pestubacion

_3.1 Modulo 4. Conceptos sobre la conmutación

4.1 Introducción a las LAN Ethernet/502.3
4.1.1 Desarrollo de LAN Ethernet/502.3
4.4.2 Factores que afectan el rendimiento de la red
4.4.3 Elementos de las redes Ethernet/502.3
4.1.4 Redes half-duplex
4.1.5 Congestión de redes
4.4.3 Latencia de red
4.1.4 Tiempo de transmisión de Ethernet 10BASE-T
4.1.5 Ventajas del uso de repetidores
4.1.6 Transmisión full duplex

4.2 Introducción a la conmutación LAN
4.2.1 Segmentación LAN
4.2.2 Segmentación LAN con puentes
4.2.3 Segmentación de LAN con routers
4.2.4 Segmentación de LAN con switches
4.2.5 Operaciones básicas de un switch
4.2.3 Latencia del switch Ethernet
4.2.4 Conmutación de Capa 2 y Capa 3
4.2.5 Conmutación simétrica y asimétrica
4.2.6 Búferes de memoria
4.2.10 Dos métodos de conmutación

4.3 Operación de los switches
4.3.1 Funciones de los switches Ethernet
4.3.2 Modos de transmisión de la trama
4.3.3 De qué manera los switches y los puentes aprenden las direcciones
4.3.4 Proceso de filtrado de tramas por parte de switches y puentes
4.3.5 ¿Por qué segmentar las LAN?
4.3.3 Implementación de la microsegmentación
4.3.4 Switches y dominios de colisión
4.3.5 Switches y dominios de broadcast
4.3.6 Comunicación entre los switches y la estación de trabajo
Descripción General


El diseño de las LAN ha evolucionado. Hasta hace poco, los diseñadores de redes utilizaban hubs y puentes para construir redes. Hoy los switches y los routers son los componentes claves del diseño de las LAN, y las capacidades y el desempeño de estos dispositivos son cada vez mejores.
Este módulo describe las raíces de las LAN Ethernet modernas con énfasis en la evolución de Ethernet/802.3, la arquitectura de LAN de implementación más generalizada. Un vistazo al contexto histórico del desarrollo de las LAN y diversos dispositivos de red que se pueden utilizar en las diversas capas del modelo OSI ayudarán a los estudiantes a comprender mejor las razones por las cuales los dispositivos de red han evolucionado como lo han hecho.
Hasta hace poco, la mayoría de las redes Ethernet usaban repetidores. El desempeño de red sufría, dado que demasiados dispositivos compartían el mismo segmento. Entonces, los ingenieros de redes agregaron puentes para crear múltiples dominios de colisión. A medida que las redes crecieron en tamaño y complejidad, el puente evolucionó hasta transformarse en el switch moderno, que permite la microsegmentación de la red. Hoy en día las redes modernas se construyen con switches y routers, a menudo con ambas funcionalidades en el mismo dispositivo.
Muchos switches modernos pueden realizar tareas variadas y complejas en la red. Este módulo proporciona una introducción a la segmentación de redes y describirá los aspectos básicos de la operación de switches.
Los switches y puentes realizan una gran parte del trabajo duro en las LAN, donde deben tomar decisiones casi instantáneas al recibir las tramas. Este módulo describe en detalle la forma en que los switches conocen las direcciones físicas de los nodos, y cómo los switches transmiten y filtran tramas. También se describen los principios de la segmentación de LAN y los dominios de colisión.
Los switches son dispositivos de Capa 2 que se utilizan para aumentar el ancho de banda disponible y reducir la congestión de redes. Un switch puede segmentar una LAN en microsegmentos, que son segmentos de un solo host. La microsegmentación crea múltiples dominios libres de colisión a partir de un dominio grande. Como dispositivo de Capa 2, el switch de LAN aumenta el número de dominios de colisión, pero todos los hosts conectados al switch siguen perteneciendo al mismo dominio de broadcast.
Este módulo abarca algunos de los objetivos de los exámenes CCNA 640-801 e ICND 640-811.
Los estudiantes que completen este módulo deberán ser capaces de realizar las siguientes tareas:
Describir la historia y función de Ethernet compartida o half-duplex
Definir colisión en relación con las redes Ethernet
Definir microsegmentación
Definir CSMA/CD
Describir algunos de los elementos claves que afectan el desempeño de la red
Describir la función de los repetidores.
Definir latencia de red
Definir tiempo de transmisión
Definir la segmentación de red mediante routers, switches y puentes
Definir la latencia del switch Ethernet
Explicar las diferencias entre la conmutación de Capa 2 y Capa 3
Definir la conmutación simétrica y asimétrica
Definir la creación de búferes en la memoria
Señalar las similitudes y diferencias entre la conmutación por almacenamiento y envío y por método de corte
Comprender las diferencias entre los hubs, puentes y switches
Describir las funciones principales de los switches
Enumerar los modos principales de transmisión de tramas
Describir el proceso mediante el cual los switches apreden las direcciones
Identificar y definir los modos de envío
Definir la segmentación de LAN
Definir la microsegmentación mediante el uso de switches
Describir el proceso de filtrado de trama
Establecer las similitudes y diferencias entre dominios de colisión y de broadcast
Identificar los cables necesarios para conectar los switches a las estaciones de trabajo
Identificar los cables necesarios para conectar los switches a otros switches
























4.1 Introducción a las LAN Ethernet/802.3
4.1.1 Desarrollo de LAN Ethernet/802.3


En esta página se presentará un repaso de los dispositivos que se encuentran en una red.

Las tecnologías LAN más antiguas usaban infraestructuras de Ethernet de cable fino o grueso. Es importante comprender las limitaciones de estas infraestructuras, como se muestra en la Figura , para comprender los avances en la conmutación de LAN.

La adición de hubs o concentradores a la red representó un avance en la tecnología de Ethernet de cable fino o grueso. Un hub es un dispositivo de Capa 1 que a veces se denomina concentrador de Ethernet o repetidor multipuerto. Los hubs permiten un mejor acceso a la red para un número mayor de usuarios. Los hubs regeneran las señales de datos que permiten que las redes se amplíen a distancias mayores. Un hub logra esto regenerando la señal de datos. Los hubs no toman decisiones cuando reciben señales de datos. Los hubs simplemente regeneran y amplifican las señales de datos a todos los dispositivos conectados, salvo el dispositivo que envió originalmente la señal.
Las colisiones son un producto secundario de las redes Ethernet. Si dos o más dispositivos intentan transmitir señales al mismo tiempo, se produce una colisión. Esta situación es similar a lo que ocurre cuando dos automóviles intentan entrar al mismo tiempo en un solo carril de carretera y provocan una colisión. El tráfico debe interrumpirse hasta que se despeje la carretera. La consecuencia del exceso de colisiones en una red son los tiempos de respuesta de red lentos. Esto indica que la red se encuentra demasiado congestionada o que demasiados usuarios necesitan acceder a la red al mismo tiempo.
Los dispositivos de Capa 2 son más inteligentes que los de Capa 1. Los dispositivos de Capa 2 toman decisiones de envío en base a las direcciones de Control de Acceso a los Medios (MAC) que forman parte de los encabezados de tramas de datos transmitidas.
Un puente es un dispositivo de Capa 2 que se utiliza para dividir, o segmentar una red. Los puentes reúnen y hacen pasar tramas de datos entre dos segmentos de red de forma selectiva. Para lograr esto, los puentes aprenden las direcciones MAC de los dispositivos de cada segmento conectado. Con esta información, el puente construye una tabla de puenteo, y envía o bloquea el tráfico de acuerdo a esa tabla. El resultado son dominios de colisión más pequeños, y mayor eficiencia de la red. Los puentes no restringen el tráfico de broadcast. Sin embargo, ofrecen mayor control de tráfico dentro de una red.
Un switch es también un dispositivo de Capa 2 que a veces se denomina puente multipuerto. Los switches toman decisiones de envío sobre en base a las direcciones MAC que se encuentran en las tramas de datos transmitidos. Los switches aprenden las direcciones MAC de los dispositivos conectados a cada puerto, y esta información se guarda en una tabla de conmutación.
Los switches crean un circuito virtual entre dos dispositivos conectados que desean comunicarse. Al crearse el circuito virtual, se establece una comunicación dedicada entre los dos dispositivos. La implementación de un switch en la red proporciona la microsegmentación. Esto crea un entorno libre de colisiones entre el origen y el destino, que permite la máxima utilización del ancho de banda disponible. Los switches pueden facilitar conexiones múltiples y simultáneas entre circuitos virtuales. Esto es análogo a una carretera que se divide en varios carriles, en la que cada automóvil tiene su propio carril exclusivo.

La desventaja de los dispositivos de Capa 2 es que envían tramas de broadcast a todos los dispositivos conectados de la red. Un exceso de broadcasts en una red produce tiempos de respuesta de red lentos.
Un router es un dispositivo de Capa 3. Los routers toman decisiones en base a los grupos de direcciones de red o clases, en lugar de las direcciones MAC individuales. Los routers usan tablas de enrutamiento para registrar las direcciones de Capa 3 de las redes que se encuentran directamente conectadas a las interfaces locales y las rutas de red aprendidas de los routers vecinos.
Las siguientes son funciones de un router: Examinar los paquetes entrantes de datos de Capa 3
Seleccionar la mejor ruta para los datos a través de la red
Enrutar los datos al puerto de salida correspondiente
Los routers no envían los broadcasts a menos que estén programados para hacerlo. Por lo tanto, los routers reducen el tamaño de los dominios de colisión y de broadcast en una red. Los routers son los dispositivos de regulación de tráfico más importantes en las redes de gran envergadura. Los routers posibilitan la comunicación entre dos computadores sin importar la ubicación o el sistema operativo.
Las LAN normalmente utilizan una combinación de dispositivos de Capa 1, Capa 2 y Capa 3. La implementación de estos dispositivos depende de las necesidades específicas de la organización.
La Actividad de Medios Interactivos requiere que los estudiantes establezcan la correspondencia entre los dispositivos de red y las capas del modelo OSI.
En la página siguiente se analiza la congestión de redes.
4.1 Introducción a las LAN Ethernet/802.3
4.4.2 Factores que afectan el rendimiento de la red
En esta página se describen algunos factores que hacen que las LAN se congestionen y sobrecarguen.
En la actualidad, las LAN están cada vez m��s congestionadas y sobrecargadas. Además de una gran cantidad de usuarios de red, algunos otros factores se han combinado para poner a prueba las capacidades de las LAN tradicionales:

El entorno multitarea, presente en los sistemas operativos de escritorio actuales como Windows, Unix/Linux y Mac, permite transacciones de red simultáneas. Esta capacidad aumentada ha dado como resultado una mayor demanda de recursos de red.
El uso de las aplicaciones que hacen uso intensivo de la red, como la World Wide Web, ha aumentado. Las aplicaciones de cliente/servidor permiten que los administradores centralicen la información, facilitando así el mantenimiento y la protección de la información.
Las aplicaciones de cliente/servidor no requieren que las estaciones de trabajo mantengan información ni proporcionen espacio del disco duro para almacenarla. Debido a la relación costo-beneficio de las aplicaciones cliente/servidor, es probable que dichas aplicaciones se utilicen aún con más frecuencia en el futuro.
En la página siguiente se analizan las redes Ethernet.




























4.1 Introducción a las LAN Ethernet/802.3
4.4.3 Elementos de las redes Ethernet/802.3
En esta página se describen algunos de los factores que pueden afectar el desempeño de una red Ethernet de forma negativa.

Ethernet es una tecnología de transmisión en broadcast. Por lo tanto, los dispositivos de red como los computadores, las impresoras y los servidores de archivos se comunican entre sí a través de un medio de red compartida. El rendimiento de una LAN Ethernet/802.3 de medio compartido puede verse afectado de forma negativa por distintos factores:
La naturaleza de broadcast de la entrega de trama de datos de las LAN Ethernet/802.3.
El método de acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD) sólo permite que una estación a la vez pueda transmitir.
Las aplicaciones multimediales con mayor demanda de ancho de banda, tales como vídeo e Internet, sumadas a la naturaleza de broadcast de Ethernet, pueden crear congestión de red.
Se produce latencia normal a medida que las tramas recorren el medio de red y atraviesan los dispositivos de red.
Ethernet usa CSMA/CD y puede admitir velocidades de transmisión rápidas. Fast Ethernet, o 100BASE-T, proporciona velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps. Gigabit Ethernet proporciona velocidades de transmisión de hasta 1000 Mbps y 10-Gigabit Ethernet ofrece velocidades de transmisión de hasta 10.000 Mbps. El objetivo de Ethernet es proporcionar un servicio de entrega de mejor intento y permitir que todos los dispositivos en el medio puedan transmitir de forma equitativa. La producción de cierta cantidad de colisiones en el diseño de Ethernet y CSMA/CD es de esperarse. Las colisiones son un hecho natural en las redes Ethernet y pueden transformarse en un problema grave.
En la página siguiente se describirán las redes half-duplex.










4.1Introducción a las LAN Ethernet/802.3
4.1.4 Redes half-duplex
En esta página se explica de qué maneras se producen colisiones en una red half-duplex.
Originalmente, Ethernet era una tecnología half duplex. Half-duplex permite que los hosts transmitan o reciban en un momento dado, pero no permite que hagan ambas cosas a la vez. Cada host verifica la red para comprobar si se están transmitiendo datos antes de transmitir datos adicionales. Si la red está en uso, la transmisión se retarda. A pesar de la demora de transmisión, dos hosts o más pueden transmitir al mismo tiempo. Esto produce una colisión. Cuando se produce una colisión, el host que detecta primero la colisión envía una señal de atascamiento a los demás hosts. Cuando se recibe una señal de atascamiento, cada host interrumpe la transmisión de datos, y luego espera por un período aleatorio de tiempo para retransmitir los datos. El algoritmo de retroceso genera este retardo aleatorio. A medida que más hosts se agregan a la red y empiezan a transmitir, es más probable que se produzcan colisiones.
Las LAN Ethernet se saturan porque los usuarios ejecutan software que utiliza intensivamente la red, como aplicaciones cliente/servidor que hacen que los hosts deban transmitir con mayor frecuencia y durante períodos de tiempo más prolongados. La tarjeta de interfaz de red (NIC) utilizada por los dispositivos LAN proporciona varios circuitos para que se pueda producir la comunicación entre dispositivos.
En la página siguiente se analizan otros factores que causan congestión de redes