Interconexión de Redes

Universidad Carlos III de MadridDpto. de Ingeniera Telemtica

Ingeniera de Telecomunicaciones. Curso Telemtica.

Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella 1

Interconexin de Redes:Interconexin de Redes:Repetidores y BridgesRepetidores y Bridges

Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno NovellaProf. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella

ndice

Interconexin a Nivel FsicoRepetidores, Hubs, Hubs Apilables

Interconexin a Nivel Enlace

ITR 2

Bridges, Switches (HD/FD)

Interconexin a Nivel FsicoRepetidor: dispositivo de interconexin de

redes a nivel fsico.Por qu usar repetidores?DistanciaConversin de medio fsico

ITR 3

Topologa

nico Dominio de Colisin

RR RR RRSegmento 1Segmento 1 Segmento 2Segmento 2 Segmento 3Segmento 3

Interconexin a Nivel FsicoRepetidor multipuerto:

S tS t

ITR 4

Repetidor Repetidor MultipuertoMultipuerto

Thick Thick EthernetEthernet

Segmentos Segmentos Thin EthernetThin Ethernet

Interconexin a Nivel FsicoToken-ring:

HUB

ITR 5

Estrella FisicaAnillo Lgico

Tipos de Repetidores

Clase I: Latencia 0,7 seg.Clase II: Latencia 0,46 seg En 100BaseT es un aspecto crtico. 1 slo hub clase I

ITR 6

2 hubs clase II

2 Hubs Clase II/ 205 m

1 Hub Clase I/ 200 m




Interconexin a Nivel FsicoProblemas:Restricciones de configuracin Lmites de distancia Separacin de Trfico

ITR 7

SeguridadGestin de red

Interconexin a Nivel de EnlaceBRIDGE: dispositivo de interconexin de

redes que opera a nivel de enlace. Almacena y reenva las tramas de unos segmentos de LAN a otros.

ITR 8

Separan Dominios de Colisin

BBBB BBBB BBBB

Bridges: Modo de Operacin

BRIDGE

SF1 SF2

R d

ITR 9

Subred 2Subred 1

BRIDGEPaq

LLC Paq

Cab1 LLC Paq

101111.01001

LLC Paq

Cab1 LLC Paq Cab2 LLC Paq

Paq

LLC Paq

Cab2 LLC Paq

Red

LLC

MAC1

Fsico1

Red

LLC

MAC2

Fsico210111.0101 10111.0100 101111.01001

Los Bridges son independientes del protocolo de red:

Bridges

IPX LAT IP REDBridge

Vax (DECnet)

S

NovellServer

ITR 10

Un bridge puede filtrar trfico, pero siempre en funcin de campos del nivel de enlace: dir. origen, dir. destino, protocolo, tamao de trama, etc.

ENLACEEthernet 802.2802.3

g

Terminal Server

SUN (TCP/IP)

BridgesUtilidad: Interconexin de subredes diferentes Interconexin de LANs distantes Separacin de trfico

ITR 11

Aumento de fiabilidad Seguridad

Bridges entre LANs IEEE 802Problemtica:Diferentes formatos de tramaDiferentes velocidades de transmisinDiferentes tamaos mximos de trama

ITR 12




Bridges entre LANs IEEE 802

1,5,9,8,10 9 1,2,3,8,9,10

1,4 1,2,4,8802.3Source LAN 802.4

802.3(CSMA/CD)

802.4 (Token bus)

Destination LAN

802.5 (TokenRing)

Parameters assumed:

802.3: 1518-byte frames



ITR 13

1,2,5,6,7,10 1,2,3,6,7 6,7802.5

Actions:1. Reformat the frame and compute new checksum.2. Reverse the bit order.3. Copy the priority, meaningful or not.4. Generate a ficticious priority.5. Discard priority.6. Drain the ring (somehow).7. Set A and C bits (by lying).8. Worry about congestion (fast LAN to slow LAN).9. Worry about token handoff ACK being delayed or impossible.10. Panic if frame is too long for destination LAN.

Bridges TransparentesNo requieren ningn tipo de configuracin

(PLUG AND PLAY).Funciones soportadas Bsico: funcionalidad mnima

ITR 14

Learning Bridge Spanning tree Bridge

(X,A,data)(X,A,data)

Bridges TransparentesBridge Bsico: escucha en modo

promiscuo todas las tramas en cada LAN y las copia al resto de LANs.

P2YA(X,Y,data)(X,Y,data) (X,Y,data)(X,Y,data)

ITR 15


(X,A,data)(X,A,data)P1

P3

BX Z(X,Y,data)(X,Y,data)

A A

(X,Y,data)(X,Y,data)

(X,Y,data)(X,Y,data)(X,A,data)(X,A,data)


INEFICIENTE !!!

Bridges TransparentesBridge con Autoaprendizaje:

escucha en modo promiscuo en todas sus interfaces.

Por cada trama recibida se almacena en na

ITR 16

Por cada trama recibida, se almacena en una tabla (cache) la direccin origen y el puerto por el que llego.

Bridges Transparentes

Cuando llega una trama, se consulta si la direccin destino esta en la tabla: S: se enva a travs del interfaz que indica la

tabla (si es el mismo por el que lleg, se descarta)

ITR 17

descarta)NO: se enva por todos los interfaces salvo por

el que lleg.Las entradas en la tabla se borran

transcurrido un perodo de tiempo (aging time) si no se actualizan.

Bridges Transparentes

Ejemplo: Cache B2Cache B1


X P1

(X,Y,data)(X,Y,data)Y P2

(Y,X,data)(Y,X,data)Y P2Z P3A P1

Z P1A P1B P1

X P1

ITR 18

P1 P2

P3

X Y

Z

B1P1 P2

B2

A

B

C D






(X,A,data)(X,A,data)(X,Y,data)(X,Y,data)(X,Y,data)(X,Y,data)

(X,Y,data)(X,Y,data)

(X,Y,data)(X,Y,data) (X,Y,data)(X,Y,data)

(X,Y,data)(X,Y,data)(Y,X,data)(Y,X,data)

(Y,X,data)(Y,X,data)

(Y,X,data)(Y,X,data)

(Y,X,data)(Y,X,data) B P3 C P2D P2

B P1 C P1D P2




Bridges TransparentesProblema: slo funcionan en topologas en

rbol (sin bucles).A

LAN 1

ITR 19

B1B1 B2B2

B

LAN 2

B,A

Bridges TransparentesBridges con Spanning Tree:Utilizan un algoritmo (Spanning Tree) para

evitar los problemas de los learning bridges en topologas con bucles.

Caractersticas:

ITR 20

Caractersticas:Topologa arbitrariaPlug-and-playBridges Transparentes

Bridges TransparentesTodos los Bridges se ponen de acuerdo en

utilizar una topologa sin bucles Spanning Tree, sobre la cual funcionan como bridges transparentes.

2 438

2 38

ITR 21

Ejemplo de Red

1

2 43

56

7

Spanning Tree con raiz en 1

Buscamos el Spanning Tree (ST) de coste mnimo.Buscamos el Spanning Tree (ST) de coste mnimo.

1

2 43

56

7

Bridges TransparentesAlgoritmo de construccin del ST: Se elige la raz Se calcula la distancia mnima desde cada Bridge (B) a la

raz. En cada LAN se selecciona un B designado (el ms

prximo a la raz) que se utilizar para enviar tramas

ITR 22

prximo a la raz), que se utilizar para enviar tramas desde la LAN a la raz.

En cada B se elige un puerto para enviar tramas a la raz. Una vez elegido el ST, cada bridge utilizan sus puertos

incluidos en el para enviar tramas. El resto quedan inactivas.

Spanning Tree BridgesPara construir el ST los Bridges

intercambian mensajes de configuracin denominados Configuration Bridge Protocol Data Units (CBPDU).

ITR 23

Cada Bridge posee un identificador nicoExiste una direccin multicast a la cual se

envan los mensajes de configuracin.

Destino Origen DSAP SSAP Mensaje de Configuracin

Root Id Coste OtrosTransmitting Bridge Id

Spanning Tree BridgesAl inicio, cada Bridge supone que l es la

raz y enva sus CBPDUs de acuerdo a ello.Cada Bridge recibe CBPDUs por todos sus

puertos. Selecciona en cada uno de ellos el j l l it i i t

ITR 24

mejor segn el algoritmo siguiente.Una CBPDU C1 es mejor que otra C2 si:C1.rootlD < C2.rootlDC1.cost < C1.costC1.transmlD < C2.transmlDC1.port < C2.port




Spanning Tree BridgesEjemplo de CBPDUs:

Root ID Cost Trans. IdRoot ID Cost Trans. Id

C1 C2

ITR 25

A. 29 15 35

B. 35 80 39

C. 35 15 80

29 12 32

35 80 40

35 18 38

Spanning Tree BridgesEjemplo Global:

2 43

8

ITR 26

1

2 4

5

6

7

Spanning Tree BridgesSpanning Tree Bridges

Ejemplo Global:Ejemplo Global:

2 43

81.1.2

1.2.3

1.3.8

1.2.4

ITR 27

1

2 4

5

6

71.0.1

1.2.7

1.1.6

1.1.5

Spanning Tree BridgesFuncionamiento en caso de fallos. los mensajes tienen fecha de caducidad cada hello time la raiz transmite sus CBPDUs al recibirlas, los bridges transmiten sus CBPDUs a travs

de los puertos en que son Bridges designados

ITR 28

El algoritmo de construccin del ST se ejecuta cada vez que: se recibe una CBPDU mejor o ms joven si una de las CBPDUs almacenadas se pasa de fecha

Source Routing BridgesCaractersticas: los SFs incluyen en cada trama enviada la ruta

que debe seguir. para describir rutas, utilizan unas tramas

especiales que se replican recorriendo todos

ITR 29

especiales que se replican, recorriendo todos los caminos posibles y guardando en un campo especial el camino seguido.

las rutas conocidas son guardadas en tablas para su utilizacin posterior.

Source Routing BridgesFormato de tramas:Destino Origen Datos TRAMA LLC

D ti O i D tRI

multicast bit=0

ITR 30

Destino Origen Datos

Tipo (3) Long (5) Ruta

RI TRAMA LLC SR

sentido (1) Max. trama (3)

multicast bit=1

LAN (12) Bridge (4) ...LAN (12) Bridge (4)




Source Routing BridgesEnvo de tramas:

LAN A, B1, LAN B, B2, LAN C, B3

RI

ITR 31

RITRAMA

YB1X

Z

LAN B B2 LAN C B3

LAN A

LAN D

Source Routing BridgesBsqueda de una ruta desde X a Y: Se enva una trama del tipo All paths explorer (o

Discovery) con direccin destino Y. A medida que atraviesa la red, la trama se ir replicando y cada copia guardar el camino seguido. Adems el campo Mx. trama se va actualizando.

ITR 32

Y devuelve a X todas las tramas recibidas, convirtindolas previamente a tramas con una ruta especfica e invirtiendo el bit de sentido.

X elige una ruta en funcin de las tramas recibidas de Y.

Source Routing vs. Transparent Bridges

Issue Transparent bridge Source routing bridgeOrientation Connectionless Connection-oriented

Transparency Fully transparent Not transparent

Configuration Automatic Manual

ITR 33

Comparison of transparent and source routing bridges.Comparison of transparent and source routing bridges.

Routing Suboptimal Optimal

Locating Backward learning Discovery frames

Failures Handled by the bridges Handled by the hosts

Complexity In the bridges In the hosts

Source Routing vs. Transparent Bridges

Existen graves problemas cuando coexisten SRB y TB en la misma subred.Solucin IEEE: prohibir los SRB puros.

Configuraciones posibles:

ITR 34

Bridges Transparentes SRTB (Source Routing Transparent Bridges):

TB con capacidades de SR.

BridgesCaractersticas Tpicas: Soportan varios medios fsicos: thinnet,

thicknet, UTP, etc.Capacidad de filtradoCapacidad de conm tacin m alta

ITR 35

Capacidad de conmutacin muy altaGestionables de forma local o remota.

Normalmente con gestin abierta (SNMP)

Bridges

LAN vs Switch as backbone LANEnfoque tradicionalMs fiable (pasivo)Rango de velocidades limitadoM i l id d 100 Mb

ITR 36

Mxima velocidad: 100 Mbps SwitchAlternativa en augeVelocidad de backpane mayor que LANsConexin centralizada en un slo equipoMenos fiable




Bridges Remotos

BBBB BBBBEnlace Pto. a Pto.Enlace Pto. a Pto.

BBBB BBBB

ITR 37

BBBB

BBBB

BBBB

BBBB

WAN(p.e. X.25, FR)

BridgesProblemas principales:No se adaptan bien a redes heterogneas.No proporcionan mecanismos para aislar.Carecen de la escalabilidad necesaria para

constr ir redes de gran tamao

ITR 38

construir redes de gran tamao. Comparten el mismo dominio de difusin.

La interconexin a nivel de red, mediante sistemas intermedios o routers, resuelve estos problemas, a cambio de algo de complejidad adicional.

HUB

ITR 39

A B

HUB en Cascada

ITR 40

A B

Bridges vs SwitchBridges: Almacenamiento y reenvo

Switches: Cut-throughExamina la trama hasta la direccin destinoBaja latencia (retardo de transito)

ITR 41

Baja latencia (retardo de transito)Propaga colisiones

Modify Cut-ThoughExamina los primeros 64 bytesNo propaga colisiones

PrembuloPrembulo D.DestinoD.Destino D.OrigenD.Origen LongitudLongitud DatosDatos PADPAD CRCCRCAlmacenamiento y ReenvoModify Cut-throughCut-through

Switch HDbackplane

ITR 42

A BC D EF




Switch FDbackplane

ITR 43

C A EF B

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