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Ethernet. Bucles LAN

Álvaro González Sotillo

Created: 2025-01-30 jue 19:07

1. Introducción

Bucles lan

  • Generalmente, una LAN se configura de forma jerárquica
    • Óptimo según el cableado estructurado
    • Fácil de entender
  • A veces conviene una topología en forma de malla
    • Mayor tolerancia a fallos
    • A veces, mayor velocidad entre switches

2. Bucles LAN

  • Problema
    • Una trama podría estar viajando por la red por siempre (Switching loop)
  • Solución 1: STP
    • Ciertos enlaces de la red se deshabilitan, para volver a una topología jerárquica
    • Estos enlaces se habilitan de nuevo cuando se modifican las condiciones
  • Solución 2: Link Aggregation
    • Se modifica el comportamiento de los switches
    • Utilizan varias conexiones como una sola, con más velocidad

3. 802.1D: Spanning Tree

  • Es un protocolo de red para conseguir un árbol (red jerárquica) a base de deshabilitar enlaces de una malla
    • El administrador puede definir una raíz (centro de estrella)
    • Los switches envían paquetes entre sí para calcular sus distancias a esa raíz
    • El puerto más cercano de cada switch se convierte en el puerto raíz

3.1. Nomenclatura

  • Root Port (RP): es el puerto por el que se llega más “barato” a la raíz
    • Coste del enlace: un enlace lento es más costoso. Esta es la medida para decidir entre enlaces. Coste = 10000/Mbs
    • nos quedamos con el más “barato”, que es el más rápido
  • Designated Port (DP): es el puerto conectado al RP de algún otro switch
  • Bumped Port (BP): Un puerto enchufado a otro switch, que no es RP ni DP

3.2. Costes de un enlace

  • Definidos por un estándar
  • Nosotros los aproximaremos por 10000/velocidad
Data rate STP Cost (802.1D-1998) RSTP Cost (802.1W-2001)
4 Mbit/s 250 5000000
10 Mbit/s 100 2000000
16 Mbit/s 62 1250000
100 Mbit/s 19 200000
1 Gbit/s 4 20000
2 Gbit/s 3 10000
10 Gbit/s 2 2000

3.3. Bridge Protocol Data Units

  • Cada switch viene de fábrica con un ID para ser root
    • Aunque el administrador lo puede cambiar
  • Se envían tramas BPDU para comunicarse
    • Qué switch tiene el menor ID
    • Qué costes tiene cada uno de sus puertos para llegar a la raiz
  • Generalmente, se envían cada 2 segundos

3.4. Ejemplo Wikipedia

3.5. Ejemplo 2

image/svg+xmlRaiz 100Mbs 100Mbs 100Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs

Figure 1: Red inicial

image/svg+xmlRaiz 100Mbs 100Mbs 100Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs RP RP RP RP

Figure 2: Los RP son los puertos más cercanos a la raíz

image/svg+xmlRaiz 100Mbs 100Mbs 100Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs RP RP RP RP DP DP DP DP

Figure 3: Los DP son los que se conectan a algún RP

image/svg+xmlRaiz 100Mbs 100Mbs 100Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs RP RP RP RP DP DP DP DP

Figure 4: Los BP son los puertos que no son ni RP ni DP

3.6. Ejemplo 3

image/svg+xmlRaiz 1 100Mbs 100Mbs 100Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs 10Mbs Raiz 2 1Gbs 10Mbs 10Mbs 1Gbs 1Gbs 100Mbs 100Mbs

Figure 5: Red inicial

image/svg+xmlRaiz 1 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100Mbs c=100 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 Raiz 2 1Gbs c=10 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 1Gbs c=10 1Gbs c=10 100Mbs c=100 100Mbs c=100

Figure 6: Costes de los enlaces

image/svg+xmlRaiz 1 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100Mbs c=100 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 Raiz 2 1Gbs c=10 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 1Gbs c=10 1Gbs c=10 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100 1000 1000 1000 1100 200 1100 2000 1300 2000 300 2000 210 310 410 2010 420 1420 2110 2120 400 1400 1210 1310 1100 1410

Figure 7: Coste del camino hacia el raíz de cada puerto

image/svg+xmlRaiz 1 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100Mbs c=100 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 Raiz 2 1Gbs c=10 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 1Gbs c=10 1Gbs c=10 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100 1000 1000 1000 1100 200 1100 2000 1300 2000 300 2000 210 310 410 2010 420 1420 2110 2120 400 1400 1210 1310 1100 1410

Figure 8: Salidas hacia el raíz (RP)

image/svg+xmlRaiz 1 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100Mbs c=100 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 Raiz 2 1Gbs c=10 10Mbs c=1000 10Mbs c=1000 1Gbs c=10 1Gbs c=10 100Mbs c=100 100Mbs c=100 100 1000 1000 1000 1100 200 1100 2000 1300 2000 300 2000 210 310 410 2010 420 1420 2110 2120 400 1400 1210 1310 1100 1410

Figure 9: Enlaces no usados

3.7. Ejercicio CISCO

Switch# show spanning-tree
Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 1

Fichero PKT

4. IEEE 802.3ad: Link Aggregation

  • Los switches no envían entre sí tramas ethernet estándar
  • Agrupan varios enlaces y los utilizan como uno solo
  • Sirve para eliminar cuellos de botella entre switches.

4.1. Configuración en Cisco

  • Los puertos que se quieren agregar se añaden al mismo channel-group
Switch(config)# interface fa0/1
Switch(config-if)# channel-group 1 mode active

Switch# show etherchannel summary

4.2. Ejercicio

Enlace a fichero PKT

5. Netacad: más sobre STP

6. Redundancia a nivel de red

Enlace a fichero PKT

6.1. Problema con enrutamiento estático

  • si se romple un enlace, puede haber Bucles
  • solución: algoritmos dinámicos

Enlace a fichero PKT

7. Alta disponibilidad

Más en https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/solutions/Verticals/EttF/EttFDIG/ch6_EttF.html

8. Referencias