Clase 6 VLAN

Redes Avanzadas
Clase 6
VLAN
Ing. José Ricardo Tillero UPTAEB

VLAN - Red de Área Local Virtual
Tema 1

¿Qué es una VLAN?
 Una VLAN (acrónimo de Virtual LAN, ‘Red de Área
Local Virtual’) es un método de crear redes lógicamente
independientes dentro de una misma red física.
 Una VLAN consiste en una red de computadores que se
comportan como si estuviesen conectados al mismo
switch, aunque pueden estar en realidad conectados
físicamente a diferentes segmentos de una red de área
local.
 Una VLAN es una agrupación lógica de estaciones,
servicios y dispositivos de red que no se limita a un
segmento de LAN físico.

LAN Conmutada Tradicional

LAN Conmutada con VLAN

Características VLAN
 Dentro de un entorno de internetworking conmutada, las VLAN
proporcionan la segmentación y la flexibilidad organizativa.
 Las VLAN proporcionan una manera de agrupar dispositivos dentro
de una LAN.
 Un grupo de dispositivos dentro de una VLAN se comunica como si
estuvieran conectados al mismo cable.
 Las VLAN se basan en conexiones lógicas, en lugar de conexiones
físicas.
 Una VLAN permite que un administrador de red cree grupos de
dispositivos conectados a la red de manera lógica que actúan como
si estuvieran en su propia red independiente, incluso si comparten
una infraestructura común con otras VLAN.
 Todas las estaciones de trabajo y servidores utilizados por un grupo
de trabajo en particular comparten la misma VLAN, sin importar la
conexión física o la ubicación.

Funcionamiento General de las VLAN
 Una VLAN tiene un numero de identificación y un nombre, pertenece a una Red o
Subred IP, al igual que todos sus miembros.
 Una VLAN se implementa en uno o varios Switches. Nos permite crear Switches
virtuales, sobre uno o varios Switches físicos.
 Los dispositivos dentro de una VLAN funcionan como si estuvieran en su propia red
independiente, aunque compartan una misma infraestructura con otras VLAN.
 Los dispositivos de una VLAN sólo se comunican con los dispositivos que están en la
misma VLAN.
 Cada VLAN se considera una red lógica independiente, y los paquetes destinados a
las estaciones que no pertenecen a la VLAN se deben reenviar a través de un
dispositivo que admita el routing.
 Los Switches y puentes envían tráfico unicast, multicast y broadcast sólo en
segmentos de LAN que atienden a la VLAN a la que pertenece el tráfico.
 Los Switches no puentean ningún tráfico entre VLAN, dado que esto viola la
integridad del dominio de broadcast de las VLAN.
 El tráfico entre las VLAN está restringido se debe enrutar.
 Los Routers suministran conectividad entre diferentes VLAN, proporcionan filtrado de
roadcast, seguridad y gestión de flujo de tráfico.
 Las VLAN permiten que redes de IP y subredes múltiples existan en la misma red
conmutada.

Segmentación VLAN
 Las VLAN permiten que el administrador divida las redes en segmentos
según factores como la función, el equipo del proyecto o la aplicación, sin
tener en cuenta la ubicación física del usuario o del dispositivo.
 Las VLAN segmentan de manera lógica las redes conmutadas según las
funciones laborales, departamentos o equipos de proyectos, sin importar la
ubicación física de los usuarios o las conexiones físicas a la red.
 Las VLAN segmentan de forma lógica la red en diferentes dominios de
broadcast, de manera tal que los paquetes sólo se conmutan entre puertos
y se asignan a la misma VLAN.
 Las VLAN se crean para brindar servicios de segmentación proporcionados
tradicionalmente por Routers físicos en las configuraciones de LAN. Las
VLAN se ocupan de la escalabilidad, seguridad y gestión de red. Una VLAN
crea un dominio de difusión lógico que puede abarcar varios segmentos
LAN físicos.
 Las VLAN mejoran el rendimiento de la red mediante la división de grandes
dominios de difusión en otros más pequeños. Si un dispositivo en una
VLAN envía una trama de Ethernet de difusión, todos los dispositivos en la
VLAN reciben la trama, pero los dispositivos en otras VLAN no la reciben.

Segmentación VLAN

Tipos de VLAN
 VLAN basadas en puerto.
 VLAN basadas en direcciones MAC.
 VLAN basadas en protocolo.

Tipos de VLAN

VLAN basadas en Puerto
 Son el tipo de VLAN que se utiliza en la actualidad.
 Se implementa configurando cada puerto de un Switch a
una VLAN.
 Se le asigna una red o subred a cada VLAN.
 Se configuran una o varias interfaces o puertos de uno o
varios Routers, para el ruteo entre VLAN.
 Es el tipo de VLAN con el cual trabajaremos en la
Unidad Curricular.

Características de las VLAN
 Una VLAN por puerto se encuentra lógicamente segmentada.
 Cada puerto de un Switch se puede asignar a una VLAN. Los puertos
asignados a la misma VLAN comparten broadcasts. Los puertos que no
pertenecen a esa VLAN no comparten esos broadcasts. Esto mejora el
desempeño de la red porque se reducen los broadcasts innecesarios.
 Los usuarios conectados al mismo segmento compartido comparten el
ancho de banda de ese segmento.
 Cada usuario adicional conectado al medio compartido significa que el
ancho de banda es menor y que se deteriora el desempeño de la red.
 Las VLAN ofrecen mayor ancho de banda a los usuarios que una red
Ethernet compartida basada en hubs.
 La VLAN por defecto para cada puerto del Switch es la VLAN de
administración. La VLAN de administración siempre es la VLAN 1 y no se
puede borrar.
 Por lo menos un puerto debe asignarse a la VLAN 1 para poder gestionar
el Switch. Todos los demás puertos en el Switch pueden reasignarse a
VLAN alternadas.

Nodos de una VLAN

Usuario de una VLAN

Dominios de Broadcast – sin VLAN

Dominios de Broadcast - VLAN
 Una VLAN es un dominio de broadcast que se crea en
uno o más Switches.

Dominios de Broadcast - VLAN
 En la siguiente figura, se crean tres (3) VLAN con un Router y tres Switches. Existen tres
dominios de broadcast separados.
 El Router enruta el tráfico entre las VLAN mediante enrutamiento de Capa 3. El Switch envía
tramas a las interfaces del Router cuando se presentan ciertas circunstancias:
 Si es una trama de broadcast.
 Si está en la ruta a una de las direcciones MAC del Router.
 Si la Estación de Trabajo 1 de la VLAN de Ingeniería desea enviar tramas a la Estación de
Trabajo 2 en la VLAN de Contabilidad, las tramas se envían a la dirección MAC Fa0/0 del Router.
El enrutamiento se produce a través de la dirección IP de la interfaz del Router Fa0/0 para la
VLAN de Ingeniería. Luego el Router reecapsula las tramas en tramas de la VLAN de
Contabilidad y las envía por la interfaz MAC Fa0/2.
 Si la Estación de Trabajo 1 de la VLAN de Ingeniería desea enviar una trama a la Estación de
Trabajo 2 de la misma VLAN, la dirección MAC de destino de la trama es la de la Estación de
Trabajo 2.

Administración de las VLAN
 Los administradores de red son responsables por
configurar las VLAN de forma estática y dinámica.

Administración de las VLAN

Ventajas y Beneficio de las VLAN
 Las VLAN permiten que los administradores de red organicen las
LAN de forma lógica en lugar de física. Ésta es una ventaja clave.
Esto permite que los administradores de red realicen varias tareas:
 Trasladar fácilmente las estaciones de trabajo en la LAN.
 Agregar fácilmente estaciones de trabajo a la LAN.
 Cambiar fácilmente la configuración de la LAN.
 Controlar fácilmente el tráfico de red.
 Mejorar la seguridad.

 La productividad de los usuarios y la adaptabilidad de la red son importantes para el
crecimiento y el éxito de las empresas. Las redes VLAN facilitan el diseño de una red
para dar soporte a los objetivos de una organización. Los principales beneficios de
utilizar las VLAN son los siguientes:
 Seguridad: los grupos que tienen datos sensibles se separan del resto de la red, lo
que disminuye las posibilidades de que ocurran violaciones de información
confidencial.
 Reducción de costos: el ahorro de costos se debe a la poca necesidad de
actualizaciones de red costosas y al uso más eficaz de los enlaces y del ancho de
banda existentes.
 Mejor rendimiento: la división de las redes planas de capa 2 en varios grupos de
trabajo lógicos (dominios de difusión) reduce el tráfico innecesario en la red y mejora
el rendimiento.
 Dominios de difusión reducidos: la división de una red en redes VLAN reduce la
cantidad de dispositivos en el dominio de difusión.
 Mayor eficiencia del personal de TI: las VLAN facilitan el manejo de la red debido a
que los usuarios con requerimientos similares de red comparten la misma VLAN.
 Administración más simple de aplicaciones y proyectos: las VLAN agregan
dispositivos de red y usuarios para admitir los requisitos geográficos o comerciales. Al
tener características diferentes, se facilita la administración de un proyecto o el trabajo
con una aplicación especializada.

Tema 2
Diseño y Configuración VLAN

Objetivos del Diseño VLAN
 Reducir el tamaño del dominio de colisión en un segmento Ethernet
y mejorar su rendimiento.
 Esto se logra diseñando la red bajo tecnología de Switches o
Switching, en conjunto con las VLAN.
 Cada puerto de un Switch es un dominio de colisión, su prioridad es
reducir el tamaño del dominio de difusión. Ya que, si aumenta el
número de terminales, aumenta el tráfico difusión y el consumo de
CPU por procesado de tráfico broadcast no deseado. Una de las
maneras más eficientes de lograr reducir el domino de difusión es
con la división de una red grande en varias VLAN.
 Actualmente, las redes institucionales y corporativas modernas
suelen estar configuradas de forma jerárquica dividiéndose en
varios grupos de trabajo. Razones de seguridad y confidencialidad
aconsejan también limitar el ámbito del tráfico de difusión para que
un usuario no autorizado no pueda acceder a recursos o a
información que no le corresponde.

Ejemplo de Diseño VLAN
 Por ejemplo, la red institucional de un campus universitario suele separar los
usuarios en tres grupos: ESTUDIANTES, DOCENTES y ADMINISTRACION. Cada
uno de estos grupos constituye un dominio de difusión, una VLAN, y se suele
corresponder asimismo con una subred IP diferente. De esta manera la
comunicación entre miembros del mismo grupo se puede hacer en nivel 2, y los
grupos están aislados entre sí, sólo se pueden comunicar a través de un router.

Configuración VLAN Trunking
 El Configuración de VLAN, describe un conjunto de guías generales de
diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir
que un equipo pueda comunicarse en una red.
 La definición de múltiples VLAN y el uso de enlaces trunk, frente a las
redes LAN interconectadas con un Router, es una solución escalable. Si
se deciden crear nuevos grupos se pueden acomodar fácilmente las
nuevas VLAN haciendo una redistribución de los puertos de los Switches.
Además, la pertenencia de un miembro a una VLAN es independiente de
su ubicación física. E incluso se puede lograr que un equipo pertenezca a
varias VLAN (mediante el uso de una tarjeta de red que soporte trunk).

VLAN Trunking - Protocolo IEEE 802.1Q
 También conocido como dot1Q, fue un proyecto del grupo de trabajo 802
de la IEEE para desarrollar un mecanismo que permita a múltiples redes
compartir de forma transparente el mismo medio físico, sin problemas de
interferencia entre ellas (Trunking).
 Es también el nombre actual del estándar establecido en este proyecto y se
usa para definir el protocolo de encapsulamiento usado para implementar
este mecanismo en redes Ethernet.
 Todos los dispositivos de interconexión que soportan VLAN deben seguir la
norma IEEE 802.1Q que especifica con detalle el funcionamiento y
administración de redes virtuales.
 802.1Q en realidad no encapsula la trama original sino que añade 4 bytes
al encabezado Ethernet original. El valor del campo EtherType se cambia a
0x8100 para señalar el cambio en el formato de la trama.
 Formato de trama 802,1Q

VLAN Nativa
 La VLAN nativa es la VLAN a la que pertencen todos los puertos de
un Switch antes de ser configurados como puerto trunk o como
puerto de acceso. Sólo se puede tener una VLAN nativa por puerto.
 No se etiquetan con el ID de VLAN cuando se envían por el trunk. Y
en el otro lado, si a un puerto llega una trama sin etiquetar, la trama
se considera perteneciente a la VLAN nativa de ese puerto. Este
modo de funcionamiento fue implementado para asegurar la
interoperabilidad con antiguos dispositivos que no entendían
802.1Q.
 Para establecer un Trunking 802.1Q a ambos lados deben tener la
misma VLAN nativa porque la encapsulación todavía no se ha
establecido y los dos Switches deben hablar sobre un link sin
encapsulación (usan la VLAN nativa) para ponerse de acuerdo en
estos parámetros.
 En los equipos de Cisco Systems la VLAN nativa por defecto es la
VLAN 1. Por la VLAN 1 además de datos, se manda información
sobre PAgP, CDP, VTP.

VLAN Nativa
 Aspectos a considerar sobre la VLAN 1 en equipos CISCO.
 La VLAN nativa no debe ser la de gestión.
 Cambiar la VLAN nativa de la 1 a cualquier otra como medida de
seguridad.
 Todos los switches en la misma VLAN nativa.
 Usuarios y servidores en sus respectivas VLAN.
 El tráfico entre switches debe ser el único que no se encapsule
en enlaces trunk. El resto del tráfico, incluyendo la VLAN de
gestión debe ir encapsulado por los trunks. Si no estamos
encapsulando cualquiera puede conectar un equipo que no
hable 802.1Q (switches y hubs) y funcionará sin nuestro control.

Ruteo entre VLAN
 Como se ha mencionado en laminas anteriores, cada VLAN debe
pertenecer a un rango de red o subred diferente, logrando así la
segmentación. Este hecho tiene como consecuencia que los
Switchs no puedan llevar a cabo la comunicación entre ellas, ya
que al operar en capa 2 no son capaces de realizar el enrutamiento,
siendo un Router o un Switch de capa 3 los dispositivos necesarios
para tal propósito.
 El modelo a implementar resulta sencillo, bastará con establecer un
enlace entre el Switch y el Router y configurar este último para que
ejecute el enrutamiento entre los diferentes segmentos de VLAN.
Para ello se puede optar por dos opciones:
1. Enrutamiento Inter-VLAN sin enlace troncal.
2. Enrutamiento Inter-VLAN. Modelo router-on-a-stick.

Ruteo VLAN sin enlace troncal o trunk
 Se utiliza una interfaz para cada VLAN, en cuyo caso deberán
cumplirse las siguientes condiciones:
 Cada interfaz del Switch que conecta con el Router debe operar
en modo acceso y formar parte de la misma VLAN que se
pretende enrutar.
 La interfaz del Router debe ser configurada con una dirección IP
perteneciente al rango de la VLAN que va a enrutar.
 Los dispositivos pertenecientes a la misma VLAN deberán
utilizar como puerta de enlace la IP de la interfaz del Router que
se encargará de su enrutamiento.

Ruteo VLAN sin enlace troncal o trunk
 Paso 1: Un PC de la VLAN 10 desea comunicarse con otro de la VLAN 20. Como son subredes
diferentes envía el paquete a su puerta de enlace, que es la interfaz Fa0/1 del Router.
 Paso 2: El Router recibe el paquete, elimina la etiqueta de la VLAN10, lee la dirección IP de
destino, comprueba su tabla de enrutamiento y concluye que la red de destino está directamente
conectada a través de su interfaz Fa0/2, por lo tanto, reenvía el paquete a través de ella.
 Paso 3: La trama es recibida por la interfaz Fa0/24 del Switch, que a su vez la reenvía al PC de
destino.

Ruteo VLAN - Modelo router-on-a-stick
 Al igual que sucede con la comunicación entre mismas VLAN en diferentes
Switchs, el método de necesitar un enlace por cada una de ellas resulta
poco práctico. Lo ideal en estos casos consiste en aplicar el modelo router-
on-a-stick, el cual basa el enrutamiento en la utilización de un solo link que
comunicará todas las VLAN. Para llevarlo a cabo se deben cumplir los
siguientes requisitos:
 La interfaz del Switch que conecta con el Router debe estar configurada en
modo troncal, permitiendo el tráfico de todas las VLAN que se desean
comunicar.
 La interfaz del Router será configurada para que opere con el protocolo
802.1Q. Además, en la misma se crearán subinterfaces, una por cada
VLAN, que a su vez serán configuradas con una IP dentro del rango de
cada una de ellas.
 Los dispositivos de las VLAN utilizarán como puerta de enlace la IP de la
subinterfaz encargada de su enrutamiento.
 Las subinterfaces simplemente crean diferentes interfaces lógicas sobre
una física. Ello significa que el tráfico tan solo atravesará un link físico, pero
a nivel de procesamiento interno cada una de ellas es tratada de manera
individual, con su propia configuración y características.

Ruteo VLAN - Modelo router-on-a-stick
 Paso 1: Un PC de la VLAN10 desea comunicarse con otro de la VLAN 20. Como son subredes
diferentes, envía el paquete a su puerta de enlace, cuya IP es la 192.168.10.1.
 Paso 2: El Router recibe el paquete, elimina la etiqueta de la VLAN 10, lee la dirección IP de
destino, comprueba su tabla de enrutamiento y concluye que la red de destino está directamente
conectada a través de su subinterfaz Fa0/1.20. El Router reenvía el paquete a través de la
interfaz física Fa0/1 agregando a la trama una etiqueta de la VLAN 20.
 Paso 3: La trama es recibida por el switch, que a su vez la reenvía al PC de destino.

Ejemplo de Configuración VLAN
 Imagine que una universidad tiene una red con un rango de
direcciones IP del tipo 172.16.XXX.0/24, cada VLAN, definida en la
capa de enlace de datos (nivel 2 de OSI), se corresponderá con una
subred IP distinta:
 VLAN 10, Administración, Subred IP 172.16.10.0/24.
 VLAN 20, Profesores, Subred IP 172.16.20.0/24.
 VLAN 30, Alumnos, Subred IP 172.16.30.0/24.
 En cada edificio de la universidad hay un Switch denominado de
acceso, porque a él se conectan directamente los sistemas finales.
Los Switchs de acceso están conectados con enlaces trunk (enlace
que transporta tráfico de las tres VLAN) a un Switch troncal, de
grandes prestaciones, típicamente Gigabit Ethernet o 10-Gigabit
Ethernet. Este Switch está unido a un Router también con un enlace
trunk, el Router es el encargado de llevar el tráfico de una VLAN a
otra.

 A continuación se presentan a modo de ejemplo los comandos IOS
para configurar los Switches y Routers del escenario anterior.
 Creamos las VLAN en el Switch troncal, suponemos que este
Switch actúa de servidor y se sincroniza con el resto:
Switch-troncal>enable
Switch-troncal#configure terminal
Switch-troncal(config)#vlan 10
Switch-troncal(config-vlan)#name administración
Switch-troncal(config-vlan)#exit
Switch-troncal(config-vlan)#name profesores
Switch-troncal(config-vlan)#name alumnos

 Definimos como puertos trunk los cuatro del Switch troncal:
Switch-troncal(config)#interface range g0/0 -3
Switch-troncal(config-if-range)#switchport
Switch-troncal(config-if-range)#switchport mode trunk
Switch-troncal(config-if-range)#switchport trunk native vlan 10
Switch-troncal(config-if-range)#switchport trunk allowed vlan 20, 30
Switch-troncal(config-if-range)#exit

 Ahora habría que definir en cada Switch de acceso qué rango de puertos dedicamos
a cada VLAN. Vamos a suponer que se utilizan las interfaces f0/0-15 para la VLAN
adminstracion, f0/16,31 para VLAN profesores y f0/32-47 para la VLAN alumnos.
Switch-1(config)# interface range f0/0 -15
Switch-1(config-if-range)#switchport
Switch-1(config-if-range)#switchport mode access
Switch-1(config-if-range)#switchport access vlan 10
Switch-1(config-if-range)#exit
Switch-1(config)#interface range f0/16 -31
Switch-1(config)#interface range f0/32 -47

 Definimos como trunk el puerto que conecta cada Switch de acceso
con el troncal:
Switch-1(config)#interface g0/0
Switch-1(config-if) switchport
Switch-1(config-if)#switchport mode trunk
Switch-1(config-if)#switchport trunk native vlan 10
Switch-1(config-if)#switchport trunk allowed vlan 20,30
Switch-1(config-if)#exit

 En el router creamos una subinterfaz por cada VLAN transportada en el enlace trunk:
Router(config)#interface f2
Router(config-if)#no ip address
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface f2.1
Router(config-if)#encapsulation dot1q 10 native
Router(config-if)#ip address 172.16.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#encapsulation dot1q 20
Router(config-if)#encapsulation dot1q 30
 Esta sería la configuración relativa a la creación de las VLAN, se omite la configuración de
otros elementos como los hosts, routers y otros dispositivos de red.

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