Tema 6 Dispositivos de interconexin

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Tema 6Dispositivos de interconexión

• REDES 2º - I.T.I.S
• Teresa Olivares Montes

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Contenidos

• Introducción
• Repetidores
• Puentes
• Conmutadores
• Encaminadores

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Bibliografía

• B. A. Forouzan. Transmisión de datos y Redes de
  Comunicaciones, McGraw-Hill, 2º Edición, 2001.
  Capítulo 21
• W. Stallings. Comunicaciones y Redes de
  Computadoras. Pearson-Prentice Hall, 7ª edición,
  2004. Capítulo 3.
• M. Gallo. Comunicación entre computadoras y
  tecnologías de redes, Thomson. 2002. Capítulos 6
  y 7

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Introducción

• Una LAN puede necesitar cubrir más distancia de
  la que el medio
• de transmisión admite
• El número de estaciones puede ser demasiado
  grande para que la
• entrega de las tramas o la gestión de red se haga
  de forma eficiente
• Interconexión de redes
• Cuando dos o más redes diferentes se conectan
  para intercambiar datos o recursos, se convierten
  en una red interconectada
• La interconexión se plantea como una necesidad
  ante la diversidad de tecnologías de redes, y
  también por otros motivos, como mejora de
  prestaciones, seguridad, etc.
• La interconexión se puede realizar a muchos
  niveles y con objetivos muy variados

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Introducción

• Las diferentes tecnologías de red difieren en los
  siguientes aspectos
• Velocidad de transmisión
• Esquemas de direccionamiento
• El alcance o cobertura de las redes
• Los tamaños máximos de paquete
• Estas características son diferentes en las
  distintas redes no sólo por capricho del
  organismo de normalización, sino porque tales
  características hacen óptimas las prestaciones de
  la tecnología de la red en el escenario de su
  aplicación.

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Introducción

• Para conseguir una interconexión de redes de
  distinta tecnología, hay que resolver los
  siguientes aspectos
• Cómo compatibilizar los esquemas de
  direccionamiento de las distintas redes.
• Qué dispositivos permitirán la interconexión
  entre redes y qué funcionalidad incorporarán.
• Cómo encaminar los datos a través de un conjunto
  interconectado de redes, con independencia de los
  mecanismos internos de cada red
• Hay que resolver el problema de disparidad de
  tamaños máximos de campo de datos de las
  tramas/paquetes de cada red, de modo que los
  datos no queden bloqueados a la entrada de una
  red con un tamaño máximo de campo de datos menor
  que los datos que se intentan transmitir a través
  suyo.

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Introducción

• Solución utilización de dispositivos de
  interconexión.
• Se han desarrollado diferentes dispositivos de
  interconexión que unen diferentes redes o
  segmentos de una misma red.
• Modelo básico utilizar un dispositivo más o
  menos complejo para comunicar dos o más redes
• Dependiendo de las diferencias entre las redes,
  el dispositivo se llamará de una
• manera u otra y será más o menos complejo.
• Enlazar varias LANs requiere dispositivos de
  interconexión de redes adicionales que solucionen
  los obstáculos a la interconexión sin interrumpir
  las funciones independientes de las redes

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Introducción

• Los dispositivos de Interconexión de Redes se
  dividen en cuatro categorías Repetidores,
  Puentes, Encaminadores y Pasarelas

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Introducción

• Cada uno de estos cuatro tipos actúa con
  protocolos en niveles diferentes del modelo OSI
• Repetidores actúan sólo sobre los componentes
  electrónicos de una señal. Sólo son activos en la
  capa fisica (nivel 1 de OSI)
• Puentes utilizan protocolos de direccionamiento
  y pueden afectar al control de flujo de una única
  LAN. Operan en el nivel de enlace de datos (nivel
  2 de OSI)
• Encaminadores ofrecen enlaces entre dos LANs
  distintas del mismo tipo. Operan en el nivel 3 de
  OSI.
• Pasarelas proporcionan servicios de traducción
  entre LANs o aplicaciones incompatibles y son
  activos en todos los niveles OSI

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Introducción

• Cada uno de los dispositivos de interconexión
  opera también en todos los niveles inferiores a
  aquél en el que son en mayor parte activos

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Repetidores

• Los repetidores realizan la interconexión a nivel
  físico, ya que interconectan redes del mismo
  tipo. Amplifican y regeneran la señal,
  compensando la atenuación y distorsión del medio
  físico.
• Son transparentes al subnivel MAC y superiores
  no analizan la información que les llega, hace
  una transmisión transparente de todas las tramas
  de un segmento a otro
• Un repetidor instalado en un enlace, recibe la
  señal antes de que se vuelva débil o corrupta,
  regenera el patrón de bits original y coloca la
  copia refrescada de nuevo en el enlace

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Repetidores
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Repetidores

• Un repetidor sólo nos permite extender la
  longitud física de una red. No cambia de ninguna
  forma la funcionalidad de la misma
• Las dos secciones conectadas por el repetidor
  son, en realidad, una red
• Si A envía una trama, la reciben todas las demás,
  la diferencia es que con el repetidor, C y D
  reciben una copia más fiable

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Repetidores

• Problemas que no resuelven Aislar o separar el
  tráfico, Sobrecarga de red, Conectar dos redes de
  distinto tipo (p.e. Token Ring con Ethernet),
  Límites de distancia (impuestos por el protocolo
  MAC), Seguridad y Gestión de red.
• No son amplificadores. Un amplificador no puede
  discriminar entre una señal y ruido, amplifica
  todo por igual.
• Un repetidor no amplifica la señal, la regenera

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Repetidores y concentradores

• A menudo, el término concentrador se usa para
  designar a un repetidor (hay que tener cuidado
  con esto!!!!)
• Hay quien considera un concentrador como un
  repetidor, mientras que, por otro lado, se
  considera un concentrador genéricamente como
  cualquier dispositivo que conecta dos o más
  segmentos de red
• En este último caso deberíamos calificar el
  dispositivo (Concentrador repetidor, concentrador
  conmutado, concentrador, de puenteo, etc.)
• Un concentrador también puede ser un dispositivo
  que soporta varios medios diferentes (como figura
  1 siguiente)
• Incluso otra definición de concentrador es la de
  concentradores repetidores apilables, que
  consisten en unidades repetidoras individuales
  apiladas una encima de otra (ver figura 2
  siguiente)

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Repetidores y concentradores

• Figura 1 Este concentrador repetidor
  multiranuras con base en chasis puede acomodar
  varios tipos diferentes de medios (UTP, coaxial y
  fibra).

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Repetidores y concentradores

• Figura 2 Concentradores apilables encadenados en
  margarita entre sí, usando un cable externo que
  les permite funcionar como un solo concentrador

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Puentes

• Los puentes realizan la interconexión de redes
  LAN a nivel de la capa de enlace
• Son dispositivos que interconectan redes IEEE 802
  del mismo o de distinto tipo.
• Las redes interconectadas pueden o no diferir en
  el protocolo de subcapa MAC y física, pero deben
  incorporar los mismos protocolos de subcapa LLC,
  capa de red y superiores.
• Cuando una trama entre en un puente, éste no solo
  regenera la señal sino que también comprueba la
  dirección de destino y encamina la nueva copia
  sólo al segmento en el que se encuentra la
  dirección destino

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Puentes
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Puentes

• Pueden
• Dividir una red grande en segmentos pequeños
• Retransmitir tramas entre dos LANs originalmente
  separadas
• Contienen lógica que permite separar el tráfico
  de cada segmento ? FILTRAN EL TRÁFICO ? Controlan
  la congestión y aíslan enlaces con problemas ?
  Seguridad en la transmisión

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Puentes
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Puentes

• Para seleccionar entre segmentos, un puente debe
  buscar en una tabla que contenga las direcciones
  físicas de cada una de las estaciones conectadas
  a él. La tabla indica a qué segmento pertenece
  cada estación.
• Tipos de puentes Simples, Multipuerto,
  Transparentes o de aprendizaje
• Puente Simple son los más primitivos y los más
  baratos. Enlazan dos segmentos y contienen una
  tabla que almacena las direcciones de todas las
  estaciones incluidas en cada uno de ellos. Todas
  las direcciones deben introducirse de forma
  manual. El inconveniente principal es que la
  instalación y el mantenimiento consumen bastante
  tiempo.

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Puentes

• Puente multipuerto pueden conectar más de dos
  LANs
• El puente de la siguiente figura tiene tres
  tablas, cada una de las cuales almacena las
  direcciones físicas de las estaciones alcanzables
  a través del puerto correspondiente

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Puentes

• Puente transparente Construye la tabla con las
  direcciones de las estaciones a medida que
  realiza las funciones de puente.
• Cuando se instala el puente, su tabla está vacía.
  Utilizará las direcciones fuente para construir
  su tabla
• Con el primer paquete transmitido por cada
  estación, el puente conoce el segmento asociado
  con cada estación. En algún momento tendrá la
  tabla completa con las direcciones de las
  estaciones, y sus segmentos respectivos,
  almacenados en su memoria
• Este proceso continúa, aunque la tabla esté
  completa ?? se autoactualiza?

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Puentes

• Algoritmo del árbol de expansión
• Por fiabilidad, algunas redes poseen más de un
  puente, lo que incrementa la probabilidad de
  bucles en la red
• Un bucle ocurre cuando los bloques pasan de
  puente a puente de manera circular, sin alcanzar
  jamás su destino
• Para prevenir esta situación, los puentes se
  comunican entre sí y establecen un mapa de la red
  para generar lo que se llama un árbol de
  expansión para todas las redes
• El árbol de expansión consiste en una sola
  trayectoria entre nodos fuente y destino que no
  incluye ningún bucle. Puede ser considerado como
  un subconunto libre de bucles en una topología de
  red
• Este algoritmo se especifica en la norma IEEE
  802.1d y describe cómo los puentes (y
  conmutadores) pueden comunicarse uno con otro
  para evitar bucles de red

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Un posible bucle de red

• Cuatro segmentos de red interconectados por
  cuatro puentes
• Se tienen múltiples puentes sobre la LAN 1

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Puentes
Ejemplos comerciales
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Conmutadores

• Conmutadores (Switches) de redes LAN
  dispositivos que ofrece la funcionalidad de un
  puente multipuerto, pero con mayor eficiencia
• Están diseñados para resolver problemas de
  rendimiento en la red, debido a anchos de banda
  pequeños y enbotellamientos. Reenvía los paquetes
  únicamente por el puerto apropiado, en base a la
  dirección MAC de destino (opera en el nivel 2)
• La emergente popularidad de los productos de
  conmutación frente a los puentes se debe a que
  son más simples, de menor costo y proporcionan
  mejores prestaciones.
• Un conmutador segmenta la red de forma económica
  en diferentes dominios de colisión (competencia
  por acceder al medio), proporcionando de esta
  manera mayor ancho de banda a cada una de las
  estaciones finales.

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Conmutadores

• Existen conmutadores LAN con capacidad para crear
  VLANs (LAN Virtuales).
• Una VLAN es una forma sencilla de crear dominios
  virtuales de broadcast separados, dentro de un
  ambiente de conmutadores independientemente de la
  estructura física.
• Permiten aislar el tráfico broadcast entre cada
  VLAN. Es como tener diferentes LAN separadas
  físicamente.
• Tienen la habilidad para definir grupos de
  trabajo basados en grupos lógicos y estaciones de
  trabajo individuales, más que por la
  infraestructura física de la red.
• El tráfico dentro de una VLAN es conmutado por
  medios rápidos entre los miembros de la VLAN y el
  tráfico entre diferentes VLANs es reenviado por
  un router

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Conmutadores
Ejemplos comerciales En la actualidad existen
productos de conmutación LAN para Ethernet, Fast
Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI, Token Ring y
ATM.
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Encaminadores

• Los repetidores y puentes son sencillos
  dispositivos hardware capaces de ejecutar tareas
  específicas. Los encaminadores son más
  sofisticados
• Tienen acceso a las direcciones del nivel de red
  y contienen software que permite determinar cual
  de los posibles caminos entre esas direcciones es
  el mejor para una transmisión determinada
• Actúan en los niveles físico, de enlace de datos
  y de red
• Retransmiten los paquetes entre múltiples redes
  interconectadas
• Encaminan paquetes de una red a cualquiera de las
  posibles redes de destino

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Encaminadores
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Encaminadores

• Actúan como estaciones en una red. Pero tienen
  direcciones y enlaces a dos o más redes al mismo
  tiempo
• Reciben paquetes de una red y la pasan a una
  segunda red conectada. Además, si un paquete
  recibido se dirige a un nodo de una red de la
  cual el encaminador no es miembro, el encaminador
  es capaz de determinar cuál de las redes a las
  que está conectado es la mejor para retransmitir
  el paquete, pasando el paquete al encaminador
  siguiente de la red apropiada
• Objetivo encaminar los paquetes a través de un
  conjunto de redes
• Si existen varias opciones El encaminador elige
  el camino más adecuado, El camino con coste
  mínimo (más eficiente)
• Elegir el camino más corto es una combinación de
  más económico, más fiable, más rápido y otras
  restricciones

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Encaminadores

• El encaminamiento puede ser
• Estático las direcciones de encaminamiento no se
  basan en la topología de las redes, sino en
  función de tablas que se actualizan manualmente
• Dinámico Ejecutan entre sí un protocolo de
  intercambio de información de estado (protocolo
  de encaminamiento) que les permite definir rutas
  óptimas y reconfigurar sus tablas automáticamente
  ante cambios en la red o averías.
• Los protocolos de encaminamiento se basan en
  algoritmos de encaminamiento para calcular la
  trayectoria de menor costo de la fuente al
  destino
• Un algoritmo de encaminamiento es esa parte del
  software de la capa de red responsable de decidir
  sobre qué línea de salida debe colocarse un
  paquete que está llegando

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Encaminadores

• Los routers mantienen tablas de encaminamiento
  que contienen, entre otras cosas, la dirección
  destino de un nodo o red, direcciones de
  encaminadores conocidas y la interfaz de red
  asociada con una dirección de router particular
• Existen dos tipos principales de algoritmos de
  encaminamiento
• Algoritmos vector-distancia
• Algoritmos estado de enlace
• La meta de ambos tipos es enrutar un paquete de
  un punto a otro en la red a través de algún
  conjunto de enrutadores intermedios sin formación
  de bucles (un paquete es enviado a través del
  mismo enlace varias veces)
• La diferencia entre ambos tipos es la manera en
  que consiguen y propagan información de ruteo a
  lo largo de la red

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Encaminadores

• Algoritmo vector-distancia determina la
  distancia entre los nodos fuente y destino
  calculando el número de saltos de enrutamiento
  que un paquete atraviesa en su ruta de la red
  fuente a la red destino. Ejemplo de protocolo
  basado en este algoritmo es RIP, que intercambia
  tablas de enrutamiento con sus vecinos cada 30
  segundos y soporta un máximo de 15 saltos
• Algoritmo de estado del enlace cada router de un
  red no envía a cualquier otro su tabla de
  enrutamiento. Más bien, envían información sobre
  los enlaces que ellos han establecido con otros
  routers. Ejemplo de protocolo basado en este
  algoritmo es OSPF

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Encaminadores
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Encaminadores