Módulo 040506 - CCNA3

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187 Conceptos sobre la conmutación

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Conceptos sobre

la conmutación

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Módulo 4: Conceptos sobre la conmutación

Módulo Descripción general

4.1 Introducción a las LAN Ethernet/802.3

4.1.1 Desarrollo de LAN Ethernet/802.3

4.1.2 Factores que afectan el rendimiento de la red

4.1.3 Elementos de las redes Ethernet/802.3

4.1.4 Redes half-duplex

4.1.5 Congestión de redes

4.1.6 Latencia de red

4.1.7 Tiempo de transmisión de Ethernet 10BASE-T

4.1.8 Ventajas del uso de repetidores

4.1.9 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

4.2.6 Latencia del switch Ethernet

4.2.7 Conmutación de Capa 2 y Capa 3

4.2.8 Conmutación simétrica y asimétrica

4.2.9 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?

4.3.6 Implementación de la microsegmentación

4.3.7 Switches y dominios de colisión

4.3.8 Switches y dominios de broadcast

4.3.9 Comunicación entre los switches y la estación de trabajo

Módulo: Resumen

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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.

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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

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• Describir el proceso mediante el cual los switches aprenden 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

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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.

Ethernet es básicamente una tecnología compartida donde todos los usuarios en un segmento

LAN dado compiten por el mismo ancho de banda disponible. Esta situación es similar a lo que

ocurre cuando varios automóviles intentan acceder a una carretera de un solo carril al mismo

tiempo. Como la carretera consta de un solo carril, sólo puede entrar un automóvil a la vez. A

medida que se agregaban hubs a la red, más usuarios entraban a la competencia por el mismo

ancho de banda.

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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.

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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.

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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.

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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.

Actividad de medios interactivos

Arrastrar y colocar: Los dispositivos funcionan en distintas capas

Una vez completada esta actividad, los estudiantes podrán identificar las diferentes capas OSI

donde funcionan los dispositivos de red.

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4.1.2 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 más 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 OS X, 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.

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• 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.

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4.1.3 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

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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.

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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.

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4.1.5 Congestión de redes

En esta página se analizan algunos factores que crean la necesidad de mayor ancho de banda

en una red.

Los avances de la tecnología están produciendo computadores de escritorio y estaciones de

trabajo más rápidas e inteligentes. La combinación de estaciones de trabajo más potentes y de

aplicaciones que hacen mayor uso de la red ha creado la necesidad de una capacidad mayor

de red, o ancho de banda.

Todos estos factores representan una gran exigencia para las redes de 10 Mbps de ancho de

banda disponible, y por este motivo, muchas redes ahora ofrecen anchos de banda de 100

Mbps en sus LAN.

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• Los siguientes tipos de medios se están transmitiendo a través de redes con cada vez

mayor frecuencia: Grandes archivos de gráficos

• Imágenes

• Video totalmente móvil

• Aplicaciones multimedia

También existe un mayor número de usuarios en una red. Mientras más personas utilizan las

redes para compartir grandes archivos, acceder a servidores de archivo y conectarse a

Internet, se produce más congestión de red. Esto puede dar como resultado tiempos de

respuesta más lentos, transferencias de archivos muy largas y usuarios de red menos

productivos. Para aliviar la congestión de red, se necesita más ancho de banda o bien, el

ancho de banda disponible debe usarse con mayor eficiencia.

En la página siguiente se analiza la latencia de redes.

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4.1.6 Latencia de red

En esta página se ayuda a los estudiantes a que comprendan los factores que aumentan la

latencia de las redes.

La latencia, o retardo, es el tiempo que una trama o paquete tarda en hacer el recorrido desde

la estación origen hasta su destino final. Es importante determinar con exactitud la cantidad de

latencia que existe en la ruta entre el origen y el destino para las LAN y las WAN. En el caso

específico de una LAN Ethernet, un buen entendimiento de la latencia y de su efecto en la

temporización de la red es de importancia fundamental para determinar si CSMA/CD podrá

funcionar correctamente.

La latencia consiste en por lo menos tres componentes:

• En primer lugar, el tiempo que tarda la NIC origen en colocar pulsos de voltaje en el cable

y el tiempo que tarda la NIC destino en interpretar estos pulsos. A esto se le denomina a

veces retardo NIC (típicamente es de 1 microsegundo para las NIC 10BASE-T.

• En segundo lugar, el retardo de propagación en sí, ya que la señal tarda en recorrer el

cable. Normalmente, éste es de unos 0,556 microsegundos por 100 m para Cat 5 UTP.

Los cables más largos y la velocidad nominal de propagación menor (NVP) tiene como

resultado un retardo de propagación mayor.

• En tercer lugar, la latencia aumenta por los dispositivos de red que se encuentren en el

camino entre dos computadores. Estos pueden ser dispositivos de Capa 1, Capa 2 o

Capa 3.

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La latencia no depende únicamente de la distancia y de la cantidad de dispositivos. Por

ejemplo, si dos estaciones de trabajo están separadas por tres switches correctamente

configurados, las estaciones de trabajo pueden experimentar una latencia menor de la que se

produciría si estuvieran separadas por dos routers correctamente configurados. Esto se debe a

que los routers ejecutan funciones más complejas y que llevan más tiempo. Un router debe

analizar los datos de la Capa 3.

En la página siguiente se analiza el tiempo de transmisión.

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211

4.1.7 Tiempo de transmisión de Ethernet 10BASE-T

En esta página se explica de qué manera se determina el tiempo de transmisión para 10BASE-

T.

Todas las redes cuentan con lo que se denomina tiempo de bit. En muchas tecnologías LAN

tales como Ethernet, el tiempo de bit se define como la unidad básica de tiempo en la que se

puede transmitir un bit de datos. Para que los dispositivos electrónicos u ópticos puedan

reconocer un dígito binario (uno o cero), se debe definir un lapso mínimo durante el cual el bit

se considera encendido o apagado.

El tiempo de transmisión equivale al número de bits enviados multiplicado por el tiempo de bit

de una tecnología determinada. Otra forma de considerar al tiempo de transmisión es como el

intervalo entre el comienzo y el fin de una transmisión de trama, o entre el inicio de una

transmisión de trama y una colisión. Las tramas pequeñas tardan menos tiempo. Las tramas

grandes tardan más tiempo.

Cada bit de Ethernet de 10 Mbps cuenta con una ventana de 100 ns para realizar la

transmisión. Éste es el tiempo de bit. Un byte equivale a ocho bits. Por lo tanto, 1 byte tarda

un mínimo de 800 ns para transmitirse. Una trama de 64 bytes, que es la trama 10BASE-T

más pequeña que permite que CSMA/CD funcione correctamente, tiene un tiempo de

transmisión de 51.200 ns o 51,2 microsegundos. La transmisión de una trama completa de

1000 bytes desde el origen requiere 800 microsegundos. El tiempo requerido para que la

trama llegue a la estación destino depende de la latencia adicional introducida por la red. Esta

latencia puede deberse a una serie de retardos, incluyendo todas las siguientes posibilidades:

• Retardos de NIC

• Retardos de propagación

• Retardos de dispositivos de Capa 1, Capa 2 o Capa 3

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La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a determinar los tiempos de

transmisión 10BASE-T para cuatro tamaños de trama diferentes.

En la página siguiente se describen las ventajas de los repetidores.

Actividad de medios interactivos

Arrastrar y colocar: Tiempos de transmisión de 10BASE-T

Una vez completada esta actividad, los estudiantes podrán identificar los tiempos de

transmisión de 10BASE-T

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213

4.1.8 Ventajas del uso de repetidores

En esta página se explica de qué manera se puede usar un repetidor para ampliar la distancia

de una LAN.

La distancia que una LAN puede cubrir

se encuentra limitada por la atenuación.

La atenuación significa que la señal se

debilita a medida que recorre la red. La

resistencia del cable o medio recorrido

por la señal provoca la pérdida de la

potencia de señal. Un repetidor de

Ethernet es un dispositivo de capa

física de la red que incrementa o

regenera la señal en una LAN Ethernet.

Al utilizar un repetidor para extender la

distancia de una LAN, una sola red

puede abarcar una distancia mayor y

más usuarios pueden compartir esta misma red. Sin embargo, el uso de repetidores y hubs

produce problemas adicionales asociados con los broadcasts y las colisiones. También tiene

un efecto negativo en el desempeño general de las LAN de medios compartidos.

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La Actividad de Medios Interactivos enseñará a los estudiantes los detalles del Micro Hub Cisco

1503.

En la página siguiente se analiza la tecnología full-duplex.

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Micro Hub Cisco 1503

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Micro Hub Cisco 1503.

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215

4.1.9 Transmisión full duplex

En esta página se explica de qué manera Ethernet full duplex permite la transmisión de un

paquete y la recepción de un paquete distinto al mismo tiempo. Esta transmisión y recepción

simultánea requiere del uso de dos pares de hilos dentro del cable y una conexión conmutada

entre cada nodo. Esta conexión se considera de punto a punto y está libre de colisiones.

Debido a que ambos nodos pueden transmitir y recibir al mismo tiempo, no existen

negociaciones para el ancho de banda. Ethernet full duplex puede utilizar una infraestructura

de cables ya implementada, siempre y cuando el medio cumpla con los estándares de Ethernet

mínimos.

Para transmitir y recibir de forma simultánea, se necesita un puerto de switch dedicado para

cada nodo. La conexiones full duplex pueden utilizar medios 10BASE-T, 100BASE-TX o

100BASE-FX para crear conexiones punto a punto. Las NIC en todos los dispositivos

conectados deben tener capacidades full-duplex.

El switch Ethernet full-duplex aprovecha los dos pares de hilos en un cable y crea una conexión

directa entre el transmisor (TX) en un extremo del circuito y el receptor (RX) en el otro extremo.

Con las dos estaciones conectadas de esta manera, se crea un dominio libre de colisiones

debido a que se produce la transmisión y la recepción de los datos en circuitos distintos no

competitivos.

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216

Ethernet generalmente puede usar únicamente 50%-60% del ancho de banda de 10 Mbps

disponible debido a las colisiones y la latencia. Ethernet full duplex ofrece 100% del ancho de

banda en ambas direcciones. Esto produce una tasa de transferencia potencial de 20 Mbps, lo

que resulta de 10 Mbps TX y 10 Mbps RX.

La Actividad Interactiva de Medios ayudará a los estudiantes a aprender las diferentes

características de los estándares Ethernet full-duplex.

Con esta página se concluye la lección. En la siguiente lección se presenta la conmutación

LAN. La primera página describe la segmentación LAN.

Actividad de medios interactivos

Arrastrar y colocar: Ethernet full-duplex

Una vez completada esta actividad, los estudiantes podrán identificar los requisitos de Ethernet

full-duplex.

Page 31: Módulo 040506 - CCNA3

217

4.2 Introducción a la conmutación LAN

4.2.1 Segmentación LAN

En esta página se explica la segmentación LAN. La figura muestra un ejemplo de una red

Ethernet segmentada.

La red consta de quince computadores. De esos quince computadores, seis son servidores y

nueve son estaciones de trabajo. Cada segmento utiliza el método de acceso CSMA/CD y

mantiene el tráfico entre los usuarios del segmento. Cada segmento se considera como su

propio dominio de colisión.

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218

La segmentación permite que la congestión de red se reduzca de forma significativa dentro de

cada segmento. Al transmitir datos dentro de un segmento, los dispositivos dentro de ese

segmento comparten el ancho de banda total. Los datos que pasan entre los segmentos se

transmiten a través del backbone de la red por medio de un puente, router o switch.

En la siguiente página se analizan los puentes.

Page 33: Módulo 040506 - CCNA3

219

4.2.2 Segmentación LAN con puentes

En esta página se describen las funciones principales de un puente en una LAN.

Los puentes son dispositivos de Capa 2 que envían tramas de datos basados en la dirección

MAC. Los puentes leen la dirección MAC origen de los paquetes de datos para detectar los

dispositivos en cada segmento. Las direcciones MAC se utilizan entonces para construir una

tabla de puenteo. Esto permite que los puentes bloqueen paquetes que no necesitan salir del

segmento local.

Aunque los puentes son transparentes para los otros dispositivos de red, la latencia de una red

aumenta en un diez a treinta por ciento cuando se utiliza un puente. Este aumento en la

latencia se debe a las decisiones que toman los puentes antes de que se envíen las tramas.

Un puente se clasifica como un dispositivo de almacenamiento y envío. Los puentes examinan

el campo de dirección destino y calculan la verificación por redundancia cíclica (CRC) en el

campo de Secuencia de Verificación de Tramas antes de enviar la trama. Si el puerto destino

se encuentra ocupado, el puente puede almacenar la trama temporalmente hasta que el puerto

esté disponible.

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Page 35: Módulo 040506 - CCNA3

221

Page 36: Módulo 040506 - CCNA3

222

En la página siguiente se

analizan los routers.

Page 37: Módulo 040506 - CCNA3

223

4.2.3 Segmentación de LAN con routers

En esta página se explica de qué manera se utilizan los routers para segmentar una LAN.

Los routers proporcionan segmentación de

red que agrega un factor de latencia del

veinte al treinta por ciento a través de una

red conmutada. Esta mayor latencia se

debe a que el router opera en la capa de red

y usa la dirección IP para determinar la

mejor ruta al nodo de destino.

Los puentes y switches proporcionan

segmentación dentro de una sola red o

subred. Los routers proporcionan

conectividad entre redes y subredes.

Además, los routers no envían broadcasts, mientras que los switches y puentes deben enviar

tramas de broadcast.

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Las Actividades de Medios Interactivos ayudarán a los estudiantes a familiarizarse con los

routers Cisco 2621 y 3640.

En la página siguiente se analizan los switches.

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Router Cisco 2621

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Router Cisco 2621.

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Router Cisco 3640

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Router Cisco 3640.

Page 39: Módulo 040506 - CCNA3

225

4.2.4 Segmentación de LAN con switches

En esta página se explica de qué manera se utilizan los switches para segmentar una LAN.

Los switches reducen la escasez de ancho de banda y los cuellos de botella en la red, como los

que surgen entre varias estaciones de trabajo y un servidor de archivos remoto.

La Figura muestra un switch Cisco. Los switches

segmentan las LAN en microsegmentos, lo que

reduce el tamaño de los dominios de colisión. Sin

embargo, todos los hosts conectados a un switch

siguen en el mismo dominio de broadcast.

En una LAN Ethernet totalmente conmutada, los nodos de origen y destino funcionan como si

fueran los únicos nodos de la red. Cuando estos dos nodos establecen un enlace o circuito

virtual, tienen acceso al ancho de banda máximo disponible. Estos enlaces proporcionan una

tasa de transferencia mucho mayor que las LAN de Ethernet conectadas por puentes o hubs.

Page 40: Módulo 040506 - CCNA3

226

Este circuito de red virtual se establece dentro del switch y existe solamente cuando los dos

nodos necesitan comunicarse.

En la siguiente página se explica la función de un switch en una LAN.

Page 41: Módulo 040506 - CCNA3

227

4.2.5 Operaciones básicas de un switch

En esta página se describen las funciones básicas de un switch en una LAN.

La conmutación es una tecnología que reduce la congestión en las LAN Ethernet, Token Ring y

la Interfaz de datos distribuida por fibra (FDDI). Los switches utilizan la microsegmentación

para reducir los dominios de colisión y el tráfico de red. Esta reducción da como resultado un

uso más eficiente del ancho de banda y mayor tasa de transferencia. Con frecuencia, se

utilizan los switches de LAN para reemplazar los hubs compartidos y están diseñados para

funcionar con infraestructuras de cable ya instaladas.

Las siguientes son las dos operaciones básicas que realizan los switches:

• Conmutación de tramas de datos: Los switches reciben tramas en una interfaz,

seleccionan el puerto correcto por el cual enviar las tramas, y entonces envían la trama

de acuerdo a la selección de ruta.

• Mantenimiento de operaciones de switch: Los switches elaboran y mantienen las

tablas de envío. Los switches también elaboran y mantienen una topología sin bucles en

toda la LAN.

Page 42: Módulo 040506 - CCNA3

228

Las siguientes Figuras muestran las operaciones básicas de un switch.

Page 43: Módulo 040506 - CCNA3

229

En la siguiente página se analiza la latencia.

Page 44: Módulo 040506 - CCNA3

230

4.2.6 Latencia del switch Ethernet

En esta página se explica de qué manera los switches Ethernet contribuyen a la latencia.

La latencia de switch es el período transcurrido desde el momento que una trama entra a un

switch hasta que la trama sale del switch. La latencia se relaciona directamente con el proceso

de conmutación y el volumen de tráfico.

La latencia se mide en fracciones de segundo. Los dispositivos de red operan a velocidades

increíblemente rápidas, de manera que cada nanosegundo adicional de latencia afecta de

forma adversa el desempeño de la red.

En la siguiente página se describe la conmutación de Capa 2 y Capa 3

Page 45: Módulo 040506 - CCNA3

231

4.2.7 Conmutación de Capa 2 y Capa 3

En esta página se muestra a los estudiantes cómo se produce la conmutación en las capas de

enlace de datos y de red.

Los routers y los switches de Capa 3 utilizan direcciones IP para enrutar un paquete. Los

switches LAN o de la Capa 2 envían tramas en base a la información de la dirección MAC. Se

puede decir que en la actualidad los términos conmutación de Capa 3 y enrutamiento se

utilizan con frecuencia de manera indistinta.

Existen dos métodos de conmutación de trama de datos: la conmutación de Capa 2 y de Capa

3. Los routers y los switches de Capa 3 utilizan la conmutación de Capa 3 para conmutar los

paquetes. Los switches de Capa 2 y los puentes utilizan la conmutación de Capa 2 para enviar

tramas.

La diferencia entre la conmutación de Capa

2 y Capa 3 es el tipo de información que se

encuentra dentro de la trama y que se utiliza

para determinar la interfaz de salida

correcta. La conmutación de la Capa 2 se

basa en la información de la dirección MAC.

La conmutación de la Capa 3 se basa en las

direcciones de la capa de red o en las

direcciones IP. Las funciones y la

funcionalidad de los switches de Capa 3 y

los routers son muy parecidas. La única

diferencia importante entre la operación de

conmutación de paquetes de un router y de

un switch de Capa 3 es la implementación

física. En los routers de propósito general, la conmutación de paquetes se produce en el

software, mediante motores basados en el microprocesador, mientras que un switch de Capa 3

realiza el envío de paquetes por medio del hardware de circuito integrado de aplicación

específica (ASIC). La conmutación de la Capa 2 busca una dirección MAC destino en el

encabezado de la trama y envía la trama a la interfaz o puerto apropiado basándose en la

dirección MAC de la tabla de conmutación. La tabla de conmutación se encuentra en la

Memoria de contenido direccionable (CAM). Si el switch de Capa 2 no sabe dónde enviar la

trama, envía la trama en broadcast por todos los puertos hacia la red, excepto por el puerto por

el que se recibió la trama. Cuando se recibe una respuesta, el switch registra la nueva

dirección en la CAM.

Page 46: Módulo 040506 - CCNA3

232

La conmutación de Capa 3 es una función de la capa de red. La información de encabezado

de la Capa 3 se examina y el paquete se envía de acuerdo a la dirección IP.

El flujo de tráfico en una red conmutada o plana es de por sí diferente del flujo de tráfico en una

red enrutada o jerárquica. Las redes jerárquicas ofrecen un flujo de tráfico más flexible que las

redes planas.

En la siguiente página se analizará la conmutación simétrica y asimétrica.

Page 47: Módulo 040506 - CCNA3

233

4.2.8 Conmutación simétrica y asimétrica

En esta página se explica la diferencia que existe entre la conmutación simétrica y asimétrica.

La conmutación LAN se puede clasificar como simétrica o asimétrica según la forma en que el

ancho de banda se asigna a los puertos de conmutación. Un switch simétrico ofrece

conexiones conmutadas entre puertos con el mismo ancho de banda.

Un switch LAN asimétrico proporciona conexiones conmutadas entre puertos con distinto ancho

de banda, tal como una combinación de puertos de 10 Mbps y de 100 Mbps.

Una conmutación permite la dedicación de más ancho de banda al puerto de conmutación del

servidor a fin de evitar un cuello de botella. Esto permite flujos de tráfico más parejos, donde

varios clientes se comunican con un servidor al mismo tiempo. Se requieren búferes de

memoria en un switch asimétrico. El uso de búferes mantiene las tramas contiguas entre

distintos puertos de velocidad de datos.

Page 48: Módulo 040506 - CCNA3

234

En la siguiente página se describen los búferes de memoria.

Page 49: Módulo 040506 - CCNA3

235

4.2.9 Búferes de memoria

En esta página se explica lo que es un búfer de memoria y de qué manera se utiliza.

Un switch Ethernet puede usar una técnica de búferes para almacenar y enviar tramas. Los

búferes también pueden utilizarse cuando el puerto destino está ocupado. El área de la

memoria en la que el switch almacena los datos se denomina "búfer de memoria". Este búfer

de memoria puede utilizar dos métodos para enviar tramas, el búfer de memoria basado en

puerto y el búfer de memoria compartida.

En el búfer de memoria basado en puerto, las tramas se almacenan en colas conectadas a

puertos de entrada específicos. Una trama se transmite al puerto de salida una vez que todas

las tramas que están delante de ella en la cola se hayan transmitido con éxito. Es posible que

una sola trama retarde la transmisión de todas las tramas almacenadas en la memoria debido

al tráfico del puerto destino. Este retardo se produce aunque las demás tramas se puedan

transmitir a puertos destinos abiertos.

El búfer de memoria compartida deposita todas las tramas en un búfer de memoria común que

comparten todos los puertos del switch. La cantidad de memoria de búfer que requiere un

puerto se asigna de forma dinámica. Las tramas en el búfer se vinculan de forma dinámica al

puerto destino. Esto permite la recepción del paquete por un puerto y la transmisión por otro

puerto, sin tener que colocarlo en otra cola.

El switch conserva un mapa de enlaces de trama a puerto que indica por dónde una trama

debe transmitirse. El enlace del mapa se elimina una vez que la trama se haya transmitido con

éxito. El búfer de memoria se comparte. La cantidad de tramas almacenadas en el búfer se

encuentra limitada por el tamaño del búfer de memoria en su totalidad y no se limita a un solo

búfer de puerto. Esto permite la transmisión de tramas más amplias descartando menos

tramas. Esto es importante para la conmutación asimétrica, donde las tramas se intercambian

entre puertos de distintas velocidades.

En la siguiente página se describen dos métodos de conmutación.

Page 50: Módulo 040506 - CCNA3

236

4.2.10 Dos métodos de conmutación

En esta página se presenta la conmutación de almacenamiento y envío y por método de corte.

Los siguientes dos modos de conmutación están disponibles para el envío de tramas:

Page 51: Módulo 040506 - CCNA3

237

• Almacenamiento y envío: La trama completa se recibe antes de que se realice

cualquier tipo de envío. Se leen las direcciones destino y origen y se aplican filtros antes

de enviar la trama. La latencia se produce mientras la trama se está recibiendo. La

latencia es mayor con tramas más grandes dado que toda la trama debe recibirse antes

de que empiece el proceso de conmutación. El switch puede verificar toda la trama para

ver si hay errores, lo que permite detectar más errores.

• Método de corte: La trama se envía a través del switch antes de que se reciba la trama

completa. Como mínimo, la dirección destino de la trama debe leerse antes de que la

trama se pueda enviar. Este modo reduce la latencia de la transmisión, pero también

reduce la detección de errores.

A continuación, presentamos dos formas de conmutación por método de corte:

• Conmutación rápida: La conmutación rápida ofrece el nivel más bajo de latencia. La

conmutación rápida envía un paquete inmediatamente después de leer la dirección

destino. Como la conmutación rápida empieza a realizar los envíos antes de recibir el

paquete completo, de vez en cuando los paquetes se pueden entregar con errores. Sin

embargo, esto ocurre con poca frecuencia y además el adaptador de red destino

descarta los paquetes defectuosos en el momento de su recepción. En el modo rápido,

la latencia se mide desde el primer bit recibido al primer bit transmitido.

Page 52: Módulo 040506 - CCNA3

238

• Libre de fragmentos: La conmutación libre de fragmentos filtra los fragmentos de

colisión antes de empezar el envío. Los fragmentos de colisión representan la mayoría

de los errores de paquete. En una red que funciona correctamente, los fragmentos de

colisión deben ser menores de 64 bytes. Cualquier cosa superior a 64 bytes es un

paquete válido y se recibe generalmente sin errores. La conmutación libre de fragmentos

espera hasta que se determine si el paquete es un fragmento de colisión o no antes de

enviar el paquete. En el modo libre de fragmentos, la latencia también se mide desde el

primer bit recibido al primer bit transmitido.

La latencia de cada modo de conmutación depende de la manera en que el switch envía las

tramas. Para agilizar el envío de la trama, el switch dedica menos tiempo a la verificación de

errores. Sin embargo, reducir la verificación de errores puede resultar en el aumento de la

cantidad de retransmisiones.

Con esta página se concluye la lección. En la siguiente lección se describen los switches

Ethernet. La primera página explica las principales funciones de los switches.

Page 53: Módulo 040506 - CCNA3

239

4.3 Operación de los switches

4.3.1 Funciones de los switches Ethernet

En esta página se analizan las funciones de los switches de la Capa 2.

Un switch es un dispositivo que conecta los segmentos LAN mediante una tabla de direcciones

MAC para determinar el segmento al que una trama necesita transmitirse. Los switches y los

puentes operan en la capa 2 del modelo OSI.

A veces, los switches se denominan puentes multipuerto o hubs de conmutación. Los switches

toman decisiones en base a las direcciones MAC y por lo tanto, son dispositivos de la Capa 2.

Page 54: Módulo 040506 - CCNA3

240

Por otra parte, los hubs regeneran las señales de la Capa 1 y las envían por todos los puertos

sin tomar ninguna decisión. Dado que un switch tiene la capacidad de tomar decisiones de

selección de la ruta, la LAN se vuelve mucho más eficiente. Con frecuencia, en una red

Ethernet, las estaciones de trabajo están conectadas directamente al switch. Los switch

aprenden qué hosts están conectados a un puerto leyendo la dirección MAC origen en las

tramas. El switch abre un circuito virtual sólo entre los nodos origen y destino. Esto limita la

comunicación a estos dos puertos sin afectar el tráfico en otros puertos. Por su parte, un hub

envía datos fuera de todos sus puertos de manera que todos los hosts puedan ver los datos y

tengan que procesarlos, aunque no sean el destino final de los datos. Las LAN de alto

rendimiento por lo general están totalmente conmutadas.

• Un switch concentra la conectividad, convirtiendo a la transmisión de datos en un

proceso más eficiente. Las tramas se conmutan desde puertos de entrada a puertos de

salida. Cada puerto o interfaz puede ofrecer el ancho de banda completo de la conexión

al host.

Page 55: Módulo 040506 - CCNA3

241

• En un hub Ethernet típico, todos los puertos conectados a un backplane común o a una

conexión física dentro del hub y todos los dispositivos adjuntos al hub comparten el

ancho de banda de la red. Si dos estaciones establecen una sesión que utiliza un nivel

significativo del ancho de banda, se degrada el rendimiento de la red de todas las demás

estaciones conectadas al hub.

• Para reducir la degradación, el switch trata cada interfaz como un segmento individual.

Cuando las estaciones en las distintas interfaces necesitan comunicarse, el switch envía

tramas a la velocidad máxima que el cable admite, de una interfaz a otra, para

asegurarse de que cada sesión reciba el ancho de banda completo.

Para conmutar con eficiencia las tramas entre las distintas interfaces, el switch mantiene una

tabla de direcciones. Cuando una trama llega al switch, se asocia la dirección MAC de la

estación transmisora con la interfaz en la cual se recibió.

Las principales funciones de los switches Ethernet son:

• Aislar el tráfico entre los segmentos

• Obtener un ancho de banda más grande por usuario creando dominios de colisión más

pequeños

Page 56: Módulo 040506 - CCNA3

242

La primera función, aislar el tráfico entre los segmentos, permite lograr mayor seguridad para

los hosts de la red. Cada segmento utiliza el método de acceso CSMA/CD para mantener el

flujo del tráfico de datos entre los usuarios del segmento. Dicha segmentación permite a varios

usuarios enviar información al mismo tiempo a través de los distintos segmentos sin causar

demoras en la red.

Al utilizar los segmentos de la red, menos usuarios y/o dispositivos comparten el mismo ancho

de banda al comunicarse entre sí. Cada segmento cuenta con su propio dominio de colisión.

Page 57: Módulo 040506 - CCNA3

243

Los switches Ethernet filtran el tráfico redireccionando los datagramas hacia el puerto o puertos

correctos, que están basados en las direcciones MAC de la Capa 2.

La segunda función se denomina microsegmentación. La microsegmentación permite la

creación de segmentos de red dedicados con un host por segmento. Cada host recibe acceso

al ancho de banda completo y no tiene que competir por la disponibilidad del ancho de banda

con otros hosts. Los servidores más populares se pueden colocar entonces en enlaces

individuales de 100-Mbps. Con frecuencia en las redes de hoy, un switch Fast Ethernet puede

actuar como el backbone de la LAN, con hubs Ethernet, switches Ethernet o hubs Fast Ethernet

que ofrecen las conexiones de escritorio en grupos de trabajo. A medida que aumenta la

popularidad de nuevas aplicaciones como por ejemplo las aplicaciones multimedia de escritorio

o las de videoconferencia, algunos equipos de escritorio individuales tendrán enlaces

dedicados de 100-Mbps para la red.

La siguiente página introduce tres modos de transmisión de trama.

Page 58: Módulo 040506 - CCNA3

244

4.3.2 Modos de transmisión de la trama

En esta página se describen los tres modos principales de transmisión de trama:

• Método de corte: Un switch que efectúa la conmutación por método de corte sólo lee la

dirección destino cuando recibe la trama. El switch empieza a enviar la trama antes de

que la trama llegue en su totalidad. Este modo reduce la latencia de la transmisión pero

la detección de errores es pobre. A continuación, presentamos dos formas de

conmutación por método de corte:

1. Conmutación rápida: La conmutación rápida ofrece el nivel de latencia más

bajo, enviando el paquete inmediatamente después de recibir la dirección destino.

La latencia se mide desde el primer bit recibido al primer bit transmitido, o bien el

primero en entrar y el primero en salir (FIFO). Este modo tiene una detección

deficiente de errores de conmutación LAN.

2. Conmutación libre de fragmentos: La conmutación libre de fragmentos filtra los

fragmentos de colisión, que constituyen la mayoría de los errores de paquete,

antes de iniciar el envío. Por lo general, los fragmentos de colisión son inferiores

a 64 bytes. La conmutación libre de fragmentos espera hasta que se determine si

el paquete no es un fragmento de colisión antes de enviar el paquete. La latencia

también se mide como FIFO.

3. Almacenamiento y envío: La trama completa se recibe antes de que se realice

cualquier tipo de envío. Se leen las direcciones destino y origen y se aplican

filtros antes de enviar la trama. La latencia se produce mientras la trama se está

recibiendo. La latencia es mayor con tramas más grandes dado que toda la trama

Page 59: Módulo 040506 - CCNA3

245

debe recibirse antes de que empiece el proceso de conmutación. El switch tiene

suficiente tiempo para verificar los errores, lo que permite una mayor detección de

los errores.

• Método de corte adaptado: Este modo de transmisión es un modo híbrido que es una

combinación del método de corte con el método de almacenamiento y envío. En este

modo, el switch utiliza el método de corte hasta que detecta una determinada cantidad de

errores. Una vez que se alcanza el umbral de error, el switch cambia al modo

almacenamiento y envío.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a comprender los tres métodos

principales de conmutación.

En la siguiente página se explica de qué manera los switches obtienen información sobre la

red.

Actividad de medios interactivos

Arrastrar y colocar: Puntos de desencadenación del método de conmutación

Una vez que el estudiante haya completado esta actividad, podrá comprender los distintos

métodos de conmutación.

Page 60: Módulo 040506 - CCNA3

246

4.3.3 De qué manera los switches y los puentes aprenden las direcciones

En esta página se explica de qué manera los puentes y los switches aprenden las direcciones y

envían las tramas.

Los puentes y los switches sólo envían tramas que necesitan viajar de un segmento LAN a

otro. Para lograr esta tarea, deben aprender qué dispositivos están conectados a qué

segmento de la LAN.

Se considera que un puente es un dispositivo inteligente porque puede tomar decisiones

basadas en las direcciones MAC. Para hacerlo, un puente consulta una tabla de direcciones.

Cuando un puente se enciende, se envían mensajes en broadcast pidiendo a todas las

estaciones del segmento local de la red que respondan. A medida que las estaciones

contestan el mensaje de broadcast, el puente va creando una tabla de direcciones locales.

Este proceso se denomina aprendizaje.

Los puentes y los switches aprenden de la siguiente manera:

• Leyendo la dirección MAC origen de cada trama o datagrama recibidos

• Registrando el puerto por el cual se recibió la dirección MAC

De esta forma, el puente o el switch aprenden qué direcciones pertenecen a los dispositivos

conectados a cada puerto.

Las direcciones aprendidas y el puerto o interfaz asociado se almacenan en la tabla de

direccionamiento. El puente examina la dirección destino de todas las tramas recibidas. El l

puente luego explora la tabla de direcciones en busca de la dirección destino.

• La tabla de conmutación se almacena en la Memoria de contenido direccionable (CAM).

Éste es un tipo de memoria a cuyo contenido se accede rápidamente. CAM se utiliza en

Page 61: Módulo 040506 - CCNA3

247

las aplicaciones de switch para realizar las siguientes funciones: Para obtener y procesar

la información de dirección desde los paquetes de datos entrantes

• Para comparar la dirección destino con una tabla de direcciones almacenada dentro de la

misma memoria

La CAM almacena direcciones MAC de host y números de puerto asociados. La CAM compara

la dirección MAC destino recibido con el contenido de la tabla CAM. Si la comparación muestra

una coincidencia, se proporciona el puerto y el control de enrutamiento envía el paquete al

puerto y dirección correctos.

Un switch Ethernet puede aprender la dirección de cada dispositivo de la red leyendo la

dirección origen de cada trama transmitida y anotando el puerto por donde la trama se introdujo

en el switch. El switch entonces agrega esta información a su base de datos de envío. Las

direcciones se aprenden de forma dinámica. Esto significa que, a medida que se leen las

nuevas direcciones, éstas se aprenden y se almacenan en la CAM. Cuando no se encuentra

una dirección origen en la CAM, se aprende y se almacena para su uso futuro.

Cada vez que una dirección se almacena, se le agrega una marca horaria. Esto permite

almacenar las direcciones durante un período de tiempo determinado. Cada vez que se hace

referencia a una dirección o que se encuentra en CAM, recibe una nueva marca horaria. Las

direcciones a las cuales no se hace referencia durante un determinado período de tiempo, se

Page 62: Módulo 040506 - CCNA3

248

eliminan de la lista. Al eliminar direcciones antiguas, CAM mantiene una base de datos de

envío precisa y funcional.

La CAM sigue los procesos que se describen a continuación:

1. Si no se encuentra la dirección, el puente envía la trama por todos los puertos salvo el

puerto por el cual se recibió la trama. Este proceso se denomina inundación. Es posible

el puente haya borrado la dirección porque el software del puente se reinició

recientemente, quedó sin entradas de direcciones en la tabla de direcciones o borró la

dirección porque era demasiado antigua. Como el puente no sabe qué puerto utilizar para

enviar la trama, la enviará por todos los puertos salvo el por donde recibió esta trama. Se

sobreentiende que no es necesario enviarla al mismo segmento de cable por el que la

recibió dado que todos los demás equipos o puentes en ese cable ya habrán recibido el

paquete.

2. Si se encuentra la dirección en una tabla de direcciones y que la dirección está asociada

con el puerto en el que se recibió la trama, ésta se descarta. El destino ya lo habrá

recibido.

3. Si se encuentra la dirección en una tabla de direcciones y la dirección no está asociada al

puerto que recibió la trama, el puente envía la trama por el puerto asociado con la

dirección.

Si se encuentra la dirección en una tabla de direcciones y la dirección no está asociada al

puerto que recibió la trama, el puente envía la trama por el puerto asociado con la dirección.

En la página siguiente se describe el proceso utilizado para filtrar tramas.

Page 63: Módulo 040506 - CCNA3

249

4.3.4 Proceso de filtrado de tramas por parte de switches y puentes

En esta página se explica de qué manera los switches y los puentes filtran las tramas. Durante

esta lección, los términos "switch" y "puente" son sinónimos.

La mayoría de los puentes pueden filtrar tramas basándose en cualquier campo de trama de

Capa 2. Por ejemplo, se puede programar un puente para que rechace, sin enviar, todas las

tramas que se originan desde una red en particular. Como la información de la capa de enlace

a menudo incluye la referencia de un protocolo de capa superior, los puentes generalmente

pueden hacer filtrado en base a este parámetro. Además, los filtros pueden ser útiles para

manejar paquetes innecesarios de broadcast y de multicast.

Una vez que el puente ha creado la tabla de direcciones local, está listo para operar. Cuando

recibe la trama, examina la dirección destino. Si la dirección de la trama es local, el puente la

pasa por alto. Si la trama tiene la dirección de otro segmento LAN, el puente copia la trama al

segundo segmento.

• Pasar por alto una trama se denomina filtrar.

• Copiar la trama se denomina enviar.

El filtrado básico mantiene las tramas locales como locales y envía las tramas remotas a otro

segmento LAN.

El proceso de filtrado en base a direcciones origen y destino específicas logra lo siguiente:

• Evita que una estación envíe tramas fuera de su segmento LAN local

• Detiene todas las tramas "externas" destinadas a una estación en particular,

restringiendo por lo tanto a las demás estaciones de trabajo con las cuales puede

comunicar.

Ambos tipos de filtrado ofrecen algún control sobre el tráfico de internetwork y pueden

aumentar la seguridad.

La mayoría de los puentes Ethernet pueden filtrar las tramas de broadcast y multicast. Los

puentes y los switches que pueden filtrar tramas en base a su dirección MAC también se

pueden utilizar para filtrar tramas Ethernet con direcciones de multicast y broadcast. Este

filtrado se logra a través de la implementación de redes de área local virtuales o VLAN. Las

VLAN permiten a los administradores de red evitar la transmisión de mensajes de multicast y

broadcast innecesarios a través de una red. A veces, es posible que un dispositivos funcione

Page 64: Módulo 040506 - CCNA3

250

mal y envíe continuamente tramas de broadcast, que se copian por toda la red. Esto se

denomina tormenta de broadcast y puede reducir significativamente el rendimiento de la red.

Un puente que puede filtrar las tramas de broadcast hace que la tormenta de broadcast

provoque daños menores. En la actualidad, los puentes también pueden filtrar según el tipo de

protocolo de capa de red. Esto hace más difusa la demarcación entre los puentes y los routers.

Un router opera en la capa de red mediante un protocolo de enrutamiento para dirigir el tráfico

alrededor de la red. Un puente que implementa técnicas de filtrado avanzado normalmente se

denomina brouter. Los brouters filtran buscando la información de capa de red pero no usan un

protocolo de enrutamiento.

La siguiente página explicará cómo se utilizan los puentes para segmentar una LAN.

Page 65: Módulo 040506 - CCNA3

251

4.3.5 ¿Por qué segmentar las LAN?

En esta página se explican las dos razones principales para segmentar una LAN.

Hay dos motivos fundamentales para dividir una LAN en segmentos. La primera es aislar el

tráfico entre segmentos. La segunda razón es lograr más ancho de banda por usuario

mediante la creación de dominios de colisión más pequeños.

Sin la segmentación LAN, las LAN más grandes que un pequeño grupo de trabajo podrían

atascarse rápidamente con el tráfico y las colisiones.

La segmentación LAN se puede implementar mediante el uso de puentes, switches y routers.

Cada uno de estos dispositivos tiene ventajas y desventajas particulares.

Con la adición de los dispositivos como puentes, switches y routers, la LAN está segmentada

en una serie de dominios de colisión más pequeños. En el ejemplo, se han creado cuatro

dominios de colisión.

Page 66: Módulo 040506 - CCNA3

252

Al dividir redes de gran tamaño en unidades autónomas, los puentes y los switches ofrecen

varias ventajas. Un puente, o switch, reduce el tráfico que experimentan los dispositivos en

todos los segmentos conectados ya que sólo se envía un determinado porcentaje de tráfico.

Los puentes y switches reducen el dominio de colisión pero no el dominio de broadcast.

Page 67: Módulo 040506 - CCNA3

253

Cada interfaz en el router se conecta a una red distinta. Por lo tanto, la inserción del router en

una LAN creará pequeños dominios de colisión y dominios de broadcast más pequeños. Esto

sucede porque los routers no envían los broadcasts a menos que sean programados para

hacerlo.

Un switch emplea "microsegmentación" para reducir el dominio de colisión en una LAN. El

switch hace esto creando segmentos de red dedicados o conexiones punto a punto. El switch

conecta estos segmentos en una red virtual dentro del switch.

Este circuito de red virtual existe solamente cuando dos nodos necesitan comunicarse. Esto se

denomina circuito virtual ya que existe sólo cuando es necesario y se establece dentro del

switch.

En la siguiente página se analiza la microsegmentación.

Page 68: Módulo 040506 - CCNA3

254

4.3.6 Implementación de la microsegmentación

En esta página se explican las funciones de un switch en una LAN como resultado de la

microsegmentación.

Los switches de LAN se consideran puentes multipuerto sin dominio de colisión debido a la

microsegmentación.

Los datos se intercambian a altas velocidades conmutando la trama hacia su destino. Al leer la

información de Capa 2 de dirección MAC destino, los switches pueden realizar transferencias

de datos a altas velocidades de forma similar a los puentes. Esto provoca niveles de latencia

bajos y una alta velocidad para el envío de tramas.

Page 69: Módulo 040506 - CCNA3

255

La conmutación Ethernet aumenta el ancho de banda disponible en la red. Esto se hace

creando segmentos de redes dedicadas, o conexiones punto a punto, y conectando estos

segmentos en una red virtual dentro del switch. Este circuito de red virtual existe solamente

cuando dos nodos necesitan comunicarse. Esto se denomina circuito virtual ya que existe sólo

cuando es necesario y se establece dentro del switch.

Page 70: Módulo 040506 - CCNA3

256

Aunque el switch LAN reduce el tamaño de los dominios de colisión, todos los hosts

conectados al switch pertenecen al mismo dominio de broadcast. Por lo tanto, un broadcast

emitido de un nodo seguirá siendo percibido por todos los demás nodos conectados a través

del switch LAN.

Los switches son dispositivos de enlace de datos que, al igual que los puentes, permiten la

interconexión de múltiples segmentos físicos de LAN para formar una sola red de mayor

tamaño. De forma similar a los puentes, los switches envían e inundan el tráfico basándose en

las direcciones MAC. Dado que la conmutación se ejecuta en el hardware en lugar del

software, es significativamente más veloz. Cada puerto de switch puede considerarse como un

micropuente que actúa como un puente distinto y ofrece el ancho de banda completo del medio

a cada host.

En la siguiente página se analizan las colisiones.

Page 71: Módulo 040506 - CCNA3

257

4.3.7 Switches y dominios de colisión

En esta página se estudian las colisiones, que son una de las principales desventajas de las

redes Ethernet 802.3.

Las colisiones se producen cuando dos hosts transmiten tramas de forma simultánea. Cuando

se produce una colisión, las tramas transmitidas se dañan o se destruyen en la colisión. Los

hosts transmisores detienen la transmisión por un tiempo aleatorio, conforme a las reglas de

Ethernet 802.3 de CSMA/CD. El exceso de colisiones puede hacer que las redes resulten

improductivas.

El área de red donde se originan las tramas y se producen las colisiones se denomina dominio

de colisión. Todos los entornos de medios compartidos son dominios de colisión.

Page 72: Módulo 040506 - CCNA3

258

Cuando un host se conecta a un puerto de switch, el switch crea una conexión dedicada. Esta

conexión se considera como un dominio de colisión individual. Por ejemplo, si un switch de

doce puertos tiene un dispositivo conectado a cada puerto, entonces se crean doce dominios

de colisión.

Un switch crea una tabla de conmutación al aprender las direcciones MAC de los hosts que

están conectados a cada puerto de switch.

Page 73: Módulo 040506 - CCNA3

259

Cuando dos hosts conectados desean comunicarse entre sí, el switch analiza la tabla de

conmutación y establece una conexión virtual entre los puertos. El circuito virtual se mantiene

hasta que la sesión se termina.

En la Figura, el Host B y el Host C desean comunicarse entre sí. El switch crea la conexión

virtual, conocida como microsegmento. El microsegmento se comporta como una red de sólo

dos hosts, un host que envía y otro que recibe, y se utiliza el máximo ancho de banda

disponible.

Los switches reducen las colisiones y aumentan el ancho de banda en los segmentos de red ya

que ofrecen un ancho de banda dedicado para cada segmento de red.

En la siguiente página se analizan tres métodos de transmisión de datos en una red.

Page 74: Módulo 040506 - CCNA3

260

4.3.8 Switches y dominios de broadcast

En esta página se describen tres métodos de transmisión de datos que se utilizan en una red.

La forma de comunicación más común se realiza por transmisión unicast. En una transmisión

unicast, un transmisor intenta comunicarse con un receptor.

Otra forma de comunicarse se conoce como transmisión multicast. La transmisión multicast se

produce cuando un transmisor trata de comunicarse con sólo un subconjunto o un grupo del

segmento.

La última forma de comunicarse es envío en broadcast. La transmisión en broadcast se

produce cuando un transmisor trata de comunicarse con todos los receptores de la red. La

estación servidora envía un mensaje y todos los que se encuentran en el segmento reciben el

mensaje.

Cuando un dispositivo desea enviar un broadcast de Capa 2, la dirección MAC destino en la

trama se establece en sólo unos. Una dirección MAC de sólo unos es FF:FF:FF:FF:FF:FF en

números hexadecimales. Al configurar el destino en este valor, todos los dispositivos

aceptarán y procesarán la trama de broadcast.

Page 75: Módulo 040506 - CCNA3

261

El dominio de broadcast de la Capa 2 se conoce como dominio MAC de broadcast. El dominio

MAC de broadcast incluye todos los dispositivos de la LAN que reciben broadcasts de trama a

través de un host a todas las demás máquinas en la LAN.

El switch es un dispositivo de la Capa 2 cuando un switch recibe un broadcast, lo envía por

cada puerto del switch salvo por el puerto receptor. Cada dispositivo adjunto debe procesar la

trama de broadcast. Esto lleva a la reducción de la eficiencia de red, dado que se utiliza el

ancho de banda disponible con propósitos de enviar un broadcast.

Cuando se conectan dos switches, el dominio de broadcast aumenta. En este ejemplo, una

trama de broadcast se envía a todos los puertos conectados al Switch 1. El Switch 1 está

conectado al Switch 2. La trama se propaga a todos los dispositivos conectados al Switch 2.

El resultado general es una reducción del ancho de banda disponible. Esto ocurre porque

todos los dispositivos en el dominio de broadcast deben recibir y procesar la trama de

broadcast.

Page 76: Módulo 040506 - CCNA3

262

Los routers son dispositivos de la Capa 3 los routers no propagan los broadcasts. Los routers

se utilizan para segmentar los dominios de colisión y de broadcast.

En la siguiente página se explica cómo se conecta una estación de trabajo a una LAN.

Page 77: Módulo 040506 - CCNA3

263

4.3.9 Comunicación entre los switches y la estación de trabajo

En esta página se explica cómo los switches obtienen información sobre las estaciones de

trabajo en una LAN.

Cuando una estación de trabajo se conecta a una LAN, no se preocupa por los demás

dispositivos que estén conectados a los medios de la LAN. La estación de trabajo simplemente

transmite las tramas de datos a los medios de la red mediante una NIC.

La estación de trabajo se puede conectar directamente a otra estación de trabajo con un cable

de interconexión cruzada. Los cables de interconexión cruzada se utilizan para conectar los

siguientes dispositivos:

• Estación de trabajo a estación de trabajo

• Switch a switch

• Switch a hub

• Hub a hub

• Router a router

• Router a PC

Los cables de conexión directa se utilizan para conectar los siguientes dispositivos:

Page 78: Módulo 040506 - CCNA3

264

• Switch a router

• Switch a estación de trabajo o servidor

• Hub a estación de trabajo o servidor

Los switches son dispositivos de la Capa 2 que usan la inteligencia para aprender las

direcciones MAC de los dispositivos conectados a los puertos del switch. Estos datos se

introducen en una tabla de conmutación. Una vez que la tabla se completa, el switch puede

leer la dirección MAC destino de una trama de datos que llega a un puerto y enviarla

inmediatamente. Hasta que un dispositivo no empieza a transmitir, el switch no sabe su

dirección MAC.

Page 79: Módulo 040506 - CCNA3

265

Los switches ofrecen una escalabilidad significativa en una red y se pueden conectar

directamente. La Figura muestra una situación de transmisión de trama que utiliza una red

multiswitch.

Con esta página se concluye la lección. En la siguiente página se resumen los puntos

principales de este módulo.

Page 80: Módulo 040506 - CCNA3

266

Page 81: Módulo 040506 - CCNA3

267

Resumen

En esta página se resumen los temas analizados en este módulo.

Ethernet es la arquitectura LAN más común y fue diseñada para transmitir datos entre los

dispositivos de una red. Originalmente, Ethernet era una tecnología half duplex. Mediante la

tecnología half-duplex, un host podía transmitir o recibir directamente pero no al mismo tiempo.

Cuando dos o más hosts Ethernet transmiten al mismo tiempo en un medio compartido, el

resultado es una colisión. El tiempo que tarda una trama o a un paquete en viajar de la

estación origen al destino final se conoce como latencia o retardo. Las tres fuentes de latencia

incluyen el retardo NIC, el retardo de propagación real y el retardo debido a dispositivos de red

específicos.

El tiempo de bit es la unidad básica de tiempo en la cual se puede enviar un solo bit. Debe de

existir un período mínimo durante el cual el bit está activado o desactivado para que el

dispositivo pueda reconocer un uno o un cero binario.

La atenuación significa que una señal se debilita a medida que recorre la red. Esto limita la

distancia que una LAN puede abarcar. Un repetidor puede extender la distancia de una LAN

pero también tendrá un efecto negativo sobre el rendimiento general de la LAN.

La transmisión full-duplex entre estaciones se logra por medio de conexiones Ethernet punto a

punto. La transmisión full-duplex ofrece un entorno de transmisión libre de colisiones. Ambas

Page 82: Módulo 040506 - CCNA3

268

estaciones pueden transmitir y recibir al mismo tiempo, no existen negociaciones para el ancho

de banda. La infraestructura de cable existente se puede utilizar siempre y cuando el medio

cumpla con los estándares Ethernet mínimos.

La segmentación divide una red en unidades más pequeñas para reducir la congestión de la

red y mejorar la seguridad. El método de acceso CSMA/CD en cada segmento mantiene el

tráfico entre los usuarios. La segmentación con un puente de Capa 2 es transparente para

otros dispositivos de red pero la latencia aumenta significativamente. Cuanto más trabajo

realiza un dispositivo de red, más latencia podrá introducir el dispositivo en la red. Los routers

ofrecen segmentación de redes pero pueden agregar un factor de latencia de 20% a 30% sobre

una red conmutada. Esta mayor latencia se debe a que el router opera en la capa de red y usa

la dirección IP para determinar la mejor ruta al nodo de destino. Un switch puede segmentar

una LAN en microsegmentos que disminuyen el tamaño de los dominios de colisión. Sin

embargo, todos los hosts conectados al switch siguen estando en el mismo dominio de

broadcast.

La conmutación es una tecnología que reduce la congestión en las LAN Ethernet, Token Ring y

la Interfaz de datos distribuida por fibra (FDDI). La conmutación es el proceso de recibir una

trama que llega de una interfaz y enviarla a través de otra interfaz. Los routers utilizan la

conmutación de Capa 3 para enrutar un paquete. Los switches utilizan conmutación de Capa 2

para enviar tramas. Un switch simétrico ofrece conexiones conmutadas entre puertos con el

mismo ancho de banda. Un switch LAN asimétrico proporciona conexiones de conmutación

entre puertos con distinto ancho de banda por ejemplo, una combinación de puertos de 10

Mbps y de 100 Mbps.

Un búfer de memoria es un área de la memoria donde el switch almacena datos. Puede utilizar

dos métodos para enviar tramas, el búfer de memoria basado en puerto y el búfer de memoria

compartida.

Existen dos modos que se utilizan para enviar tramas. El almacenamiento y envío recibe la

trama completa antes de enviarla mientras que el método de corte envía la trama a medida que

la va recibiendo, reduciendo de esta manera la latencia. Conmutación rápida y libre de

fragmentos son dos formas de envío de método de corte.

Page 83: Módulo 040506 - CCNA3

269

Switches

Page 84: Módulo 040506 - CCNA3

270

Page 85: Módulo 040506 - CCNA3

271

Módulo 5: Switches

Módulo Descripción general

5.1 Diseño de LAN

5.1.1 Objetivos del diseño de LAN

5.1.2 Consideraciones del diseño de una LAN

5.1.3 Metodología de diseño de una LAN

5.1.4 Diseño de Capa 1

5.1.5 El diseño de Capa 2

5.1.6 Diseño de Capa 3

5.2 Switches de LAN

5.2.1 Descripción general de las LAN conmutada y la capa de acceso

5.2.2 Switches de capa de acceso

5.2.3 Descripción general de la capa de distribución

5.2.4 Switches de la capa de distribución

5.2.5 Descripción general de la capa núcleo

5.2.6 Switches de la capa núcleo

Módulo: Resumen

Page 86: Módulo 040506 - CCNA3

272

Page 87: Módulo 040506 - CCNA3

273

Page 88: Módulo 040506 - CCNA3

274

Page 89: Módulo 040506 - CCNA3

275

Descripción general

La tarea de diseñar una red puede ser una tarea fascinante e implica mucho más que

simplemente conectar dos computadoras entre sí. Una red requiere muchas funciones para

que sea confiable, escalable y fácil de administrar. Para diseñar redes confiables, fáciles de

administrar, y escalables, los diseñadores de red deben darse cuenta de que cada uno de los

componentes principales de una red tiene requisitos de diseño específicos.

El diseño de red se ha vuelto cada vez más difícil a pesar de los avances que se han logrado a

nivel del rendimiento de los equipos y las capacidades de los medios. El uso de distintos tipos

de medios y de las LAN que se interconectan con otras redes agrega complejidad al entorno de

red. Los buenos diseños de red permiten mejorar el rendimiento y reducir las dificultades

asociadas con el crecimiento y la evolución de la red.

Una LAN abarca una sola habitación, un edificio o un conjunto de edificios que se encuentran

cerca unos de otros. Un grupo de instalaciones cuyos edificios se encuentran ubicados a corta

distancia unos de otros y que pertenecen a una sola organización se conoce como campus.

Los siguientes aspectos de la red deben ser identificados antes de diseñar una LAN más

amplia:

• Una capa de acceso que conecte los usuarios finales a la LAN

• Una capa de distribución que ofrezca conectividad basada en políticas entre las LAN de

usuario final

• Una capa núcleo que ofrezca la conexión más rápida que sea posible entre los distintos

puntos de distribución

Cada una de estas capas de diseño de LAN requiere los switches más adecuados para realizar

tareas específicas. Las características, las funciones y las especificaciones técnicas de cada

switch varían en función de la capa de diseño de la LAN para la cual el switch fue creado. Para

lograr el mejor rendimiento de la red, es importante comprender la función de cada capa y

luego elegir el switch que mejor se adecua a los requisitos de la capa.

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:

Page 90: Módulo 040506 - CCNA3

276

• Describir los cuatro principales objetivos del diseño de LAN

• Enumerar las consideraciones claves en el diseño de la LAN

• Comprender los pasos en el diseño sistemático de la LAN

• Comprender los problemas de diseño relacionados con la estructura o la topología de la

LAN de las Capas 1 a 3

• Describir el modelo de diseño de tres capas

• Identificar las funciones de cada capa del modelo de tres capas.

• Enumerar los switches de capa de acceso Cisco y sus funciones

• Enumerar los switches de capa de distribución Cisco y sus funciones

• Enumerar los switches de capa núcleo Cisco y sus funciones

Page 91: Módulo 040506 - CCNA3

277

5.1 Diseño de LAN

5.1.1 Objetivos del diseño de LAN

El primer paso en el diseño de una LAN es establecer y documentar los objetivos de diseño.

Estos objetivos son específicos para cada organización o situación. Esta página describirá los

requisitos de la mayoría de los diseños de red:

• Funcionalidad: La red debe funcionar. Es decir, debe permitir que los usuarios cumplan

con sus requisitos laborales. La red debe suministrar conectividad de usuario a usuario y

de usuario a aplicación con una velocidad y confiabilidad razonables.

• Escalabilidad: La red debe poder aumentar de tamaño. Es decir, el diseño original debe

aumentar de tamaño sin que se produzcan cambios importantes en el diseño general.

• Adaptabilidad: La red debe diseñarse teniendo en cuenta futuras tecnologías. La red no

debería incluir elementos que limiten la implementación de nuevas tecnologías a medida

que éstas van apareciendo.

• Facilidad de administración: La red debe estar diseñada para facilitar su monitoreo y

administración, con el objeto de asegurar una estabilidad de funcionamiento constante.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a familiarizarse con los cuatro

objetivos de diseño principales

En la página siguiente se analizan algunas de las consideraciones del diseño de una LAN.

Actividad de medios interactivos

Correspondencia: Objetivos del diseño de una LAN

Una vez finalizada esta actividad, el estudiante será capaz de comprender los términos,

definiciones y objetivos de un diseño de red LAN.

Page 92: Módulo 040506 - CCNA3

278

5.1.2 Consideraciones del diseño de una LAN

En esta página se describen algunos factores importantes a considerar en el momento de

diseñar una LAN.

Muchas organizaciones han actualizado sus LAN en la actualidad o planean implementar

nuevas LAN. Esta expansión en el diseño de la LAN se debe al desarrollo de tecnologías de

alta velocidad como por ejemplo el Modo de Transferencia Asíncrona (ATM). Esta

expansión también se debe a arquitecturas LAN complejas que utilizan conmutación de LAN y

LAN virtuales (VLAN).

Para maximizar el ancho de banda y el rendimiento disponible de la LAN, deberán tenerse en

cuenta las siguientes consideraciones de diseño de LAN:

• Función y ubicación de los servidores

• Temas relacionados con los dominios de colisión

• Temas de segmentación

• Temas relacionados con los dominios de broadcast

Los servidores permiten que los usuarios de red se comuniquen y compartan archivos,

impresoras y servicios de aplicación. Los servidores por lo general no operan como estaciones

de trabajo. Los servidores ejecutan sistemas operativos especializados como por ejemplo

NetWare, Windows NT, UNIX y Linux. Cada servidor por lo general está dedicado a una

función, por ejemplo, correo electrónico o archivos compartidos.

Los servidores se pueden categorizar en servidores empresariales o servidores de grupo de

trabajo. Un servidor empresarial soporta todos los usuarios en la red ofreciendo servicios tales

como correo electrónico o Sistema de Nombres de Dominio (DNS). El correo electrónico o el

DNS son servicios que cualquier persona de una organización necesita porque son funciones

centralizadas. Un servidor de grupo de trabajo soporta un conjunto específico de usuarios y

ofrece servicios como por ejemplo el procesamiento de texto y capacidades de archivos

compartidos.

Como se ve en la Figura, los servidores empresariales deben colocarse en el servicio de

distribución principal (MDF). Siempre que sea posible, el tráfico hacia los servidores

empresariales sólo tiene que viajar hacia el MDF y no transmitirse a través de otras redes. Sin

embargo, algunas redes utilizan un núcleo enrutado o incluso pueden tener un servidor central

para los servidores empresariales. En estos casos, el tráfico de red viaja a través de otras

redes y por lo general no se puede evitar. Lo ideal es que los servidores de grupo de trabajo se

Page 93: Módulo 040506 - CCNA3

279

coloquen en el servicio de distribución intermedia (IDF) más cercano a los usuarios que

acceden a las aplicaciones en estos servidores. Esto permite al tráfico viajar por la

infraestructura de red hacia un IDF y no afecta a los demás usuarios en ese segmento de red.

Los switches LAN de Capa 2 ubicados en el MDF y los IDF deben tener 100 Mbps o más

asignados para estos servidores.

Los nodos Ethernet utilizan CSMA/CD. Cada nodo debe disputar con otros nodos para acceder

al medio compartido o al dominio de colisión. Si dos nodos transmiten al mismo tiempo, se

produce una colisión. Cuando se produce una colisión la trama transmitida se elimina y se

envía una señal de embotellamiento a todos los nodos del segmento. Los nodos esperan un

período de tiempo al azar y luego vuelven a enviar los datos. Las colisiones excesivas pueden

reducir el ancho de banda disponible de un segmento de red a treinta y cinco o cuarenta por

ciento del ancho de banda disponible

Page 94: Módulo 040506 - CCNA3

280

La segmentación se realiza cuando un sólo dominio de colisión se divide en dominios de

colisión más pequeños.

Los dominios de colisión más pequeños reducen la cantidad de colisiones en un segmento LAN

y permiten una mayor utilización del ancho de banda. Los dispositivos de la Capa 2 como por

ejemplo puentes y switches se pueden utilizar para segmentar una LAN. Los routers pueden

lograr esto a nivel de la Capa 3.

Page 95: Módulo 040506 - CCNA3

281

Se produce un broadcast cuando el control de acceso al medio destino (MAC) se configura en

FF-FF-FF-FF-FF-FF. Un dominio de broadcast se refiere al conjunto de dispositivos que

reciben una trama de datos de broadcast desde cualquier dispositivo dentro de este conjunto.

Todos los hosts que reciben una trama de datos de broadcast deben procesarla. Este proceso

consume los recursos y el ancho de banda disponible del host. Los dispositivos de Capa 2

como los puentes y switches reducen el tamaño de un dominio de colisión. Estos dispositivos

no reducen el tamaño del dominio de broadcast. Los routers reducen el tamaño del dominio de

colisión y el tamaño del dominio de broadcast en la Capa 3.

En la página siguiente se explica la metodología a seguir para el diseño de una LAN.

Page 96: Módulo 040506 - CCNA3

282

5.1.3 Metodología de diseño de una LAN

Para que una LAN sea efectiva y satisfaga las necesidades de los usuarios, se la debe diseñar

e implementar de acuerdo con una serie planificada de pasos sistemáticos. En esta página se

describen los siguientes pasos:

• Reunir requisitos y expectativas

• Analizar requisitos y datos

• Diseñar la estructura o topología de las Capas 1, 2 y 3 de la LAN

• Documentar la implementación física y lógica de la red

El proceso destinado a recabar información ayuda a aclarar e identificar cualquier problema de

red actual. Esta información incluye el historial de la organización y su estado actual, el

crecimiento proyectado, las políticas operativas y los procedimientos de administración, los

sistemas y procedimientos de oficina y los puntos de vista de las personas que utilizarán las

LAN.

Deberán formularse las siguientes preguntas al reunir la información:

• ¿Quiénes son las personas que utilizarán la red?

• ¿Cuál es el nivel de capacitación de estas personas?

Page 97: Módulo 040506 - CCNA3

283

• ¿Cuáles son sus actitudes con respecto a las computadoras y las aplicaciones

informáticas?

• ¿Cuál es el nivel de desarrollo de las políticas documentadas organizacionales?

• ¿Algunos de los datos han sido declarados críticos para el trabajo?

• ¿Algunas operaciones han sido declaradas críticas para el trabajo?

• ¿Cuáles son los protocolos que están permitidos en la red?

• ¿Sólo se soportan determinados hosts de escritorio?

• ¿Quién es responsable de las direcciones, la denominación, el diseño de topología y la

configuración de las LAN?

• ¿Cuáles son los recursos humanos organizacionales, de hardware y de software?

• ¿Cómo se vinculan y comparten estos recursos actualmente?

• ¿Cuáles son los recursos financieros de los que dispone la organización?

La documentación de los requisitos permite una estimación informada de los costos y líneas

temporales para la implementación de diseño de LAN. Es importante comprender los

problemas de rendimiento de cualquier red.

La disponibilidad mide la utilidad de la red. A continuación, presentamos algunas de las muchas

cosas que afectan la disponibilidad:

• Tasa de transferencia

• Tiempo de respuesta

• Acceso a los recursos

Cada cliente tiene una definición distinta de lo que es la disponibilidad. Por ejemplo, es posible

que sea necesario transportar datos de voz y de vídeo a través de la red. Estos servicios

Page 98: Módulo 040506 - CCNA3

284

requieren un ancho de banda mucho mayor que el que está disponible en la red o el backbone.

Para aumentar la disponibilidad, se pueden agregar más recursos pero esto aumenta el costo

de la red. Los diseños de red deben suministrar la mayor disponibilidad posible al menor costo

posible.

El siguiente paso en el diseño de red es analizar los requisitos de la red y de sus usuarios. Las

necesidades del usuario de la red cambian constantemente. A medida que se introducen más

aplicaciones de red basadas en voz y vídeo, la presión por aumentar el ancho de banda de la

red se torna también más intensa.

Una LAN que no puede suministrar información veloz y precisa a los usuarios no tiene ninguna

utilidad. Se deben tomar medidas para asegurar que se cumplan los requisitos de información

de la organización y de sus trabajadores.

El siguiente paso es decidir cuál será la topología LAN general que satisface los requisitos del

usuario.

Page 99: Módulo 040506 - CCNA3

285

En este currículum, nos concentraremos en la topología en estrella y la topología en estrella

extendida. La topología en estrella y la topología en estrella extendida usan la tecnología

CSMA/CD Ethernet 802.3. La topología en estrella CSMA/CD es la configuración dominante en

la industria.

El diseño de topología LAN se puede dividir en las tres siguientes categorías únicas del modelo

de referencia OSI:

• Capa de red

• Capa de enlace de datos

• Capa física

El paso final en la metodología de diseño LAN es documentar la topología física y lógica de la

red. La topología física de la red se refiere a la forma en que distintos componentes de LAN se

conectan entre sí. El diseño lógico de la red se refiere al flujo de datos que hay dentro de una

red. También se refiere a los esquemas de nombre y dirección que se utilizan en la

implementación de la solución de diseño LAN.

A continuación, presentamos documentación de diseño LAN importante:

Page 100: Módulo 040506 - CCNA3

286

• Mapa de topología de capa OSI

• Mapa lógico de LAN

• Mapa físico de la LAN

• Planes de distribución

• Mapa lógico de VLAN

Page 101: Módulo 040506 - CCNA3

287

• Mapa lógico de Capa 3

• Mapas de dirección

Page 102: Módulo 040506 - CCNA3

288

En la página siguiente se analizan algunos temas de diseño de la Capa 1.

Page 103: Módulo 040506 - CCNA3

289

5.1.4 Diseño de Capa 1

En esta página se enseña a los estudiantes cómo diseñar la topología de Capa 1 de una red.

Uno de los componentes más importantes a considerar en el diseño de red son los cables.

En la actualidad, la mayor parte del cableado LAN se basa en la tecnología Fast Ethernet. Fast

Ethernet es la tecnología Ethernet que se ha actualizado de 10 Mbps a 100 Mbps y tiene la

capacidad de utilizar la funcionalidad full-duplex. Fast Ethernet utiliza la topología de bus lógica

orientada a broadcast Ethernet estándar de 10BASE-T, y el método CSMA/CD para direcciones

MAC.

Los temas de diseño en la Capa 1 incluyen el tipo de cableado que se debe utilizar

(normalmente cable de cobre o fibra óptica) y la estructura general del cableado.

Page 104: Módulo 040506 - CCNA3

290

Esto también incluye el estándar TIA/EIA-568-A para la configuración y conexión de los

esquemas de cableado. Los tipos de medios de la Capa 1 incluyen el par trenzado no blindado

(UTP) o el par trenzado blindado (STP) Categoría 5, 5e o 6 10/100BASE-TX y el cable de fibra

óptica 100BaseFX.

Deberá realizarse una evaluación minuciosa de los puntos fuertes y debilidades de las

topologías. Una red tiene la misma efectividad que la de los cables que se utilizan.

Los temas de Capa 1 provocan la mayoría de los problemas de red. Se deberá llevar a cabo

una auditoria de cableado cuando se planee realizar cambios significativos en una red. Esto

ayuda a identificar las áreas que requieren actualizaciones y nuevo cableado.

En todos los diseños de cable se debe utilizar cable de fibra óptica en el backbone y en los

conductos verticales. El cable UTP Categoría 5e se deberá utilizar en los tendidos

horizontales. La actualización de cable debe tener prioridad sobre cualquier otro cambio

necesario. Las empresas también deberán asegurarse de que estos sistemas se implementen

de conformidad con estándares de la industria bien definidos como por ejemplo las

especificaciones TIA/EIA-568-A.

El estándar TIA/EIA-568-A especifica que cada dispositivo conectado a la red debe estar

conectado a una ubicación central a través de cableado horizontal. Esto se aplica si todos los

Page 105: Módulo 040506 - CCNA3

291

hosts que necesitan acceso a la red se encuentran dentro de un límite de distancia de 100

metros (328 pies) para el UTP Ethernet Categoría 5e.

En una topología en estrella simple con un solo armario del cableado, el MDF incluye uno o

más paneles de conexión cruzada horizontal (HCC).

Los cables de conexión HCC se utilizan para conectar el cableado horizontal de Capa 1 con los

puertos del switch LAN de Capa 2. El puerto uplink del switch LAN, basado en el modelo, está

conectado al puerto Ethernet del router de Capa 3 con un cable de conexión. En este punto, el

host final tiene una conexión física completa hacia el puerto del router.

Page 106: Módulo 040506 - CCNA3

292

Cuando los hosts de las redes de mayor tamaño están ubicados fuera del límite de 100 metros

(328ft.) para el UTP Categoría 5e, se requiere más de un armario de cableado. La presencia

de varios armarios de cableado implica la existencia de múltiples áreas de captación. Los

armarios secundarios de cableado se denominan IDF. Los estándares TIA/EIA -568-A

especifican que los IDF se deben conectar al MDF utilizando cableado vertical, también

denominado cableado backbone.

Se utiliza un cable de conexión cruzada vertical (VCC) para interconectar los diversos IDF

con el MDF central. Se utiliza normalmente el cable de fibra óptica debido a que las longitudes

del cable vertical son generalmente más largas que el límite de 100metros (328 pies) del cable

UTP Categoría 5e.

Page 107: Módulo 040506 - CCNA3

293

El diagrama lógico es el modelo de topología de red sin todos los detalles de la instalación

exacta del cableado.

Page 108: Módulo 040506 - CCNA3

294

El diagrama lógico es el mapa de ruta básico de la LAN que incluye los siguientes elementos:

• Especificar las ubicaciones e identificaciones de los armarios de cableado MDF e IDF.

• Documentar el tipo y la cantidad de cables que se utilizan para interconectar los IDF con

el MDF.

• Documentar la cantidad de cables de repuesto que están disponibles para aumentar el

ancho de banda entre los armarios de cableado. Por ejemplo, si el cableado vertical

entre el IDF 1 y el MDF se ejecuta a un 80% de su uso, se pueden utilizar dos pares

adicionales para duplicar la capacidad.

• Proporcionar documentación detallada sobre todos los tendidos de cable, los números de

identificación y en cuál de los puertos del HCC o VCC termina el tendido de cableado.

El diagrama lógico es esencial para diagnosticar los problemas de conectividad de la red. Si la

habitación 203 pierde conectividad a la red, el plan de distribución muestra que la habitación

tiene un tendido de cable 203-1, que se termina en el puerto 13 de HCC1. Se pueden utilizar

analizadores de cables para determinar las fallas de la Capa 1. De haber alguna, uno de los

dos tendidos se puede utilizar para reestablecer la conectividad y ofrecer tiempo para

diagnosticar las fallas del tendido 203-1.

En la página siguiente se analizan algunos temas de diseño de la Capa 2.

Page 109: Módulo 040506 - CCNA3

295

5.1.5 El diseño de Capa 2

En esta página se analizan algunas consideraciones de diseño importantes de la Capa 2.

El propósito de los dispositivos de la Capa 2 en la red es conmutar tramas basadas en sus

direcciones MAC destino, ofrecer detección de errores y reducir la congestión en la red.

Los dos dispositivos de networking de Capa 2 más comunes son los puentes y switches LAN.

Los dispositivos de la Capa 2 determinan el tamaño de los dominios de colisión.

Las colisiones y el tamaño de los dominios de colisión son dos factores que afectan de forma

negativa el rendimiento de una red.

Page 110: Módulo 040506 - CCNA3

296

La microsegmentación de la red reduce el tamaño de los dominios de colisión y reduce las

colisiones. La microsegmentación se implementa a través del uso de puentes y switches. El

objetivo es aumentar el rendimiento de un grupo de trabajo o de un backbone. Los switches se

pueden utilizar junto con hubs para suministrar el nivel de rendimiento adecuado para distintos

usuarios y servidores.

Otra característica importante de un switch LAN es la forma en que puede asignar ancho de

banda por puerto. Esto permite ofrecer más ancho de banda para el cableado vertical, los

uplinks y los servidores.

Este tipo de conmutación se conoce como conmutación asimétrica. La conmutación asimétrica

proporciona conexiones de conmutación entre puertos con distinto ancho de banda por

ejemplo, una combinación de puertos de 10 Mbps y de 100 Mbps. La conmutación simétrica

ofrece conexiones conmutadas entre puertos de ancho de banda similar.

La capacidad deseada de un tendido de cable vertical es mayor que la de un tendido de cable

horizontal. La instalación de un switch LAN en MDF e IDF, permite al tendido de cable vertical

administrar el tráfico de datos que se transmiten desde el MDF hasta el IDF. Los tendidos

horizontales entre el IDF y las estaciones de trabajo utilizan UTP Categoría 5e. Una derivación

de cableado horizontal debería ser superior a 100 metros (328 pies). En un entorno normal, 10

Mbps es lo adecuado para la derivación del cableado horizontal. Los switches LAN asimétricos

permiten la mezcla de los puertos 10-Mbps y 100-Mbps en un solo switch.

Page 111: Módulo 040506 - CCNA3

297

La nueva tarea consiste en determinar el número de puertos de 10 Mbps y 100 Mbps que se

necesitan en el MDF y cada IDF. Esto se logra revisando los requisitos del usuario para la

cantidad de derivaciones de cable horizontal por habitación y la cantidad de derivaciones

totales en cualquier área de captación. Esto incluye la cantidad de tendidos de cable vertical.

Por ejemplo, digamos que los requisitos para el usuario establecen que se deben instalar

cuatro tendidos de cable horizontal en cada habitación. El IDF que brinda servicios a un área

de captación abarca 18 habitaciones. Por lo tanto, cuatro derivaciones en cada una de las 18

habitaciones es igual a 4x18 ó 72 puertos de switch LAN.

El tamaño de un dominio de colisión se determina por la cantidad de hosts que se conectan

físicamente a cualquier puerto en el switch. Esto también afecta la cantidad de ancho de banda

de la red que está disponible para cualquier host. En una situación ideal, hay solamente un

host conectado a un puerto de switch LAN. El dominio de colisión consistiría solamente en el

host origen y el host destino. El tamaño del dominio de colisión sería de dos. Debido al

pequeño tamaño de este dominio de colisión, prácticamente no se producen colisiones cuando

alguno de los dos hosts se comunica con el otro. Otra forma de implementar la conmutación

LAN es instalar hubs de LAN compartidos en los puertos del switch. Esto permite a varios

hosts conectarse a un solo puerto de switch.

Page 112: Módulo 040506 - CCNA3

298

Todos los hosts conectados al hub de LAN compartido comparten el mismo dominio de colisión

y el mismo ancho de banda. Esto significa que las colisiones podrían producirse con más

frecuencia.

Page 113: Módulo 040506 - CCNA3

299

Los hubs de medios compartidos, generalmente, se utilizan en un entorno de switch LAN para

crear más puntos de conexión al final de los tendidos de cableado horizontal.

Los hubs de medios compartidos, generalmente, se utilizan en un entorno de switch LAN para

crear más puntos de conexión al final de los tendidos de cableado horizontal. Ésta es una

situación aceptable pero que debe tomarse con precaución. Los dominios de colisión deben

mantenerse pequeños y el ancho de banda hacia el host se debe suministrar de acuerdo con

las especificaciones establecidas en la fase de requisitos del proceso de diseño de red.

Page 114: Módulo 040506 - CCNA3

300

En la página siguiente se analizan algunos temas de diseño de la Capa 3.

Page 115: Módulo 040506 - CCNA3

301

5.1.6 Diseño de Capa 3

En esta página se analizan algunas consideraciones de diseño de la Capa 3.

Un router es un dispositivo de Capa 3 que se considera como uno de los dispositivos más

poderosos en la topología de red.

Los dispositivos de la Capa 3 se pueden utilizar para crear segmentos LAN únicos. Los

dispositivos de Capa 3 permiten la comunicación entre los segmentos basados en las

direcciones de Capa 3, como por ejemplo direcciones IP. La implementación de los

dispositivos de Capa 3 permite la segmentación de la LAN en redes lógicas y físicas exclusivas.

Los routers también permiten la conectividad a las WAN como, por ejemplo, Internet.

El enrutamiento de Capa 3 determina el flujo de tráfico entre los segmentos de red física

exclusivos basados en direcciones de Capa 3. Un router envía paquetes de datos basados en

direcciones destino. Un router no envía broadcasts basados en LAN, tales como las peticiones

ARP. Por lo tanto, la interfaz del router se considera como el punto de entrada y salida de un

dominio de broadcast y evita que los broadcasts lleguen hasta los otros segmentos LAN.

Los routers ofrecen escalabilidad dado que sirven como cortafuegos para los broadcasts y

pueden dividir las redes en subredes, basadas en direcciones de Capa 3.

Page 116: Módulo 040506 - CCNA3

302

Para decidir si es conveniente utilizar routers o switches, es importante determinar el problema

que necesita resolverse. Si el problema está relacionado con el protocolo en lugar de temas de

contención, entonces, los routers son una solución apropiada. Los routers solucionan los

problemas de broadcasts excesivos, protocolos que no son escalables, temas de seguridad y

direccionamiento de la capa de red. Sin embargo, los routers son más caros y más difíciles de

configurar que los switches.

Page 117: Módulo 040506 - CCNA3

303

La Figura muestra un ejemplo de implementación con múltiples redes. Todo el tráfico de datos

desde la Red 1 destinado a la Red 2 debe atravesar el router. En esta implementación, hay

dos dominios de broadcast. Las dos redes tienen esquemas de direccionamiento de red de

Capa 3 únicos. Se pueden crear varias redes físicas si el cableado horizontal y el cableado

vertical se conectan al switch de Capa 2 apropiado. Esto se puede hacer con cables de

conexión. Esta implementación también ofrece un diseño de seguridad sólido dado que todo el

tráfico que llega a y que sale de la LAN pasa a través del router.

Una vez que se desarrolla el esquema de direccionamiento IP para un cliente, éste se debe

documentar con precisión. Se debe establecer una convención estándar para el

direccionamiento de hosts importantes en la red.

Este esquema de direccionamiento debe ser uniforme en toda la red. Los mapas de

direccionamiento ofrecen una instantánea de la red.

Page 118: Módulo 040506 - CCNA3

304

Los mapas físicos de la red ayudan a diagnosticar las fallas de la red.

La implementación de las VLAN combina la conmutación de Capa 2 y las tecnologías de

enrutamiento de Capa 3 para limitar tanto los dominios de colisión como los dominios de

broadcast. Las VLAN también ofrecen seguridad con la creación de grupos VLAN que se

comunican con otras VLAN a través de routers.

Page 119: Módulo 040506 - CCNA3

305

Una asociación de puerto físico se utiliza para implementar la asignación de VLAN. Los

puertos P1, P4 y P6 han sido asignados a la VLAN 1. La VLAN 2 tiene los puertos P2, P3 y P5.

La comunicación entre la VLAN1 y la VLAN2 se puede producir solamente a través del router.

Esto limita el tamaño de los dominios de broadcast y utiliza el router para determinar si la VLAN

1 puede comunicarse con la VLAN 2.

Page 120: Módulo 040506 - CCNA3

306

Con esta página se concluye la lección. En la lección siguiente se describen los switches de

LAN. En la primera página se describe el modelo de diseño jerárquico.

Page 121: Módulo 040506 - CCNA3

307

5.2 Switches de LAN

5.2.1 Descripción generales de las LAN conmutadas y la capa de acceso

La construcción de una LAN que satisfaga las necesidades tanto de las organizaciones

medianas como grandes tiene muchas más probabilidades de ser exitosa si se utiliza un

modelo de diseño jerárquico. En esta página se analizan las tres capas del modelo de diseño

jerárquico:

• La capa de acceso proporciona a los usuarios de grupos de trabajo acceso a la red.

• La capa de distribución brinda conectividad basada en políticas.

• La capa núcleo proporciona transporte óptimo entre sitios. A la capa núcleo a veces se

la denomina backbone.

Este modelo jerárquico se aplica a cualquier diseño de red. Es importante darse cuenta de que

estas tres capas pueden existir en entidades físicas claras y definidas. Sin embargo, éste no

es un requisito. Estas capas se definen para ayudar a lograr un diseño de red exitoso y

representan la funcionalidad que debe existir en una red.

La capa de acceso es el punto de entrada para las estaciones de trabajo y los servidores de

usuario a la red. En un campus LAN el dispositivo utilizado en la capa de acceso puede ser un

switch o un hub.

Page 122: Módulo 040506 - CCNA3

308

Si se utiliza un hub, se comparte el ancho de banda. Si se utiliza un switch, entonces el ancho

de banda es dedicado. Si una estación de trabajo o un servidor se conectan directamente a un

puerto de switch, entonces el ancho de banda completo de la conexión al switch está disponible

para la computadora conectada. Si un hub se conecta a un puerto de switch, el ancho de

banda se comparte entre todos los dispositivos conectados al hub.

Las funciones de la capa de acceso también incluyen el filtrado y la microsegmentación de la

capa MAC. El filtrado de la capa MAC permite a los switches dirigir las tramas sólo hacia el

puerto de switch que se encuentra conectado al dispositivo destino. El switch crea pequeños

segmentos de Capa 2 denominados microsegmentos. El dominio de colisión puede ser tan

pequeño como el equivalente a dos dispositivos. Los switches de Capa 2 se utilizan en la capa

de acceso.

La página siguiente describe los switches de capa de acceso.

Page 123: Módulo 040506 - CCNA3

309

5.2.2 Switches de capa de acceso

En esta página se explican las funciones de los switches de la capa de acceso.

Los switches de la capa de acceso operan en la Capa 2 del modelo OSI y ofrecen servicios

como el de asociación de VLAN. El principal propósito de un switch de capa de acceso es

permitir a los usuarios finales el acceso a la red. Un switch de capa de acceso debe

proporcionar esta funcionalidad con bajo costo y una alta densidad de puerto.

Los siguientes switches Cisco se utilizan comúnmente en la capa de acceso:

• Serie Catalyst 1900

• Serie Catalyst 2820

• Serie Catalyst 2950

• Serie Catalyst 4000

• Serie Catalyst 5000

El switch de las series Catalyst 1900 ó 2820 es un dispositivo de acceso efectivo para redes de

campus medias o pequeñas. El switch serie Catalyst 2950 ofrece acceso efectivo para

servidores y usuarios que requieren un alto ancho de banda. Esto se logra con puertos de

switch adaptados para Fast Ethernet. Los switches serie Catalyst 4000 y 5000 incluyen puertos

Gigabit Ethernet y son dispositivos de acceso efectivos para una mayor cantidad de usuarios

en redes de campus más grandes.

Page 124: Módulo 040506 - CCNA3

310

La Actividad de Medios Interactivos describirá las funciones de un switch Cisco Catalyst 1912.

En la página siguiente se analiza la capa de distribución.

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Cisco Catalyst 1912

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Cisco Catalyst 1912

Page 125: Módulo 040506 - CCNA3

311

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Cisco Catalyst 2950

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Cisco Catalyst 2950

Page 126: Módulo 040506 - CCNA3

312

Actividad de medios interactivos

PhotoZoom: Cisco Catalyst 4006

En este PhotoZoom, el estudiante verá un Cisco Catalyst 4006.

Page 127: Módulo 040506 - CCNA3

313

Page 128: Módulo 040506 - CCNA3

314

Page 129: Módulo 040506 - CCNA3

315

5.2.3 Descripción general de la capa de distribución

En esta página se describe la capa de distribución y su propósito.

La capa de distribución de la red se encuentra entre las capas de acceso y núcleo. Ayuda a

definir y separar el núcleo. El propósito de esta capa es ofrecer una definición fronteriza en la

cual se puede llevar a cabo la manipulación de paquetes. Esta capa segmenta las redes en

dominios de broadcast. Se pueden aplicar políticas y las listas de control de acceso pueden

filtrar los paquetes. La capa de distribución aísla los problemas de red para los grupos de

trabajo en los cuales se producen. La capa de distribución también evita que estos problemas

afecten la capa núcleo. Los switches en esta capa operan en la Capa 2 y Capa 3. A

continuación presentamos algunas de las funciones de la capa de distribución en una red

conmutada:

• Unificación de las conexiones del armario de cableado

• Definición de dominio de broadcast / multicast

• Enrutamiento VLAN

• Cualquier transición de medio que deba producirse

• Seguridad

La página siguiente describe los switches de capa de distribución.

Page 130: Módulo 040506 - CCNA3

316

5.2.4 Switches de la capa de distribución

En esta página se explican las características y funciones de los switches de la capa de

distribución.

Los switches de la capa de distribución son los puntos de totalización de múltiples switches de

la capa de acceso. El switch debe poder adecuarse al monto total del tráfico desde los

dispositivos de la capa de acceso.

El switch de la capa de distribución debe tener un alto rendimiento, dado que es un punto en el

cual se encuentra delimitado el dominio de broadcast. La capa de distribución combina el

tráfico VLAN y es un punto focal para las decisiones de política sobre flujo de tráfico. Por estas

razones, los switches que residen en la capa de distribución operan tanto en la Capa 2 como

en la Capa 3 del modelo OSI. Los switches en esta capa se conocen como switches multicapa.

Estos switches multicapa combinan las funciones de un router y de un switch en un dispositivo.

Están diseñados para conmutar el tráfico a fin de obtener un rendimiento mayor que el de un

router estándar. Si no tienen un módulo de router asociado, entonces, se utiliza un router

externo para la función de la Capa 3.

Los siguientes switches de Cisco son adecuados para la capa de distribución:

• Catalyst 2926G

Page 131: Módulo 040506 - CCNA3

317

• Familia Catalyst 5000

• Familia Catalyst 6000

La página siguiente describe la capa de núcleo.

Page 132: Módulo 040506 - CCNA3

318

5.2.5 Descripción general de la capa núcleo

En esta página se analizan las principales funciones de la capa núcleo.

La capa núcleo es un backbone de conmutación de alta velocidad. Si no tienen un módulo de

router asociado, se utiliza un router externo para la función de la Capa 3. Esta capa del diseño

de red no debería realizar ninguna manipulación de paquete. La manipulación de paquetes,

como por ejemplo el filtrado de la lista de acceso, desaceleraría la conmutación de paquetes.

Una infraestructura central con rutas alternadas redundantes ofrece estabilidad a la red en caso

de que se produzca una única falla del dispositivo.

El núcleo se puede diseñar para utilizar la conmutación de Capa 2 o de Capa 3. Se pueden

utilizar los switches ATM o Ethernet.

La Actividad de Medios Interactivos permitirá a los estudiantes identificar las principales

funciones de las capas de acceso, distribución y núcleo.

En la página siguiente se analizan los switches de la capa núcleo.

Actividad de medios interactivos

Apuntar y hacer clic: Modelo de diseño de tres capas

Una vez que los estudiantes completen esta actividad, podrán identificar la función clave de la

capa núcleo en los tres modelos de diseño de capa.

Page 133: Módulo 040506 - CCNA3

319

5.2.6 Switches de la capa núcleo

En esta página se explican los requisitos básicos de los switches de la capa núcleo.

La capa núcleo es el backbone de la red

conmutada de campus. Los switches en esta

capa pueden hacer uso de una serie de

tecnologías de Capa 2. Teniendo en cuenta

que la distancia entre los switches de la capa

núcleo no es demasiado grande, los switches

pueden usar la tecnología Ethernet. También

se pueden utilizar otras tecnologías de Capa 2

como por ejemplo la conmutación de celdas

ATM. En un diseño de red, la capa núcleo

puede ser enrutada o de Capa 3. Los

switches de capa núcleo están diseñados para

ofrecer una funcionalidad de Capa 3 eficiente

cuando sea necesario. Se deben tener en

cuenta factores como por ejemplo la

necesidad, el costo y el rendimiento antes de

realizar una elección.

Los siguientes switches de Cisco son

adecuados para la capa núcleo:

• Serie Catalyst 6500

• Serie Catalyst 8500

• Serie IGX 8400

• Lightstream 1010

Con esta página se concluye la lección. En la

página siguiente se resumen los puntos

principales de este módulo.

Page 134: Módulo 040506 - CCNA3

320

Page 135: Módulo 040506 - CCNA3

321

Resumen

En esta página se resumen los temas analizados en este módulo.

El diseño de LAN depende de los requisitos de cada organización pero generalmente se

concentra en la funcionalidad, escalabilidad, facilidad de administración y adaptabilidad. Para

que una LAN sea efectiva, se la debe diseñar e implementar de acuerdo con una serie

planificada de pasos sistemáticos. Los pasos requieren que los datos y requisitos se reúnan y

analicen, que se implementen las capas 1, 2 y 3 y que todo se documente. A continuación,

presentamos documentación de diseño LAN importante:

• Mapa de topología de capa OSI

• Mapa lógico de LAN

• Mapa físico de la LAN

• Planes de distribución

• Mapa lógico de la VLAN

• Mapa lógico de Capa 3

• Mapas de dirección

Los temas de diseño de Capa 1 incluyen el tipo de cables que se deberán utilizar y la estructura

general del cableado. Esto también incluye el estándar TIA/EIA-568-A para la configuración y

conexión de los esquemas de cableado. Los tipos de medios de la Capa 1 incluyen el par

trenzado no blindado (UTP) o el par trenzado blindado (STP) Categoría 5, 5e o 6 10/100BASE-

TX y el cable de fibra óptica 100BaseFX.

El diagrama lógico de la LAN incluye las ubicaciones y la identificación de los armarios de

cableado MDF e IDF, el tipo y la cantidad de cables utilizados para interconectar los IDF con el

MDF, y la cantidad de cables de repuesto disponibles para aumentar el ancho de banda entre

los armarios de cableado.

Page 136: Módulo 040506 - CCNA3

322

Los dispositivos de Capa 2 ofrecen control de flujo, detección de errores, corrección de errores

y reducción de la congestión en la red. Los puentes y switches LAN son los dos dispositivos de

red de capa 2 más comunes. La microsegmentación de la red reduce el tamaño de los

dominios de colisión y reduce las colisiones.

Los routers son dispositivos de la Capa 3 que se pueden utilizar para crear segmentos LAN

únicos. Permiten la comunicación entre los segmentos basados en las direcciones de Capa 3,

como por ejemplo direcciones IP. La implementación de los dispositivos de Capa 3 permite la

segmentación de la LAN en redes lógicas y físicas exclusivas. Los routers también permiten la

conectividad a las WAN como, por ejemplo, Internet.

La implementación de las VLAN combina la conmutación de Capa 2 y las tecnologías de

enrutamiento de Capa 3 para limitar tanto los dominios de colisión como los dominios de

broadcast. Las VLAN también se pueden utilizar para ofrecer seguridad creando grupos de

VLAN según la función y utilizando routers para comunicarse entre las VLAN.

El modelo de diseño jerárquico incluye tres capas. La capa de acceso proporciona a los

usuarios de grupos de trabajo acceso a la red. La capa de distribución brinda conectividad

basada en políticas. La capa núcleo proporciona transporte óptimo entre sitios. A la capa

núcleo a veces se la denomina backbone.

Los switches de la capa de acceso operan en la Capa 2 del modelo OSI y ofrecen servicios

como el de asociación de VLAN. El principal propósito de un switch de capa de acceso es

permitir a los usuarios finales el acceso a la red. Un switch de capa de acceso debe

proporcionar esta funcionalidad con bajo costo y una alta densidad de puerto.

El switch de la capa de distribución es un punto en el cual se encuentra delimitado el dominio

de broadcast. La capa de distribución combina el tráfico VLAN y es un punto focal para las

decisiones de política sobre flujo de tráfico. Por estas razones, los switches de la capa de

distribución operan tanto en la Capa 2 como en la Capa 3 del modelo OSI. Los switches en

esta capa se conocen como switches multicapa.

La capa núcleo es un backbone de conmutación de alta velocidad. Esta capa del diseño de red

no debería realizar ninguna manipulación de paquete. La manipulación de paquetes, como por

ejemplo el filtrado de la lista de acceso, desaceleraría la conmutación de paquetes. Una

infraestructura central con rutas alternadas redundantes ofrece estabilidad a la red en caso de

que se produzca una única falla del dispositivo.

Page 137: Módulo 040506 - CCNA3

323

Configuración

de Switch

Page 138: Módulo 040506 - CCNA3

324

Page 139: Módulo 040506 - CCNA3

325

Módulo 6: Configuración de switch

Módulo Descripción general

6.1 Arranque del switch

6.1.1 Arranque físico del switch Catalyst

6.1.2 Indicadores LED del switch

6.1.3 Verificación de los LED de puerto durante la ejecución de una POST de switch

6.1.4 Visualización del resultado de arranque inicial desde el switch

6.1.5 Examinando el comando help en la CLI del switch

6.1.6 Modos de comando de los switch

6.2 Configuración del switch

6.2.1 Verificación de la configuración por defecto de un switch Catalyst

6.2.2 Configuración del switch Catalyst

6.2.3 Administración de la tabla de direcciones MAC

6.2.4 Configuración de direcciones MAC

6.2.5 Configuración de seguridad de puerto

6.2.6 Cómo agregar, mover y cambiar

6.2.7 Administración del archivo del sistema operativo del switch

6.2.8 Recuperación de contraseña 1900/2950

6.2.9 Actualización de firmware 1900/2950

Módulo: Resumen

Page 140: Módulo 040506 - CCNA3

326

Page 141: Módulo 040506 - CCNA3

327

Page 142: Módulo 040506 - CCNA3

328

Page 143: Módulo 040506 - CCNA3

329

Descripción general

Un switch es un dispositivo de red de Capa 2 que actúa como punto de concentración para la

conexión de estaciones de trabajo, servidores, routers, hubs y otros switches.

Un hub es un tipo más antiguo de dispositivo de concentración que también dispone de varios

puertos. Sin embargo, los hubs son inferiores a los switches dado que todos los dispositivos

conectados a un hub comparten el ancho de banda y tienen el mismo dominio de colisión. Otra

desventaja de los hubs es que sólo operan en modo half-duplex. En modo half-duplex, los

hubs sólo pueden enviar o recibir datos en determinado momento pero no puede hacer las dos

cosas al mismo tiempo. Los switches pueden operar en modo full-duplex, lo que significa que

pueden enviar y recibir datos simultáneamente.

Los switches son puentes multipuerto. Los switches pertenecen a la tecnología estándar actual

de las LAN Ethernet que utilizan una topología en estrella. Un switch ofrece varios circuitos

virtuales punto a punto dedicados entre los dispositivos de red conectados, de manera que es

poco probable que se produzcan colisiones.

Debido a la función dominante de los switches en las redes modernas, la capacidad para

comprender y configurar switches es esencial para la asistencia técnica de la red.

Los nuevos switches tienen una configuración preestablecida con valores de fábrica. Esta

configuración rara vez cumple con las necesidades de los administradores de red. Los

switches se pueden configurar y administrar desde una interfaz de línea de comando (CLI).

Los dispositivos de red también se pueden configurar y administrar a través de una interfaz y

un navegador basados en web.

Los administradores de red deben familiarizarse con todas las tareas relacionadas con la

administración de redes con switches. Algunas de estas tareas incluyen el mantenimiento del

switch y de su IOS. Otras tareas incluyen la administración de interfaces y tablas para lograr

una operación óptima, confiable y segura. La configuración básica del switch, las

actualizaciones de IOS y la recuperación de contraseñas son capacidades esenciales del

administrador de red.

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:

Page 144: Módulo 040506 - CCNA3

330

• Identificar los principales componentes de un switch Catalyst

• Controlar la actividad y el estado del switch con el uso de indicadores LED

• Examinar el resultado del arranque del switch utilizando HyperTerminal

• Usar las funciones de ayuda en la interfaz de línea de comando

• Enumerar los principales modos de comando del switch

• Verificar las configuraciones por defecto de un switch Catalyst

• Establecer una dirección IP y un gateway por defecto para el switch para permitir la

conexión y administración dentro de una red

• Visualizar las configuraciones de switch con un navegador de Web

• Configurar las interfaces para la operación duplex y velocidad

• Examinar y administrar la tabla de direcciones MAC del switch

• Configurar la seguridad del puerto

• Administrar los archivos de configuración y las imágenes de IOS

• Realizar la recuperación de contraseña en un switch

• Actualizar el IOS de un switch

Page 145: Módulo 040506 - CCNA3

331

6.1 Arranque del switch

6.1.1 Arranque físico del switch Catalyst

En esta página se explican las características, funciones y el arranque de los switches.

Los switches son computadoras dedicadas y especializadas que contienen una unidad de

procesamiento central (CPU), memoria de acceso aleatorio (RAM), y un sistema operativo. Los

switches generalmente poseen varios puertos a los cuales los hosts se pueden conectar así

como puertos especializados para fines de administración. Los switches se pueden administrar

y la configuración se puede visualizar y cambiar mediante el puerto de consola.

Los switches generalmente no tienen interruptores para encenderlos o apagarlos.

Simplemente se conectan o se desconectan de una fuente de energía eléctrica.

En la Figura aparecen algunos switches de la serie Cisco Catalyst 2900. Existen modelos de

12 puertos, 24 puertos y 48 puertos. Los dos switches principales en la Figura son switches

simétricos de configuración fija que ofrecen FastEthernet en todos los puertos o una

combinación de puertos de 10Mbps y 100Mbps. Los siguientes tres switches son modelos

asimétricos con dos puertos fijos Gigabit Ethernet de fibra o cobre. Los cuatro switches de la

parte inferior son modelos asimétricos con ranuras modulares de Convertidor de Interfaz

Gigabit (GBIC), que pueden alojar una serie de opciones de medios de cobre y de fibra.

En la página siguiente se analizan los indicadores LED de un switch.

Page 146: Módulo 040506 - CCNA3

332

6.1.2 Indicadores LED del switch

El panel frontal de un switch tiene varias luces que ayudan a controlar la actividad y

desempeño del sistema. Esas luces se llaman diodos emisores de luz (LED). En esta

página se analizan los LED que se encuentran en la parte frontal de un switch:

• LED del sistema

• LED de suministro remoto de energía (RPS)

• LED de modo de puerto

• LED de estado de puerto

Page 147: Módulo 040506 - CCNA3

333

El LED del sistema analiza si el sistema está recibiendo energía y está funcionando

correctamente.

El LED RPS indica si se está utilizando o no el suministro de energía remota.

Los LED de modo indican el estado del botón Mode (Modo). Los modos se utilizan para

determinar de qué manera se interpretan los LED de estado de puerto. Para seleccionar o

cambiar el modo de puerto, presione el botón Mode (Modo) reiteradas veces hasta que los LED

de modo indiquen el modo deseado.

En la Figura se describen los colores del LED de estado de puerto dado que estos dependen

del valor de los LED de modo.

En la página siguiente se explica de qué manera los LED se utilizan para verificar la

funcionalidad de un switch.

Page 148: Módulo 040506 - CCNA3

334

6.1.3 Verificación de los LED de puerto durante la ejecución de una POST de

switch

En esta página se explica de qué manera se pueden utilizar los LED para determinar si un

switch funciona correctamente y ha establecido un enlace con su objetivo.

Una vez que se conecta el cable de energía eléctrica, el switch inicia una serie de pruebas

denominadas Autocomprobación de Encendido (POST). POST se ejecuta automáticamente

para verificar que el switch funcione correctamente. El LED del sistema indica el éxito o falla de

la POST. Si el LED del sistema está apagado pero el switch está enchufado, entonces POST

está funcionando. Si el LED del sistema está verde, entonces la POST fue exitosa. Si el LED

del sistema está ámbar, entonces la POST falló. La falla de la POST se considera como un

error fatal. No se puede esperar que el switch funcione de forma confiable si la POST falla.

Los LED de estado de puerto también cambian durante el proceso de POST. Los LED de

estado de puerto se vuelven ámbar durante unos 30 segundos mientras el switch detecta la

topología de red y busca loops. Si los LED de estado de puerto se ponen verdes, esto significa

que el switch ha establecido un enlace entre el puerto y el objetivo, como por ejemplo, una

computadora. Si los LED de estado de puerto se desactivan, el switch determina que nada se

encuentra conectado.

En la página siguiente se enseña a los estudiantes a establecer una sesión de comunicación

con un switch.

Page 149: Módulo 040506 - CCNA3

335

6.1.4 Visualización del resultado de arranque inicial desde el switch

En esta página se explica de qué manera se puede usar HyperTerminal para verificar y

configurar un switch.

Para poder configurar o verificar el estado de un switch, conecte una computadora al switch

para establecer una sesión de comunicación. Utilice un cable transpuesto (rollover) para

conectar el puerto de consola de la parte trasera del switch a un puerto COM en la parte trasera

de la computadora.

Inicie HyperTerminal en la computadora. Aparece una ventana de diálogo.

Primero debe otorgarse un nombre a la conexión al

configurar por primera vez la comunicación de

HyperTerminal con el switch. Seleccione el puerto COM

al cual el switch está conectado desde el menú

desplegable y haga clic en el botón OK. Aparece otra

ventana de diálogo. Establezca los parámetros tal como

aparecen en la Figura y haga clic en el botón OK.

Conecte el switch al tomacorriente. El resultado del

arranque inicial desde el switch debe aparecer en la

pantalla de HyperTerminal. Este resultado muestra

Page 150: Módulo 040506 - CCNA3

336

información sobre el switch, detalles sobre el estado de

la POST y datos de hardware del switch.

Una vez que el switch ha arrancado y completado la

POST, aparecen indicadores de diálogo de

Configuración del Sistema. El switch se puede

configurar manualmente con o sin ayuda del diálogo de

Configuración del Sistema. El diálogo de Configuración

del Sistema del switch es mucho más simple que el de

los routers.

En la página siguiente se explica cómo se utiliza el

comando help en los switch Cisco.

Page 151: Módulo 040506 - CCNA3

337

Page 152: Módulo 040506 - CCNA3

338

6.1.5 Examinando el comando help en la CLI del switch

Esta página explicará como se usa el sistema de ayuda en la CLI de los switches Cisco.

Page 153: Módulo 040506 - CCNA3

339

La CLI de los switches Cisco es muy similar a la CLI de los routers Cisco.

Para usar el sistema de ayuda ingrese un signo de pregunta (?). Cuando se ingresa este

carácter en el indicador del sistema, se muestra una lista de los comandos disponibles para el

modo de comando actual.

El sistema de ayuda es muy flexible. Para obtener una lista de comandos que empiecen con

una determinada secuencia de caracteres, introduzca estos caracteres seguidos

inmediatamente por el signo de interrogación (?). No introduzca ningún espacio antes del signo

de interrogación. Esta forma de ayuda se denomina ayuda de palabra, porque completa una

palabra.

Para mostrar palabras clave o argumentos asociados a un determinado comando, introduzca

una o más palabras asociadas con el comando, seguidas de un espacio y luego un signo de

interrogación (?). Esta forma de ayuda se denomina ayuda de sintaxis de comando, porque

indica palabras clave o argumentos aplicables basados en un comando parcial.

La Actividad de Medios Interactivos ayudará a los estudiantes a comprender de qué manera los

switches crean redes más pequeñas para reducir el tamaño de los dominios de colisión.

En la página siguiente se analizan los modos de comando del switch.

Actividad de medios interactivos

Complete lo siguiente: Switches y dominios de colisión

Una vez completada esta actividad, el estudiante podrá identificar la función de un switch para

evitar colisiones y reducir los dominios de colisión.

Page 154: Módulo 040506 - CCNA3

340

6.1.6 Modos de comando de los switch

En esta página sea analizan dos modos de comando de switch. El modo por defecto es el

modo EXEC usuario. El modo EXEC usuario se reconoce por su indicador, que termina en un

carácter de "mayor que" (>). Los comandos disponibles en el modo EXEC usuario se limitan a

los que cambian las configuraciones de terminal, realizan pruebas básicas y muestran

información del sistema. La Figura describe los comandos show que están disponibles en el

modo EXEC usuario.

El comando enable se utiliza para entrar al modo EXEC privilegiado desde el modo EXEC

usuario. El modo EXEC privilegiado también se reconoce por su indicador, que termina con el

carácter numeral (#). El conjunto de comandos del modo EXEC privilegiado incluye el

comando configure así como todos los comandos del modo EXEC usuario. El comando

configure permite el acceso a otros modos de comando. Dado que estos modos se utilizan

para configurar el switch, el acceso al modo EXEC privilegiado debe protegerse con contraseña

para evitar el uso no autorizado. Si se establece una contraseña, se les solicita a los usuarios

que introduzcan esa contraseña para poder acceder al modo EXEC privilegiado. La contraseña

no aparece en pantalla y distingue entre mayúsculas y minúsculas.

Con esta página se concluye la lección. En la página siguiente se explica de qué manera se

configura un switch. En la página siguiente se analiza la configuración por defecto.

Page 155: Módulo 040506 - CCNA3

341

6.2 Configuración del switch

6.2.1 Verificación de la configuración por defecto de un switch Catalyst

En esta página se explica a los estudiantes la configuración por defecto de un switch y cómo

verificarla.

Al encenderse por primera vez, un switch tiene datos por defecto en el archivo de configuración

activo. El nombre de host por defecto es Switch. No se establece ninguna contraseña en las

líneas del terminal de consola o virtual (vty).

Page 156: Módulo 040506 - CCNA3

342

Se le puede otorgar al switch una dirección IP para fines de administración. Esto se configura

en la interfaz virtual, VLAN 1. Por defecto, el switch no tiene dirección IP.

Los puertos o interfaces del switch se establecen en modo automático y todos los puertos de

switch están en VLAN 1. VLAN 1 se conoce como la VLAN de administración por defecto.

Page 157: Módulo 040506 - CCNA3

343

El directorio flash por defecto tiene un archivo que contiene la imagen IOS, un archivo llamado

env_vars y un subdirectorio llamado html. Una vez que se configura el switch, el directorio

flash contiene un archivo con el nombre config.text así como una base de datos de VLAN.

Como se ve en la Figura, el directorio flash no contiene el archivo config.text ni una base de

datos de VLAN con el nombre vlan.dat.

Page 158: Módulo 040506 - CCNA3

344

La versión del IOS y los parámetros de registro de configuración se pueden verificar con el

comando show version.

Page 159: Módulo 040506 - CCNA3

345

En este estado por defecto, el switch tiene un dominio de broadcast y se puede usar la CLI

para administrar y configurar el switch a través del puerto de consola. El protocolo Spanning-

Tree también se habilita y permite que el puente pueda construir una topología sin loops a

través de una LAN extendida.

Para pequeñas redes, la configuración por defecto puede ser suficiente. Los beneficios de un

mejor rendimiento con microsegmentación se obtienen inmediatamente.

Las Actividades de Laboratorio permitirán a los estudiantes verificar las configuraciones por

defecto de dos switches Cisco serie 2900.

En la página siguiente se explica de qué manera se configura un switch.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Verificación de la configuración por defecto del switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante investigará la configuración por defecto de un

switch serie 2900.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Operación básica de switch

En esta práctica de laboratorio el estudiante deberá verificar la configuración de un switch

2950.

Page 160: Módulo 040506 - CCNA3

346

6.2.2 Configuración del switch Catalyst

En esta página se enseñará a los estudiantes a realizar la configuración de un switch.

Es posible que un switch ya esté preconfigurado y sólo deban introducirse contraseñas para los

modos EXEC usuario o EXEC privilegiado. Se entra al modo de configuración de un switch

desde el modo EXEC privilegiado.

En la CLI, el indicador del modo EXEC privilegiado por defecto es Switch#. En el modo EXEC

usuario el indicador es Switch>.

Los siguientes pasos permitirán que una nueva configuración se sobrescriba completamente a

la configuración actual:

• Para eliminar la información de VLAN actual, borre el archivo de la base de datos VLAN,

denominados vlan.dat, del directorio flash

• Borre el archivo de configuración de respaldo con el nombre startup-config

• Reinicie el switch con el comando reload

La seguridad, la documentación y la administración son importantes para cada dispositivo de

red.

Al switch se le debe otorgar un nombre de host y se deben establecer contraseñas en las

líneas de consola y vty.

Page 161: Módulo 040506 - CCNA3

347

Se debe asignar una dirección IP a un switch para que pueda ser accesado remotamente

usando Telnet u otra aplicación TCP/IP. Se debe asignar una puerta de enlace por defecto

para que se puedan alcanzar otras redes cuando se trabaja desde la interfaz de línea de

comandos.

Por defecto, la VLAN 1 es la VLAN de administración. La VLAN de administración se usa para

administrar todos los dispositivos de red en una red. En una red conmutada, todos los

dispositivos de red deben estar en la VLAN de administración. Todos los puertos pertenecen

por defecto a la VLAN 1. Una práctica recomendada es remover todos los puertos de acceso

de la VLAN 1 y colocarlos en otra VLAN. Esto permite la administración de los dispositivos de

red a la vez que mantiene el tráfico de los hosts de la red fuera de la VLAN de administración.

Page 162: Módulo 040506 - CCNA3

348

Los puertos de switch FastEthernet se establecen por defecto con velocidad y duplex

automáticos. Esto permite a las interfaces negociar estos parámetros. Los administradores de

red pueden configurar manualmente los valores de velocidad y duplex de interfaz, de ser

necesario.

Algunos dispositivos de red pueden ofrecer una interfaz basada en Web con fines de

configuración y administración. Una vez que se configura un switch con una dirección IP y

gateway, se puede acceder a éste de la siguiente manera. Un navegador de web puede

acceder a este servicio utilizando la dirección IP y el puerto 80, el puerto por defecto de http. El

servicio HTTP se puede activar o desactivar y se puede elegir la dirección de puerto para el

servicio.

Page 163: Módulo 040506 - CCNA3

349

Cualquier software adicional, como por ejemplo un applet, se puede descargar al navegador

desde el switch. Además, la red se puede administrar a través de una interfaz de usuario

gráfico basada en navegador (GUI).

Page 164: Módulo 040506 - CCNA3

350

Las actividades de laboratorio ayudarán a los estudiantes a familiarizarse con la configuración

básica de un switch.

En la siguiente página se tratarán las tablas de direcciones MAC.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Configuración básica del switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá configurar un switch otorgándole un

nombre y una dirección IP.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Configuración básica de switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante aprenderá a configurar un switch 2950.

Page 165: Módulo 040506 - CCNA3

351

6.2.3 Administración de la tabla de direcciones MAC

En esta página se explica de qué manera los switches crean y administran las tablas de

direcciones MAC.

Los switches examinan la dirección origen de las tramas que se reciben en los puertos para

aprender la dirección MAC de las estaciones de trabajo o las PC conectadas a estos. Estas

direcciones MAC aprendidas se registran luego en una tabla de direcciones MAC. Las tramas

que tienen una dirección MAC destino, que se ha registrado en la tabla, se pueden conmutar

hacia la interfaz correcta.

El comando show mac-address-table se puede introducir en el modo EXEC privilegiado para

examinar las direcciones que un switch ha aprendido.

Un switch aprende en forma dinámica y mantiene miles de direcciones MAC. Para preservar la

memoria y para una operación optima del switch, las entradas aprendidas se pueden descartar

de la tabla de direcciones MAC. Es posible que se hayan eliminado máquinas de un puerto, se

hayan apagado o trasladado a otro puerto en el mismo switch o en un switch diferente. Esto

puede provocar confusión al momento de enviar las tramas. Por todas estas razones, si no se

ven tramas con una dirección aprendida anteriormente, la entrada de direcciones MAC se

descarta automáticamente o expiran después de 300 segundos.

Page 166: Módulo 040506 - CCNA3

352

En lugar de esperar que una entrada dinámica expire, los administradores de red pueden

utilizar el comando clear mac-address-table en el modo EXEC privilegiado.

Las entradas de direcciones MAC configuradas por los administradores de red también se

pueden eliminar con este comando. Este método para borrar entradas de tabla permite

eliminar de forma inmediata las direcciones no válidas.

En las Actividades de Laboratorio se enseña a los estudiantes cómo crear una configuración

básica de switch y cómo administrar la tabla de direcciones MAC.

En la página siguiente se analizan las direcciones MAC estáticas.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Administración de la tabla de direcciones MAC

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá crear una configuración básica de switch y

administrar la tabla MAC.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Gestión de tablas de direcciones MAC

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá observar y despejar la tabla de direcciones

MAC.

Page 167: Módulo 040506 - CCNA3

353

6.2.4 Configuración de direcciones MAC

En esta página se explica de qué manera se configuran las direcciones MAC estáticas en un

switch Catalyst 2900.

Se puede asignar una dirección MAC a una interfaz de forma permanente. A continuación

presentamos algunas razones para asignar una dirección MAC permanente a una interfaz:

• El switch no hace expirar automáticamente la dirección MAC.

• Se deberá conectar una estación de trabajo de servidor o de usuario específica al puerto

y se debe conocer la dirección MAC.

• Se mejora la seguridad.

Se puede utilizar el siguiente comando para configurar una dirección MAC estática para un

switch:

Switch(config)#

mac-address-table static <mac-address of host>

interface FastEthernet <Ethernet number>

vlan <vlan name>

Se puede utilizar el siguiente comando para eliminar una dirección MAC estática para un

switch:

Switch(config)#

no mac-address-table static <mac-address of host>

interface FastEthernet <Ethernet number>

vlan <vlan name>

En las Actividades de Laboratorio, los estudiantes deberán configurar las direcciones MAC

estáticas.

En la página siguiente se analiza la seguridad de los puertos.

Page 168: Módulo 040506 - CCNA3

354

Page 169: Módulo 040506 - CCNA3

355

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Configuración de direcciones MAC

En este laboratorio, el estudiante creará una entrada estática en la tabla de direcciones MAC.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Configuración de direcciones MAC

En este laboratorio, el estudiante configurará una dirección estática en la tabla de direcciones

MAC.

Page 170: Módulo 040506 - CCNA3

356

6.2.5 Configuración de seguridad de puerto

En esta página se explica por qué la seguridad de puerto es importante y de qué manera se la

configura en un switch Catalyst 2900.

La seguridad de la red es una responsabilidad importante para los administradores de red. Se

puede acceder a los puertos de switch de la capa de acceso a través de los conectores de red

del cableado estructurado. Cualquier persona puede enchufar una PC o computadora portátil a

uno de esos conectores de red. Éste es un posible punto de entrada a la red por parte de

usuarios no autorizados. Los switches ofrecen una función que se conoce como seguridad de

puertos. Es posible limitar la cantidad de direcciones que se pueden aprender en una interfaz.

El switch se puede configurar para realizar una acción si ésta se supera.

Las direcciones MAC seguras se pueden configurar de forma estática. Sin embargo, la tarea

de configurar direcciones MAC seguras es compleja y por lo general con una elevada tendencia

a los errores.

Un enfoque alternativo es establecer una seguridad de puertos en una interfaz de switch. La

cantidad de direcciones MAC por puerto se puede limitar a 1. La primera dirección aprendida

de forma dinámica por el switch se convierte en dirección segura.

Para revertir la seguridad del puerto en una interfaz utilice la forma no del comando .

Para verificar el estado de seguridad de un puerto, se utiliza el comando show port security.

En las Actividades de Laboratorio se muestra a los estudiantes cómo configurar la seguridad de

puerto en un switch.

Page 171: Módulo 040506 - CCNA3

357

En la página siguiente se analizan algunas otras configuraciones de switch.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Configuración de la seguridad de puerto

En esta práctica de laboratorio el estudiante deberá mover una PC de un switch a otro

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Configuración de la seguridad de puertos

En esta práctica de laboratorio, el estudiante debe configurar la seguridad de puerto para los

puertos del switch.

Page 172: Módulo 040506 - CCNA3

358

6.2.6 Cómo agregar, mover y cambiar

En esta página se analizan algunos elementos que deben configurarse antes de agregar un

switch a una red.

A continuación, presentamos algunos parámetros que deben configurarse en un nuevo switch

que se agrega a una red:

• Nombre del switch

• Dirección IP del switch en la VLAN de administración

• Un gateway por defecto

• Contraseñas de línea

Cuando un host se desplaza de un puerto o de un switch a otro, deben eliminarse las

configuraciones que pueden provocar comportamientos inesperados. Entonces se puede

reconfigurar el switch para reflejar los cambios.

Page 173: Módulo 040506 - CCNA3

359

En las Actividades de Laboratorio se enseña a los estudiantes a agregar, mover y cambiar las

direcciones MAC en un switch.

En la página siguiente se analiza la copia de seguridad de los archivos de configuración de

switch.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Agregar, mover y cambiar direcciones MAC

En esta práctica de laboratorio el estudiante debe crear y verificar una configuración básica de

switch.

Page 174: Módulo 040506 - CCNA3

360

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Agregar, mover y cambiar direcciones MAC en el

switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá agregar una dirección MAC al switch,

luego mover la dirección y cambiarla.

Page 175: Módulo 040506 - CCNA3

361

6.2.7 Administración del archivo del sistema operativo del switch

En esta página se enseña a los estudiantes cómo documentar y mantener los archivos de

configuración operacional de los dispositivos de red.

Los administradores de red deben documentar y mantener los archivos de configuración

operacional de los dispositivos de red. Debe realizarse una copia de seguridad del archivo de

configuración actual en un servidor o en un disco. Esta documentación no sólo es esencial sino

también muy útil en caso de que se necesite restaurar la configuración.

También debe realizarse una copia de seguridad del IOS en un servidor local. Entonces se

puede recargar el IOS en la memoria flash si es necesario.

En la Actividad de Laboratorio se muestra a los estudiantes como crear, verificar, realizar una

copia de seguridad y restaurar una configuración básica de switch.

En la página siguiente se analiza la recuperación de contraseñas.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Administración de los archivos del sistema operativo del switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante debe crear y verificar la configuración básica del

switch, realizar una copia de seguridad del IOS del switch en un servidor TFTP y luego

restaurarla.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Administración de archivos de configuración inicial de switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante debe crear y verificar la configuración básica del

switch, realizar una copia de seguridad del archivo de configuración inicial del switch en un

servidor TFTP y luego restaurarla.

Page 176: Módulo 040506 - CCNA3

362

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Gestión del archivo de sistema operativo del switch

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá mover archivos hacia y desde el switch

utilizando el servidor TFTP.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Gestión del archivo de configuración inicial

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá mover archivos hacia y desde el switch

utilizando el servidor TFTP.

Page 177: Módulo 040506 - CCNA3

363

6.2.8 Recuperación de contraseña 1900/2950

En esta página se analiza la importancia de las contraseñas y se explica de qué manera se las

puede recuperar.

Con fines de seguridad y administración, se deben establecer contraseñas en las líneas de

consola y vty. También se debe establecer una contraseña enable y una contraseña enable

secret. Estas prácticas ayudan a garantizar que sólo los usuarios autorizados tengan acceso a

los modos EXEC usuario y privilegiado del switch.

En ciertas circunstancias es posible que se produzca acceso físico al switch, pero no pueda

accederse al modo EXEC usuario o privilegiado debido a que las contraseñas no se conocen o

se han olvidado.

En estas circunstancias, se deberá seguir un procedimiento de recuperación de contraseña.

En las Actividades de Laboratorio se muestra a los estudiantes cómo recuperar una contraseña

en un switch serie Catalyst 2900.

En la página siguiente se analizan las actualizaciones el IOS y el firmware.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Procedimiento de recuperación de contraseñas en un switch de la

serie Catalyst 2950

En esta práctica de laboratorio, el estudiante deberá recuperar la contraseña de un switch

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Procedimiento de recuperación de contraseña en

un switch serie 2900

En esta práctica de laboratorio el estudiante deberá pasar por el procedimiento de recuperación

de contraseña.

Page 178: Módulo 040506 - CCNA3

364

6.2.9 Actualización de firmware 1900/2950

En esta página se explica el propósito de las actualizaciones del IOS y el firmware y de qué

manera se realizan.

Se lanzan periódicamente imágenes del SO y firmware, con reparación de problemas,

introducción de nuevas funciones y mejora del desempeño. Si la red puede quedar más

segura, o se puede operar con mayor eficiencia con una nueva versión del IOS, entonces debe

actualizarse el IOS.

Para actualizar el IOS, descargue una copia de la nueva imagen en un servidor local desde el

Centro de Software Cisco Connection Online (CCO).

En las Actividades de Laboratorio se muestra a los estudiantes cómo actualizar el firmware de

un switch.

Con esta página se concluye la lección. En la página siguiente se resumen los puntos

principales de este módulo.

Actividad de laboratorio

Ejercicio práctico: Actualización de firmware en un switch de la serie Catalyst 2950

En esta práctica de laboratorio el estudiante deberá crear y verificar una configuración básica

de switch, luego actualizar los archivos IOS y HTML desde un archivo suministrado por el

instructor.

Actividad de laboratorio

Actividad de laboratorio electrónico: Actualización de Firmware de un Switch Catalyst

serie 2950

En esta práctica de laboratorio, el estudiante actualizará el firmware del switch.

Page 179: Módulo 040506 - CCNA3

365

Resumen

En esta página se resumen los temas analizados en este módulo.

Los switches son similares a los routers. Tienen componentes informáticos básicos que

incluyen CPU, RAM y un sistema operativo. Existen varios puertos que se utilizan para

conectar hosts y otros puertos con fines de administración. Los LED en la parte delantera del

switch muestran el estado del sistema, RPS, el modo de puerto y el estado del puerto. Cuando

se conecta un switch este realiza la POST automáticamente para verificar que el switch

funcione correctamente. Se puede utilizar HyperTerminal para configurar o verificar el estado

de un switch.

Otra similitud con los routers Cisco es la CLI. Introduzca un signo de interrogación (?) para

acceder a la ayuda. Aparece una serie de comandos disponibles. Los switches ofrecen ayuda

de sintaxis de comando y ayuda de palabra.

Los switches y los routers tienen los mismos modos de comando. El modo EXEC usuario es el

modo por defecto y está indicado por el carácter "mayor que" (>). El comando enable cambia el

modo EXEC usuario por el EXEC privilegiado como lo indica el numeral (#). El acceso al modo

EXEC privilegiado debe estar protegido con contraseña para evitar el uso no autorizado. El

comando configure permite el acceso a otros modos de comando.

Los datos por defecto se suministran cuando el switch se conecta por primera vez. Para fines

de administración, se asigna una dirección IP a un switch. Use el comando show version para

verificar la versión del IOS y los parámetros de registro de configuración.

Page 180: Módulo 040506 - CCNA3

366

Una vez que se configura un switch con una dirección IP y un gateway se puede acceder a él a

través de una interfaz basada en web. Esto permite la configuración y la administración del

switch. Este servicio se puede acceder a través de un navegador de web con la dirección IP y

el puerto 80, el puerto por defecto de http.

Un switch aprende en forma dinámica y mantiene miles de direcciones MAC. Si no se reciben

las tramas con una dirección previamente aprendida la entrada de la dirección MAC se

descarta automáticamente o expira después de 300 segundos. El comando clear mac-

address-table en el modo EXEC privilegiado se puede utilizar para despejar manualmente las

tablas de direcciones.

Una dirección MAC permanente asignada a una interfaz permite evitar que el switch haga

expirar automáticamente la dirección MAC y permite mejorar la seguridad. El comando mac-

address-table static <mac-address of host> interface FastEthernet <Ethernet number> vlan

<vlan name > se puede utilizar para configurar una dirección MAC estática. Utilice la forma no

de este comando para eliminarla. El comando show port security se puede utilizar para

verificar la seguridad del puerto.

Se deben configurar el nombre del switch, la dirección IP, el gateway por defecto y las

contraseñas de línea en un nuevo switch que se agrega a una red. Cuando un host se

desplaza de un puerto o de un switch a otro, deben eliminarse las configuraciones que pueden

provocar comportamientos inesperados. Se debe mantener actualizada la documentación de la

configuración y además se deben realizar periódicamente copias de seguridad en un servidor o

en un disco.