04 bridg switching
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5-1CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
UNIDAD 4:Bridging - Switching
Prof. Arsenio Pérez ( [email protected])Prof. Euvis Piña ( [email protected])
Prof. Pedro Rodriguez [email protected])Prof. Alirio Pérez ([email protected])
Prof. William Polanco ([email protected])
PresentaciónDiplomado 2002
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Unidad4 LAN Switching
5-3CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Agenda
• Tecnología LAN de medio compartido
• Bases de LAN Switching
• Tecnologías Claves de Switching
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Tecnologías LAN de Medio Compartido
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
5-5CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
5-6CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Hubs solventan algunos de estos problemas
Ethernet 10
Un solo dispositivo envia a la vez
Hub
Todos los nodos de comparten 10 Mbps
• Concentrador Ethernet
• “Self-contained” LAN Ethernet en una caja
• Pasivo
• Trabaja en el nivel 1: Físico
5-7CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Colisiones: Signos de Probl.
• Tiempos de respuestas pésimos
• Incrementa las quejas de usuarios
CRASHCRASH
Hub
• “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.”
5-8CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Otros consumidores de BW
Unicast
Broadcast
Multicast
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Apple
TCP/IP
Broadcasts Consume Bandwidth
• Resolver direcciones
• Distribuir información de ruteo
• Encontrar Servicios en la red
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Broadcasts Consume Rendimiento de Procesador
• Broadcasts y multicasts interrumpen todos los computadores en la red
Broadcasts/Second
CPU %
100 1000 30000
10
203040
506070
80
100 1000 3000
SPARC2
SPARC5
Pentium 120 MHz
5-11CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
LANs basdas en Hub
10BaseTHub
10BaseTHub
• 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
5-12CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
123123
124124
125125
126126
127127
128128
Corporate Intranet
Hub Hub
5-13CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Switches—Nivel 2
Switch Ethernet
Cada Nodo tiene 10 Mbps
BackboneEthernet Switcheada 10
Múltiples dispositivos enviando al mismo tiempo
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Switches versus Hubs
Ethernet 10
Un dispositivo
enviando a la vez
Hub
Todos los nodos comparten 10 Mbps
Ethernet Switch
Cada nodo tiene 10 Mbps
Backbone Switched Ethernet 10
Múltiples dispositivos enviando a la
vez
5-15CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
SLOWSLOW
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
SLOWSLOW
Mbps
5-16CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
File Transfer Client/Server ImageProcessing
Backup/Mng TransactionProcessing
E-Mail Desktop Video
Traditional Data Traditional Data Requirements Drive LAN Requirements Drive LAN
BandwidthBandwidth
Bandwidth Requirements
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
5-17CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
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LANs Actuales
• Más recursos conmutados; poco compartidos
• Routers provéen la escalabilidad
• Grupos de usuarios determinados por la localización física
10/100Switch
10-MbpsHub
10/100Switch
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Bases del LAN Switching
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
5-20CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Bases del LAN Switching
• Permite acceso dedicado
• Elimina las colisiones e incrementa la capacidad
• Soporta múltiples conversaciones al mismo tiempo
5-21CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
A C
B
2
4
1
10 Mbps
10 Mbps
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
Interface
Sta
tio
ns
1 2 3 4
3Data from A to B
5-22CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
A C
B
2
4
1
10 Mbps
10 Mbps
Operación del LAN Switch
Interface
Sta
tio
ns
1 2 3 4
A X
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
5-23CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
A C
B
2
4
1
10 Mbps
10 Mbps
Operación del LAN Switch
Interface
Sta
tio
ns
1 2 3 4
A X
3Data from A to B
Data fro
m A
to B
Dat
a fr
om
A t
o 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
5-24CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
A C
B
2
4
1
10 Mbps
10 Mbps
Operación del LAN Switch
Interface
Sta
tio
ns
1 2 3 4
A X
3
B X
Dat
a fr
om
B t
o A
• 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
5-25CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
A C
B
2
4
1
10 Mbps
10 Mbps
Operación del LAN Switch
Interface
Sta
tio
ns
1 2 3 4
A X
B X
3Data from B to A
• 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
5-26CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
5-27CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Switching Technology: Dos Métodos
Frame Frame Frame
Fram
e
• 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
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Tecnología Clave del Switching
© 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
5-29CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Tecnología Clave del Switching
•802.1d Spanning-Tree Protocol
•Multicasting
5-30CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
• 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
5-31CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
5-32CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
• VideoVideo
• LAN TVLAN TV
• Desktop Desktop conferencingconferencing
• Corporate Corporate broadcastsbroadcasts
• Collaborative Collaborative computingcomputing
5-33CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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
5-34CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
WAN
VideoServers
Channel 1
Channel 2
Channel 3
1
2
3
Multicast
• Internet Group Management Protocol (IGMP)
• Multicast routing protocols
IGMP Multicast RoutingProtocols
• Switches typically flood all ports with multicast traffic
Problema: Como prevenir el flujo de multicasting?
5-35CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
WAN
VideoServers
Channel 1
Channel 2
Channel 3
1
2
3
End-to-End Multicast
• Internet Group Management Protocol (IGMP)
• Multicast routing protocols
IGMP
• Cisco Group Management Protocol (CGMP)
CGMP
Wire-SpeedMulticast
Multicast RoutingProtocols
5-36CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
VideoServers
Channel 1
Channel 2
Channel 3
1
2
3
End-to-End Multicast
IGMP
• Internet Group Management Protocol (IGMP)
• Multicast routing protocols
• Cisco Group Management Protocol (CGMP)
WAN
CGMP
Wire-SpeedMulticast
Multicast RoutingProtocols
5-37CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
Por qué usar Multicast?
1 20 40 60 80 100
Número de Clientes
0.8
0.6
0.4
0.2
0
TraficoMbps Con multicast
Sin multicast
Stream de Video de 100-kbps
• Entrega de Información altamente escalable
5-38CSE: Networking Fundamentals—Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
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