04 bridg switching

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


Agenda

• Tecnología LAN de medio compartido

• Bases de LAN Switching

• Tecnologías Claves de Switching


Tecnologías LAN de Medio Compartido



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


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


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.”


Otros consumidores de BW

Unicast

Broadcast

Multicast


Apple

TCP/IP

Broadcasts Consume Bandwidth

• Resolver direcciones

• Distribuir información de ruteo

• Encontrar Servicios en la red


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


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


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


Switches—Nivel 2

Switch Ethernet

Cada Nodo tiene 10 Mbps

BackboneEthernet Switcheada 10

Múltiples dispositivos enviando al mismo tiempo


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


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


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


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


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


Bases del LAN Switching



Bases del LAN Switching

• Permite acceso dedicado

• Elimina las colisiones e incrementa la capacidad

• Soporta múltiples conversaciones al mismo tiempo


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


A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps


Interface

Sta

tio

ns

1 2 3 4

A X

3



• 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



A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps


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


• 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

Sta

tio

ns

1 2 3 4

A X

3

B X

Dat

a fr

om

B t

o A





– Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida



A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps


Interface

Sta

tio

ns

1 2 3 4

A X

B X

3Data from B to A





– Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida



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


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


Tecnología Clave del Switching



Tecnología Clave del Switching

•802.1d Spanning-Tree Protocol

•Multicasting


• 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


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


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


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


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?


WAN

VideoServers

Channel 1

Channel 2

Channel 3

1

2

3

End-to-End Multicast



IGMP

• Cisco Group Management Protocol (CGMP)

CGMP

Wire-SpeedMulticast

Multicast RoutingProtocols


VideoServers

Channel 1

Channel 2

Channel 3

1

2

3

End-to-End Multicast

IGMP



• Cisco Group Management Protocol (CGMP)

WAN

CGMP

Wire-SpeedMulticast

Multicast RoutingProtocols


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


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

04 bridg switching

Technology

cisco systems

contained lan ethernet

tradicionales ethernet

thick ethernet costos

concentrador ethernet

coaxial fino thin ethernet

nuevos usuarios

cableado interentre