El documento describe las bases del switching de LAN. Los switches proveen acceso dedicado a cada nodo, eliminan colisiones e incrementan la capacidad, y soportan múltiples conversaciones al mismo tiempo. También describen protocolos como Spanning Tree para permitir redundancia y Multicasting para comunicaciones multipunto escalables.

1. UNIDAD 4 : Bridging - Switching Prof. Arsenio Pérez ( aperez@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Euvis Piña ( epina@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Pedro Rodriguez prodrig@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Alirio Pérez (ingalirioperez@yahoo.com) Prof. William Polanco (wpolanco@delfos.ucla.edu.ve) Presentación Diplomado 2002

2. Unidad4 LAN Switching

3. Agenda Tecnología LAN de medio compartido Bases de LAN Switching Tecnologías Claves de Switching

4. Tecnologías LAN de Medio Compartido © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com

5. LAN tradicionales Ethernet en Coaxial Grueso (Thick Ethernet) Limitado a 500 metros antes de la degradación de la señal Requiere repetidores cada 500 metros Limitaciones en cuanto a la cantidad y localización de las estaciones Costos, compejidades en cableado Inter/entre edificios. Relativamente simple agregar nuevos usuarios Provee un ancho de banda compartida 10-Mbps Ethernet en Coaxial Fino (Thin Ethernet) Menos costoso y reuiere menos espacio que el thick Ethernet Costos, complejidades en cableado entre edificios Agregar usuarios requiere interrupciones de la red

6. Hubs solventan algunos de estos problemas Concentrador Ethernet “ Self-contained” LAN Ethernet en una caja Pasivo Trabaja en el nivel 1: Físico Ethernet 10 Un solo dispositivo envia a la vez Hub Todos los nodos de comparten 10 Mbps

7. Colisiones: Signos de Probl. Tiempos de respuestas pésimos Incrementa las quejas de usuarios “ I could have walked to Finance by now.” “ I knew I should have stayed home.” “ File transfers take forever.” “ I’m waiting all the time.” CRASH Hub

8. Otros consumidores de BW Unicast Broadcast Multicast

9. Broadcasts Consume Bandwidth Resolver direcciones Distribuir información de ruteo Encontrar Servicios en la red Apple TCP/IP

10. Broadcasts Consume Rendimiento de Procesador Broadcasts y multicasts interrumpen todos los computadores en la red Broadcasts/Second CPU % 1 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 1 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 S P A R C 2 S P A R C 5 P e n t i u m 1 2 0 M H z

11. LANs basdas en Hub Recursos compartidos Conexiones del Desktop cableadas a Closet de distribución centralizados Seguridad pobre dentro de los segmentos compartidos Routers provéen escalabilidad Agregar, mover, cambiar es mucho más fácil Grupos de usuarios son determinados por la localización física 10BaseT Hub 10BaseT Hub

12. Bridges Mas inteligentes que un HUB Está pendiente de las conversaciones en la red para aprender y mantener las tablas de direcciones Colecta y pasa los paquetes entro dos segmentos de red Controla el tráfico a de la red Bridge Segment 1 Segment 2 123 124 125 126 127 128 Corporate Intranet Hub Hub

13. Switches—Nivel 2 Switch Ethernet Cada Nodo tiene 10 Mbps Backbone Ethernet Switcheada 10 Múltiples dispositivos enviando al mismo tiempo

14. Switches versus Hubs Ethernet Un dispositivo enviando a la vez Hub Todos los nodos comparten 10 Mbps Ethernet Switch Cada nodo tiene 10 Mbps Backbone Múltiples dispositivos enviando a la vez 10 Switched Ethernet 10

15. La Necesidad de Velocidad: Signos venideros Transferecias de archivos toman demasiado tiempo. Puede tomarse un café entre refrescamientos de pantallas Los trabajos de Impresión se toman todo el día. Aplicaciones Multimedia Mbps SLOW SLOW

16. Causas Típicas de Congestión en la Red Muchos usuarios en un segmeto de 10 Mbps Muchos usuarios accesando uno o dos Servidores PC´s con alto rendimiento EISA, PCI, y S-Bus Aplicaciones de Uso intensivo de la red tales como color publishing, CAD/CAM, imaging, y BD relacionales File Transfer Client/Server Image Processing Backup/Mng Transaction Processing E-Mail Desktop Video Traditional Data Requirements Drive LAN Bandwidth Bandwidth Requirements

17. Impacto del Tráfico en la red para la centralización de Servidores Servidores se están moviendo gradualmente hacia un área central (data center) versus la diseminación a través de la compañía para: Asegurar la integridad de la data de la compañía Mantener la red y asegurar la operabilidad Mantener la seguridad Ejecutar funciones de configuracion y administración Más centralización de Servidores incrementa la demanda de ancho de banda en el campus y en los Backbones de Grupos de trabajo. Servers in Wiring Closets Randomly Distributed Servers Centralized Servers in Data Center Mainframe Data Center

18. LANs Actuales Más recursos conmutados; poco compartidos Routers provéen la escalabilidad Grupos de usuarios determinados por la localización física 10/100 Switch 10-Mbps Hub 10/100 Switch

19. Bases del LAN Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com

20. Bases del LAN Switching Permite acceso dedicado Elimina las colisiones e incrementa la capacidad Soporta múltiples conversaciones al mismo tiempo

21. Operación del LAN Switch Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address Opera en Nivel 2 del OSI Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente Envia hacia todos los puestos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente 3 Data from A to B A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4

22. Operación del LAN Switch 3 Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address Opera en Nivel 2 del OSI Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente Envia hacia todos los puestos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X

23. Operación del LAN Switch 3 Data from A to B Data from A to B Data from A to B Envia los paquetes basado en una tabla de trasmisión Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address Opera en Nivel 2 del OSI Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente Envia hacia todos lospuesrtos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida reenvia cuando el destino está localizado en una interface diferente A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X

24. Operación del LAN Switch Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address Opera en Nivel 2 del OSI Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente 3 Data from B to A A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X B X

25. Operación del LAN Switch Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address Opera en Nivel 2 del OSI Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente 3 Data from B to A A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X B X

26. Switching Technology: Full Duplex Duplica el bandwidth entre nodos e.j. switch y servidor transmisión libre de Colisión Dos 10- ó 100-Mbps caminos de data Full Duplex Switch 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps

27. Switching Technology: Dos Métodos Cut-through El Switch chequea la dirección Destino e inmediatamente comienza la retransmisión del frame Store-and-forward Completa la recepción del frame antes de retransmitirlo Frame Frame Frame Frame

28. Tecnología Clave del Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com

29. Tecnología Clave del Switching 802.1d Spanning-Tree Protocol Multicasting

30. Problemas con grandes redes switcheadas multicast Local, broadcast, y eventos de destino simples desconocidos “storms” tormentas que se convierten en eventos globales Necesidades del Spanning Tree Station A Station B Segment A Segment B Switch 1 Switch 2 1/1 1/2 2/1 2/2

31. 802.1d Spanning-Tree Protocol (STP) Permite redundancia usando enlaces paralelos Baja los enlaces redundantes para eliminar los ciclos. Los Switches se comunican entre ellos usando BPDUs (Bridge Protocol Data Units) Toma 30–60 segundas para converger Cisco refinements: PortFast UplinkFast

32. Multicasting Aplicaciones emergentes requieren incrementar el ancho de banda: E-mail,Transferencias de Archivos, y compartimiento de archivos son fáciles de manejar Aplicaciones emergentes son “golosas” de Ancho de Banda Se requieren comunicaciones multipuntos : Comunicaciones simultaneas entre grupos de computadoras Video LAN TV Desktop conferencing Corporate broadcasts Collaborative computing

33. Comunicaciones Multipunto Broadcast Las Aplicaciones direccionan cada paquete a una sola dirección de broadcast Los paquetes son difundidos a cada estación Multicast Las aplicaciones direccionan cada paquete a un grupo de receptores La red envia los paquetes solamente solo a aquellos que necesitan recibirlos

34. Multicast WAN Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 Internet Group Management Protocol (IGMP) Multicast routing protocols Problema: Como prevenir el flujo de multicasting ? IGMP Multicast Routing Protocols Switches typically flood all ports with multicast traffic

35. End-to-End Multicast WAN Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 Internet Group Management Protocol (IGMP) Multicast routing protocols Cisco Group Management Protocol (CGMP) IGMP CGMP Wire-Speed Multicast Multicast Routing Protocols

36. End-to-End Multicast Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 IGMP Internet Group Management Protocol (IGMP) Multicast routing protocols Cisco Group Management Protocol (CGMP) WAN CGMP Wire-Speed Multicast Multicast Routing Protocols

37. Por qué usar Multicast? 1 20 40 60 80 100 Número de Clientes 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Trafico Mbps Con multicast Sin multicast Stream de Video de 100-kbps Entrega de Información altamente escalable

38. Resúmen Switches provéen acceso dedicado Switches eliminan colisiones e incrementan la capacidad Switches soportan múltiples conversaciones al mismo tiempo Switches proveen inteligencia para el multicasting