República Bolivariana de Venezuela

Universidad Nacional Experimental del Táchira

Decanato de Docencia

Departamento de Ingeniería Electrónica

VLAN

Redes Virtuales

CURSO DE TRANSMISIÓN DE DATOS, DICTADO POR EL PROFESOR ING. JHON AMAYA. PERÍODO 2001-3.

PRESENTADO POR EL BACHILLER JOSÉ EDUARDO NIÑO. SAN CRISTÓBAL, FEBRERO DE 2002.

Las redes actuales sufren, frecuentemente, de congestión y

colapsos importantes

Estos se producen no sólo en grandes redes, sino también y especialmente cuando por ellas circula tráfico que hasta hace poco no era habitual, como son

gráficos, vídeo y audio, y en definitiva cualquier aplicación de mensajería electrónica y multimedia

video / multimedia

REDES DE AREA LOCAL

Ante esta situación y ante el crecimiento en número de usuarios de

red, se pone de manifiesto el

requerimiento de un ancho de banda lo

suficientemente amplio que permita el flujo de

estos tipos de información de manera

rápida y eficiente.

Una vez proporcionados estos grandes anchos de banda, se

propone, en principio, compartirlo, proporcionando a cada tipo de

información transferida, la banda que requiere.

ANCHO DE BANDA

Si varias fuentes transfieren información, el ancho de banda se repartirá dependiendo del las facilidades que requieren.

Suponiendo una red de 3Mbps, en la que existan tres nodos que generan una cantidad de tráfico similar, la velocidad media a la que

dichos nodos acceden a la red, es en la actualidad de 1Mbps. A esto se le denomina "ancho de banda compartido", que es la oferta de las redes

actuales.

ANCHO DE BANDA COMPARTIDO

¿Que ocurriría si, por ejemplo, se lograra que todo el ancho de banda que Ethernet permite, 10Mbps, pudiera estar disponible en todo momento para

cada uno de los puestos de la red?.

La respuesta es sin duda, la segmentación de la red. Con esto se logra incrementar el ancho de bada asignado a cada nodo y no

requeriría cambiar toda la estructura de la red hacia las

nuevas tecnologías como las que Fast Ethernet y ATM proponen.

SEGMENTACIÓN

En la figura se aprecia una red segmentada en cuatro grupos concentrados en un conmutador. Los usuarios poderosos se conectan directamente al

concentrador mientras que otros usuarios y granjas de servidores lo hacen a través de repetidores o hub

Con la segmentación casi se elimina el concurso por el medio y

da a cada estación final más ancho de banda en la LAN.

TIPOS DE SEGMENTACIÓN

La primera es la segmentación física

La segunda es la segmentación lógica

Un ruteador segmenta físicamente la red dentro de dominios de broadcast.

Los grupos de trabajo en una red, se crean por la asociación física de los usuarios en un mismo segmento de la red, o en un mismo concentrador o hub, con la consecuencia de que estos

grupos de trabajo comparten el ancho de banda disponible.

SEGMENGACIÓN FÍSICA

SEGMENTACIÓN LÓGICA

La segmentación física tiene la dificultad de gestión cuando se producen cambios en los miembros del grupo. Más aún, la limitación geográfica que supone que los miembros de un

determinado grupo deben de estar situados adyacentemente por su conexión al mismo concentrador o segmento de la red.

En cambio, en una segmentación lógica, grupos de dispositivos en una o más LANs son configurados de tal manera que se

pueden comunicar como si ellos estuvieran conectados al mismo cable, cuando en realidad están localizados en un segmento

diferente de LAN, esto le da a la red mucha flexibilidad y versatilidad.

SEGMENTACIÓN LÓGICA

Los esquemas VLAN (Virtual LAN o red virtual), proporcionan los medios adecuados para solucionar los problemas de la

asignación de ancho de banda, por medio de la agrupación lógica en lugar de la física.

En la figura se observan dos redes virtuales, cada una conformada por dos segmentos concentrados en dos conmutadores.

Una LAN virtual no necesariamente debe tener conectados a un

mismo conmutador todos sus elementos

¿Cómo funciona una VLAN?

El software del conmutador define el funcionamiento de las VLAN

Los conmutadores (switches), son, en cierto modo, puentes multipuerto, aunque pueden

llegar a tener funciones propias de encaminadores.

Esquema de una red virtual usando usando el conmutador TE100-S1616V y

el TE100-S2424

Incrementan la capacidad total de tráfico de la red dividiéndola en segmentos más pequeños,

y filtrando el tráfico innecesario, bien automáticamente o bien en función de filtros definidos por el administrador de la red, haciéndola, en definitiva, más

rápida y eficaz.

Un conmutador mantiene, internamente, una tabla asociando los puertos físicos con las direcciones de los nodos conectados a cada puerto. Las direcciones pueden haber sido introducidas manualmente por el

administrador de la red, o pueden haber sido aprendidas por el conmutador en

su continua monitorización de los paquetes que le llegan por cada puerto.

¿Cómo funciona un conmutador?

Nodo 1Puerto 1

Dirección del nodo 1

Nodo 2Puerto 2

Dirección del nodo 2

···

···

···

Nodo nPuerto n

Dirección del nodo n

Usando esta tabla, y las direcciones destino de los paquetes recibidos, el conmutador determina una "conexión virtual" desde el puerto fuente al destino,

y transfiere el paquete en función de la misma. Esta conexión virtual entre la fuente y el destino, se establece sólo para cada paquete enviado.

¿Cómo funciona un conmutador?

Cortar-Continuar (cut-through)

Se revisa la información de direccionamiento de la trama desde el momento en que el conmutador la recibe y la retransmite aunque esta no haya terminado de llegar.

Almacenar-Transmitir (store-and-forward )

El conmutador almacena las tramas y las evalúa antes de

enviarlas una a una.

Las funciones del conmutador, hasta ahora descritas, lo ubican en la capa 2 del modelo OSI, es decir, en la capa de enlace.

¿En qué nivel del modelo OSI se encuentran las VLAN?

El conmutador, además de regular el flujo de información, solucionar problemas de errores en las tramas y reconocer los límites de las tramas, soluciona el problema de disponibilidad y asignación de ancho de banda a cada conexión, con lo que se

complementa la capa de enlace.

Como la conexión entre los segmentos de la red se establece en base a una tabla que reside en la memoria del conmutador, se

puede decir entonces que las VLAN se encuentran en el nivel 2.

¿Qué tecnologías soporta las VLAN?

Para solucionar este problema, se requiere del empleo de enrutadores para establecer la comunicación de estos conmutadores con el resto de la red con

la consecuencia de que hay que reconfigurar la estructura de la LAN.

Conmutadores de puertos.

Los conmutadores de puertos son concentradores de varios segmentos, cada uno de los cuales proporciona el máximo ancho de banda disponible, según el tipo de red, compartido entre todos los puertos existentes en dicho segmento.

Se diferencian de los conmutadores tradicionales en que sus puertos pueden ser dinámicamente asociados a cualquiera de los segmentos, mediante

comandos software.

Su ventaja fundamental es la facilidad para la reconfiguración de los grupos de trabajo; sin embargo, tiene graves limitaciones: las reconfiguraciones de grupo

de trabajo están limitadas al entorno de un único concentrador, y por tanto, todos los miembros del grupo deben de estar físicamente próximos, por lo que las redes virtuales con conmutadores de puertos, padecen de conectividad con

el resto de la red.

Conmutadores de segmentos con bridging.

A diferencia de los conmutadores de puertos, suministran el ancho de banda de múltiples segmentos de red, manteniendo la conectividad entre dichos

segmentos empleando los algoritmos tradicionales de los puentes (bridges), o subconjuntos de los mismos, para proporcionar conectividad entre varios segmentos a la "velocidad del cable" o velocidad máxima que permite la

topología y protocolos de dicha red.

¿Qué tecnologías soportan las VLAN?

Las VLAN con este tipo de conmutadores son dominios de broadcast lógicos: conjuntos de segmentos de red que reciben todos los paquetes enviados por cualquier nodo en la VLAN como si todos los nodos estuvieran conectados

físicamente al mismo segmento. Comparten el mismo problemas de los conmutadores de puerto en cuanto al empleo de enrutadores.

Mediante estos dispositivos, las VLAN no son grupos de trabajo conectados a un solo segmento o backplane, sino son grupos lógicos de nodos que pueden

ser conectados a cualquier número de segmentos de red físicos.

Se parecen a los conmutadores de puertos en que, modificando su software se puede remodelar la estructura de la VLAN.

¿Qué tecnologías soportan las VLAN?

Conmutadores de segmentos con bridging/routing.

Son dispositivos que comparten todas las ventajas de los conmutadores de segmentos bridging (puentéo), pero además, con funciones añadidas de

routing (encaminamiento), lo que les proporciona fácil reconfiguración de la red en el momento de su implementación, así como la posibilidad de crear grupos

de trabajo que se expanden a través de diferentes segmentos de la red.

Mediante las redes virtuales, es posible crear un nuevo grupo de trabajo, con tan solo una reconfiguración del software del conmutador. Ello evita el

recableado de la red o el cambio en direcciones de subredes, permitiéndonos así asignar el ancho de banda requerido por el nuevo grupo de trabajo sin

afectar a las aplicaciones de red existentes.

Sus funciones de routing facilitan la conectividad entre las redes virtuales y el resto de los segmentos o redes, tanto locales como remotas.

Aplicaciones y productos de las VLAN

Los puntos en que las VLAN pueden complementar a las redes actuales se presentan a continuación:

Conectividad: Los conmutadores con funciones de routing nos permiten interconectar diferentes conmutadores y expandir las redes virtuales a través de ellos, incluso aunque estén situados en lugares geográficos diversos

Control y conservación del ancho de banda: Las redes virtuales pueden restringir los broadcast a los dominios lógicos donde han sido generados. Además, añadir usuarios a un determinado dominio o grupo de trabajo no reduce el ancho de banda disponible para el mismo, ni para otros.

Dominios lógicos: Los grupos de trabajo pueden definirse a través de uno o varios segmentos físicos, o en otras palabras, los grupos de trabajo son independientes de sus conexiones físicas, ya que están constituidos como dominios lógicos.

Movilidad: Como hemos visto, el punto fundamental de las redes virtuales es el permitir la movilidad física de los usuarios dentro de los grupos de trabajo.

Seguridad: Los accesos desde y hacia los dominios lógicos, pueden ser restringidos, en función de las necesidades específicas de cada red, proporcionando un alto grado de seguridad.

Aplicaciones y productos de las VLAN

Existen en el mercado conmutadores de múltiples presentaciones a continuación se presentan dos de ellos.

TE100-S1616V

- Conforme con las normas IEEE802.3 para Ethernet de 10/100Mbps y IEEE802.3u

- 16 puertos con auto detección 10/100Mbps

TE100-S2424V

- Conforme con las normas IEEE802.3 para Ethernet de 10/100Mbps y IEEE802.3u

- 24 puertos con auto detección 10/100Mbps

Protección de la inversión: Las capacidades VLAN están, por lo general, incluidas en el precio de los conmutadores que las ofrecen, y su uso no requiere cambios en la estructura de la red o cableado, sino más bien los evitan, facilitando las reconfiguraciones de la red sin costes adicionales.