

frames.

En general, Switches con gran capacidad de buffer perderán pocos frames durante períodos de congestión.

En Switches de Backbone, gran capacidad de buffers y/o asignación dinámica de ellos, es altamente deseable.

2.9 Capacidad de buffer y control de congestión

Corresponde al número de direcciones de estaciones que pueden

ser almacenadas en la tabla de direcciones MAC.

Este número establece el máximo número de estaciones que pueden estar incluidas en un segmento de red y conectado a un Switch.

Generalmente expresado en Miles.

2.10 Capacidad de MAC Address

3. Tecnologías Avanzadas de los Switches

4. Conceptos VLANs

4.1 Qué son las VLANs

Screen Monitor II

Screen Monitor IIScreen Monitor II

Screen Monitor II Screen Monitor II

Screen Monitor II

Switch

Son las denominadas

Redes Virtuales.

Principal función es filtrar Broadcasts.

Subgrupos lógicos dentro de una LAN.

VLANs son similares a los Dominios de Broadcast.

Subdivide Segmentos con lo cual reduce el tráfico y la congestión en la red.

Qué son las VLANs?

¿Pero las VLANs resolverán todos mis problemas?

En términos de:

Movimientos & cambios. Broadcast y rendimiento.

Mejorar el rendimiento.

Administración simplificada.

Formación de grupos de trabajos virtuales.

Reducir costos.

Seguridad.

4.1.1 Por qué crear VLANs?

4.1.2 Mejorar el Rendimiento

VLANs pueden ser utilizadas para controlar el tráfico Broadcasts, reduciendo la necesidad de ruteo.

El tráfico Broadcasts desde Servidores y estaciones de trabajo en una particular VLAN es replicado solamente en aquellas puertas que pertenecen a esa VLAN.

El tráfico Broadcasts es bloqueado hacia aquellas puertas que no pertenecen a esa VLAN, creando el mismo tipo de Firewall de Broadcasts que el provisto por un Router.

Solamente los paquetes que están destinados a direcciones fuera de la VLAN, necesitan ser ruteados.

4.1.3 Formación de Grupos de Trabajo Virtuales

En general el gran porcentaje del tráfico se mantiene dentro del mismo dominio de Broadcasts de la VLAN.

La implementación de grupos de trabajo virtuales es ideal cuando se cumple la regla “80/20”, esto es, 80% del tráfico es local al grupo de trabajo y solamente el 20% es fuera de éste o es remoto.

4.1.4 Administración Simplificada

El mayor costo en la administración de una red está dado por la habilitación de nuevos usuarios, movimientos o modificaciones en la estructura de la red.El soporte de VLAN permite una administración más dinámica de las redes.

4.1.5 Seguridad

Las VLANs pueden crear firewalls para mantener los requerimientos de seguridad y reemplazar la funcionalidad de los routers en esa área.

Es posible que sólo el tráfico Broadcast de un solo segmento de usuario, puede ser de la VLAN de ése usuario.

El tráfico Broadcast o Unicast que no corresponda a la VLAN no será visible en ese segmento de red.

4.1.6 Reducción de costos.

Al implementar soluciones con VLANs, elimina la necesidad de invertir en Routers.

4.2 Cómo trabajan las VLANs?

4.2.1 Solución Hub

Broadcast Domain

HubsHubs

Collision Domain

4.2.2 Solución Switch

Collision Domain

Broadcast Domain

SwitchesSwitchesCollision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Broadcast Domain

VLAN A

VLAN A VLAN B

VLAN B

Broadcast Domain

Broadcast Domain

Broadcast Domain Collision

Domain

SwitchesSwitches

4.2.3 Broadcast Domain

Collision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Collision Domain

Broadcast Domain

VLAN A

VLAN A VLAN B

VLAN B

Broadcast Domain

Broadcast Domain

Broadcast Domain

Router

4.2.4 Comunicación entre VLANs

Port

Capa MAC

IP Multicast en capa de red

Capas Superiores

Físico

Enlace

Red

Transporte

Sesión

Presentación

Aplicación

4.2.5 Tipos de pertenencia en VLAN

Port VLAN

1 1

2 1

3 2

4 1

5 2

6 2

4.2.6 Por Puerto – Capa Física

VLAN 2

VLAN 1

Ventajas.

Es el método más común de definir miembros en una VLAN.

Fácil configuración.

Desventajas.

En algunos casos no permite Overlapping de puertas, de manera de incluir una en distintas VLANs.

Es necesario reconfigurar la pertenencia de los usuarios, cuando alguno de ellos se mueve de posición.

Por Puerto – Capa Física

VLAN MAC address 0080c8 a0f103 a 0080c8 a0f105 a 0080c8 a0f10a b 0080c8 a0fc03 a 0080c8 a0fc08 b

4.2.7 Por Dirección Física – Mac Address

MAC Address VLAN0080C8 A0F103 A

Equipo conectado en puerta 1

MAC Address VLAN0080C8 A0F103 A

Equipo conectado en puerta 11

Ventajas.

Aún cuando el usuario sea movido físicamente de posición, mantiene su pertenencia a la VLAN en que fue definido.

Desventajas.

Inicialmente se deben conocer todas las MAC Address de los equipos que serán configurados en las distintas VLANs.

Por Dirección Física – Mac Address

Protocol VLAN

Ip 1 Ipx 2

IP sub-net VLAN

23.2.24 1 26.21.35 2

4.2.8 Por Protocolo o Sub-red IP

Ventajas.

Habilita la segmentación por tipo de protocolo.

Las estaciones de los usuarios pueden moverse sin necesidad de reconfigurar los equipos.

Desventajas.

Al verificar direcciones de capa 3 en cada paquete consume más tiempo que verificar las direcciones MAC.

Menos efectivo en protocolos como IPX/SPX, DECnet o AppleTalk.

Dificultad con aquellos protocolos no “ruteables”, SNA o NetBeui.

Por Protocolo o Sub-red IP

Cuando un paquete IP es enviado vía Multicast, éste es enviado a una dirección que es un Proxy para un grupo de direcciones IP definido explícitamente.

Cada una de las estaciones de trabajo tiene la oportunidad de unirse a grupo Multicast IP particular para responder afirmativamente a una notificación de broadcast.

Todas las estaciones que se unen a un grupo IP Multicast pueden ser vistas como miembros de la misma red virtual.

4.2.9 Por IP Multicast

Switch 1 Switch 2

Los switches deben tener una forma de entender y comunicar la pertenencia e información de las VLANs. De otra forma las VLANs estarán limitadas a cada Switch.

Comunicación de Información entre Switches.La forma es definir y utilizar una forma estándar de publicar la información de las VLANs.Ese estándar es IEEE 802.1Q

4.2.11 Comunicación entre Switches