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Puente de red

Una descripción general de alto nivel de la interconexión de redes, utilizando las capas y la terminología ISO/OSI

Un puente de red es un dispositivo de red informática que crea una única red agregada a partir de múltiples redes de comunicación o segmentos de red . Esta función se denomina puente de red . [1] El puente es distinto del enrutamiento . El enrutamiento permite que varias redes se comuniquen de forma independiente y, sin embargo, permanezcan separadas, mientras que el puente conecta dos redes separadas como si fueran una sola red. [2] En el modelo OSI , el puente se realiza en la capa de enlace de datos (capa 2). [3] Si uno o más segmentos de la red puenteada son inalámbricos , el dispositivo se conoce como puente inalámbrico .

Los principales tipos de tecnologías de puenteo de red son el puenteo simple, el puenteo multipuerto y el puenteo de aprendizaje o transparente. [4] [5]

Puente transparente

El puente transparente utiliza una tabla denominada base de información de reenvío para controlar el reenvío de tramas entre segmentos de red. La tabla comienza vacía y se agregan entradas a medida que el puente recibe tramas. Si no se encuentra una entrada de dirección de destino en la tabla, la trama se reenvía a todos los demás puertos del puente, inundando la trama a todos los segmentos excepto aquel desde el que se recibió. Por medio de estas tramas inundadas, un host en la red de destino responderá y se creará una entrada de base de datos de reenvío. En este proceso se utilizan tanto las direcciones de origen como las de destino: las direcciones de origen se registran en entradas de la tabla, mientras que las direcciones de destino se buscan en la tabla y se combinan con el segmento adecuado al que enviar la trama. [6] Digital Equipment Corporation (DEC) desarrolló originalmente la tecnología en 1983 [7] y presentó el LANBridge 100 que la implementó en 1986. [8]

En el contexto de un puente de dos puertos, la base de información de reenvío puede verse como una base de datos de filtrado. Un puente lee la dirección de destino de una trama y decide si reenviarla o filtrarla. Si el puente determina que el host de destino está en otro segmento de la red, reenvía la trama a ese segmento. Si la dirección de destino pertenece al mismo segmento que la dirección de origen, el puente filtra la trama, impidiendo que llegue a la otra red donde no es necesaria.

El puente transparente también puede funcionar en dispositivos con más de dos puertos. Como ejemplo, considere un puente conectado a tres hosts, A, B y C. El puente tiene tres puertos. A está conectado al puerto 1 del puente, B está conectado al puerto 2 del puente, C está conectado al puerto 3 del puente. A envía una trama dirigida a B al puente. El puente examina la dirección de origen de la trama y crea una entrada de dirección y número de puerto para el host A en su tabla de reenvío. El puente examina la dirección de destino de la trama y no la encuentra en su tabla de reenvío, por lo que la inunda (difunde) a todos los demás puertos: 2 y 3. La trama es recibida por los hosts B y C. El host C examina la dirección de destino e ignora la trama porque no coincide con su dirección. El host B reconoce una coincidencia de dirección de destino y genera una respuesta para A. En la ruta de retorno, el puente agrega una entrada de dirección y número de puerto para B a su tabla de reenvío. El puente ya tiene la dirección de A en su tabla de reenvío, por lo que reenvía la respuesta solo al puerto 1. El host C o cualquier otro host en el puerto 3 no se ve afectado por la respuesta. Ahora es posible la comunicación bidireccional entre A y B sin más saturación de la red. Ahora, si A envía una trama dirigida a C, se utilizará el mismo procedimiento, pero esta vez el puente no creará una nueva entrada en la tabla de reenvío para la dirección/puerto de A porque ya lo ha hecho.

El puente se denomina transparente cuando el formato de la trama y su direccionamiento no se modifican sustancialmente. El puente no transparente es necesario especialmente cuando los esquemas de direccionamiento de tramas en ambos lados de un puente no son compatibles entre sí, por ejemplo, entre ARCNET con direccionamiento local y Ethernet que utiliza direcciones MAC IEEE , lo que requiere traducción. Sin embargo, la mayoría de las veces, estas redes incompatibles se enrutan entre ellas, no se conectan mediante puentes.

Puente simple

Un puente simple conecta dos segmentos de red, generalmente operando de manera transparente y decidiendo cuadro por cuadro si se reenvía o no de una red a la otra. Generalmente se utiliza una técnica de almacenamiento y reenvío , de modo que, como parte del reenvío, se verifica la integridad de la trama en la red de origen y se tienen en cuenta los retrasos CSMA/CD en la red de destino. A diferencia de los repetidores, que simplemente extienden el alcance máximo de un segmento, los puentes solo reenvían las tramas que se requieren para cruzar el puente. Además, los puentes reducen las colisiones al crear un dominio de colisión separado en cada lado del puente.

Puente multipuerto

Un puente multipuerto conecta varias redes y funciona de forma transparente para decidir, cuadro por cuadro, si reenviar el tráfico. Además, un puente multipuerto debe decidir a dónde reenviar el tráfico. Al igual que el puente simple, un puente multipuerto normalmente utiliza la operación de almacenamiento y reenvío. La función de puente multipuerto sirve como base para los conmutadores de red .

Implementación

La base de información de reenvío almacenada en la memoria direccionable por contenido (CAM) está inicialmente vacía. Para cada trama Ethernet recibida , el conmutador aprende de la dirección MAC de origen de la trama y la agrega junto con un identificador de interfaz a la base de información de reenvío. Luego, el conmutador reenvía la trama a la interfaz que se encuentra en la CAM en función de la dirección MAC de destino de la trama. Si la dirección de destino es desconocida, el conmutador envía la trama a todas las interfaces (excepto la interfaz de entrada). Este comportamiento se denomina inundación de unidifusión .

Reenvío

Una vez que un puente aprende las direcciones de sus nodos conectados, reenvía tramas de la capa de enlace de datos mediante un método de reenvío de capa 2. Hay cuatro métodos de reenvío que puede utilizar un puente, de los cuales los métodos segundo a cuarto fueron métodos que aumentaron el rendimiento cuando se utilizaron en productos de conmutación con los mismos anchos de banda de puerto de entrada y salida:

  1. Almacenar y reenviar : el conmutador almacena en búfer y verifica cada trama antes de reenviarla; una trama se recibe en su totalidad antes de reenviarla.
  2. Corte directo : el conmutador comienza a reenviar después de recibir la dirección de destino de la trama. Con este método no se realiza ninguna comprobación de errores. Cuando el puerto de salida está ocupado en ese momento, el conmutador vuelve a la operación de almacenamiento y reenvío. Además, cuando el puerto de salida funciona a una velocidad de datos más rápida que el puerto de entrada, normalmente se utiliza la operación de almacenamiento y reenvío.
  3. Fragment free : método que intenta conservar los beneficios tanto del almacenamiento y reenvío como del corte. El método Fragment free verifica los primeros 64 bytes de la trama, donde se almacena la información de direccionamiento . De acuerdo con las especificaciones de Ethernet, las colisiones se deben detectar durante los primeros 64 bytes de la trama, por lo que las transmisiones de tramas que se cancelen debido a una colisión no se reenviarán. La verificación de errores de los datos reales en el paquete se deja para el dispositivo final.
  4. Conmutación adaptativa : un método de selección automática entre los otros tres modos. [9] [10]

Puente de camino más corto

Shortest Path Bridging (SPB), especificado en el estándar IEEE 802.1aq y basado en el algoritmo de Dijkstra , es una tecnología de redes informáticas destinada a simplificar la creación y configuración de redes, al tiempo que permite el enrutamiento por múltiples rutas . [11] [12] [13] Es un reemplazo propuesto para el protocolo Spanning Tree que bloquea cualquier ruta redundante que pueda resultar en un bucle de conmutación . SPB permite que todas las rutas estén activas con múltiples rutas de igual costo. SPB también aumenta la cantidad de VLAN permitidas en una red de capa 2. [14]

TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) es el sucesor del protocolo Spanning Tree, ambos creados por la misma persona, Radia Perlman . El catalizador de TRILL fue un evento en el Centro Médico Beth Israel Deaconess que comenzó el 13 de noviembre de 2002. [15] [16] El concepto de Rbridges [17] [sic] se propuso por primera vez al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos en el año 2004, [18] quienes en 2005 [19] rechazaron lo que llegó a conocerse como TRILL, y en los años 2006 a 2012 [20] idearon una variación incompatible conocida como Shortest Path Bridging.

Véase también

Referencias

  1. ^ "Reguladores de tráfico: interfaces de red, concentradores, conmutadores, puentes, enrutadores y cortafuegos" (PDF) . Cisco Systems . 14 de septiembre de 1999. Archivado desde el original (PDF) el 31 de mayo de 2013 . Consultado el 27 de julio de 2012 .
  2. ^ "¿Qué es un conmutador de red y qué es un enrutador?". Cisco Systems . Consultado el 27 de julio de 2012 .
  3. ^ Decker, Eric B.; Langille, Paul; McCloghrie, Keith; Rijsinghani, Anil (14 de julio de 1989). "RFC 1286 - Definiciones de objetos administrados para puentes". Tools.ietf.org . Consultado el 19 de octubre de 2013 .
  4. ^ "Redes de área local: interconexión de redes". manipalitdubai.com. Archivado desde el original (PowerPoint) el 13 de mayo de 2014. Consultado el 2 de diciembre de 2012 .
  5. ^ "Descripción general de los protocolos de conexión" (PowerPoint) . iol.unh.edu . Consultado el 2 de diciembre de 2012 .
  6. ^ "Puentes transparentes". Cisco Systems, Inc. Archivado desde el original el 21 de noviembre de 2015. Consultado el 20 de junio de 2010 .
  7. ^ US 4597078, "Circuito puente para interconectar redes" 
  8. ^ "Cómo los ingenieros de Digital Equipment Corp. salvaron Ethernet". IEEE Spectrum. 7 de abril de 2024. Consultado el 10 de abril de 2024 .
  9. ^ Dong, Jielin (2007). Diccionario de redes. Javvin Technologies Inc. pág. 23. ISBN 9781602670006. Recuperado el 25 de junio de 2016 .
  10. ^ "Cray hace que sus conmutadores Ethernet respondan a las condiciones de la red". IDG Network World Inc. 1 de julio de 1996. Consultado el 25 de junio de 2016 .
  11. ^ "Alcatel-Lucent, Avaya, Huawei, Solana y Spirent muestran la interoperabilidad más corta". Huawei. 7 de septiembre de 2011. Consultado el 11 de septiembre de 2011 .
  12. ^ Luo, Zhen; Suh, Changjin (3 de marzo de 2011). "Un protocolo mejorado de puenteo de ruta más corta para la red troncal Ethernet". Conferencia internacional sobre redes de información 2011 (ICOIN2011) . IEEE Xplore. págs. 148–153. doi :10.1109/ICOIN.2011.5723169. ISBN.  978-1-61284-661-3. ISSN  1976-7684. S2CID  11193141.
  13. ^ "Informe resumido de pruebas de laboratorio; configuración de centro de datos con SPB" (PDF) . Miercom. Septiembre de 2011 . Consultado el 25 de diciembre de 2011 .
  14. ^ Shuang Yu. "IEEE aprueba el nuevo puente de ruta más corta IEEE 802.1aq™". Asociación de estándares IEEE. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2013. Consultado el 19 de junio de 2012. Al utilizar la VLAN de próxima generación de IEEE, denominada Identificador de interfaz de servicio (I-SID), es capaz de soportar 16 millones de servicios únicos en comparación con el límite de VLAN de cuatro mil.
  15. ^ "Todos los sistemas averiados" (PDF) . cio.com . IDG Communications, Inc. Archivado desde el original (PDF) el 23 de septiembre de 2020 . Consultado el 9 de enero de 2022 .
  16. ^ "Todos los sistemas averiados". cio.com . IDG Communications, Inc. Archivado desde el original el 9 de enero de 2022 . Consultado el 9 de enero de 2022 .
  17. ^ "Rbridges: enrutamiento transparente" (PDF) . courses.cs.washington.edu . Radia Perlman, Sun Microsystems Laboratories. Archivado desde el original (PDF) el 9 de enero de 2022 . Consultado el 9 de enero de 2022 .
  18. ^ "Rbridges: enrutamiento transparente". researchgate.net . Radia Perlman, Sun Microsystems; Donald Eastlake 3rd, Motorola.
  19. ^ "Tutorial de TRILL" (PDF) . postel.org . Donald E. Eastlake 3.º, Huawei.
  20. ^ "IEEE 802.1: 802.1aq - Conexión por la ruta más corta". ieee802.org . Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.