Configuración de redes virtuales.

Caso práctico

Ilustración de Vindio, compañero de Juan en el departamento de informática — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

El aspecto de la red local de la Sala de Formación de la empresa es hoy muy diferente de cuando Vindio llevó a cabo la renovación completa de la misma. En la red actual tiene diez equipos, un ordenador portátil, un punto de acceso, una impresora, un switch configurable y dos routers.

— ¿Funciona bien la red? — Le ha preguntado Naroba— .

— Correctamente. —Ha respondido orgulloso Vindio— .

Ilustración de Naroba, alumna que realiza la FCT en el departamento de informática de la empresa — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

Naroba, conoce perfectamente las pruebas que han realizado para comprobar que todo funcionada como se esperaba, pero sabe que Vindio debe seguir las revisiones para prevenir posibles fallos y gestionar bien el tráfico que circula por ella, hacer un seguimiento de su funcionamiento siguiendo el patrón predeterminado.

— Mira el diseño desde el punto de vista jerárquico, lo emplean empresas importantes.

Investigando, Naroba ha encontrado que además de poder dividir la red en niveles como lo hacen OSI y TCP/IP existen otros criterios para el diseño de redes más sencillos de ver, como por ejemplo el "Sistema jerárquico de tres niveles".

Un modelo jerárquico puede ayudar a diseñar, implementar y mantener una red local mediante la definición de capas delimitadas que facilitan el control del tráfico, la gestión de errores y la seguridad. Veamos cómo hacerlo.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

1.- El diseño de redes locales a tres capas (núcleo, distribución y acceso) (I).

Caso práctico

Ilustración de Naroba, alumna que realiza la FCT en el departamento de informática de la empresa — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

— Manos a la obra, veamos de qué va esto del sistema de tres niveles.

Naroba ha empezado a buscar información y casi toda la que encuentra viene en inglés, no es que sea un problema para ella, que conoce el idioma, pero encuentra términos que no ha visto nunca y debe buscarlos, pero algunos de ellos no termina de entender qué significan o qué pretenden explicar. El caso es que debe pedir ayuda a Laro, que seguro que le explica los pormenores de estos conceptos.

Le ha llamado especialmente la atención el concepto de dominio de enrutamiento, y va en busca de Laro para que le explique en qué consiste.

El modelo jerárquico de diseño de redes establece que existen las siguientes capas o niveles:

Acceso.
Distribución.
Núcleo.

Ilustración de una jerarquía de red. — AlfBonillo (Dominio público)

El modelo jerárquico de tres niveles tiene, entre otras, las ventajas que con él es más fácil diseñar, implementar, mantener y escalar la red; además de hacerla más confiable. Cada una de las capas tiene funciones bien determinadas desde un punto de vista lógico más que físico. Esta división en distintas capas no implica que necesariamente los dispositivos que intervienen sean diferentes en cada una de las capas. Se pueden tener distintos dispositivos en una sola capa o un mismo dispositivo realizando funciones relativas a más de una capa.

La capa Acceso es la capa en la que se sitúa el usuario final y tiene como objetivo facilitar el acceso al resto de la red. En esta capa aparecen dispositivos como ordenadores, routers, switches, concentradores, puntos de acceso, teléfonos IP o impresoras, todos los dispositivos que están al alcance de los usuarios. En esta capa se utilizan conmutadores de nivel 2 para conectar los dispositivos a la capa de distribución.

La capa Distribución es la encargada de controlar el flujo de tráfico de la red mediante el enrutamiento entre las redes locales virtuales (VLAN) definidas en la capa de acceso. Cuando una red tiene dos o más protocolos de enrutamiento, como por ejemplo RIP, EIGRP, OSPF, etc., la información entre los diferentes dominios de enrutamiento es compartida, o redistribuida, en la capa de distribución. En esta capa se utilizan a veces conmutadores de nivel 3, una especie de híbrido entre swith y router puesto que ofrecen una gran densidad de puertos LAN y alta velocidad de conmutación a la vez que hacen funciones de enrutamiento entre subredes/VLANs.

En la capa Distribución es donde se agrega el cableado en racks específicos y se usan los switches para crear separaciones de grupos y redes, es donde se aplican las políticas de red como pueden ser firewalls, listas de acceso, selección de rutas y/o QoS (calidad de servicio).

La capa Núcleo es la red troncal, es la capa donde se da la mayor velocidad de interconexión. En esta capa se incluye la gama alta de cables de alta velocidad, tales como cables de fibra. El objetivo de esta capa es proporcionar una estructura de transporte optimizado y fiable para enviar tráfico a velocidades muy altas. En redes muy grandes o con conexión a ISPs suele usarme el protocolo BGP para intercambiar grandes cantidades de rutas a subredes públicas.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

1.2.- El diseño de redes locales a tres capas (núcleo, distribución y acceso) (II).

Ilustración de una red jerarquizada. — AlfBonillo. (Dominio público)

Cada capa (núcleo, distribución y acceso) tiene una función bien definida, cada nivel exige un conjunto diferente de características para los enrutadores, conmutadores y tipos de enlaces.

Como se puede ver en la figura, en el diseño jerárquico de la red en tres niveles, los dispositivos utilizados pueden ser iguales, lo que si difiere bastante son los protocolos utilizados o las tecnologías necesarias en cada uno de los ellos.

Otra conclusión que se puede sacar es que cuanto más lejos del usuario (capa de acceso), más cerca del ISP (capa núcleo). Además se puede ver en las figuras anteriores como la capa encargada de encontrar el mejor camino hacia la red WAN es la capa de distribución.

Autoevaluación

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

2.- Implantación y configuración de redes virtuales.

Caso práctico

Ilustración de Naroba, alumna que realiza la FCT en el departamento de informática de la empresa — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

— ¿Vamos a utilizar redes virtuales? Porque con estos equipos podríamos conseguirlo con la configuración adecuada.

Pregunta Naroba a Vindio, quien entiende que lo que ella pretende es hacer una práctica con una red virtual, y aunque no le sorprende excesivamente, aprecia mucho esas continuas ganas de aprender algo nuevo.

Afortunadamente hay mucha bibliografía sobre las redes virtuales por lo que Vindio le ha explicado lo que debe estudiar antes de empezar con la práctica, así puede él ir terminando lo que tiene entre manos, antes de poder dedicarle tiempo a enseñar a Naroba la configuración adecuada de una VLAN (Red Local Virtual).

Una red LAN se caracteriza porque los dispositivos que forman parte de ella comparten todos los recursos disponibles y uno de estos recursos es el ancho de banda de la red. A medida que la red va incorporando dispositivos, el ancho de banda disponible para cada uno va disminuyendo. Para solucionar este problema se utilizan los concentradores, conmutadores y routers. Y para mejorar el rendimiento se pueden utilizar las VLAN tanto en conmutadores de nivel 3, como en routers.

Se puede definir una Red de Área Local Virtual (VLAN) como una serie de dispositivos conectados en red que a pesar de estar conectados en diferentes equipos de interconexión (hubs o switches) y zonas geográficas distantes, pertenecen a una misma LAN y por tanto pueden compartir direccionamiento de subred IP y todos los recursos accesibles desde esa subred. Esto se puede conseguir mediante la configuración de los dispositivos de interconexión, ya sean conmutadores o routers.

Las VLAN se pueden crear atendiendo a varios criterios, seleccionándose por:

Puerto (interfaz de red del equipo, no puerto TCP/UDP). Esto es lo más típico, asociar manualmente (estáticamente) a unos determinados puertos del switch que pertenezcan a determinadas VLANs en concreto.
MAC. De forma dinámica en función de la MAC que se escuche por el puerto se le asocia una VLAN de forma dinámica.
Protocolo de nivel 3. Si se quiere separar IPv4 de IPv6 en diferentes VLANs por ejemplo.
Subredes IP.
Binding.
DHCP.

Puedes ver una clasificación teórica de las VLANs según esto aquí.

También puedes ver una buena introducción a las VLANs más real y práctica aquí.

Ilustración que muestra dos redes virtuales. — Oyuhain (CC BY-SA)

Ejemplo: En la imagen se ve como hay dos redes virtuales (Engineering y Marketing) y cada una de ellas tiene dispositivos situados en lugares físicos diferentes unidos a través de una red troncal. Es un ejemplo claro de cómo funciona una red VLAN, físicamente pertenecen a redes diferentes y lógicamente se pueden agrupar en una misma red local virtual.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

2.1.- Tipos de VLAN.

Ilustración de cableado de red. — ekai (CC BY-NC-SA)

Las VLAN se pueden clasificar atendiendo a varios criterios.

Entre los tipos de VLAN más importantes están:

VLAN de puerto central: Todos los nodos de la VLAN se conectan a un mismo puerto del router o del conmutador.

VLAN estáticas por puerto: Los puertos se asignan a los equipos de antemano, se configura puerto por puerto.

También se denominan VLAN de Nivel 1. Se asignan los puertos a una determinada VLAN. Por ejemplo, los puertos 2, 3, 5 a la VLAN 1, los puertos 4, 6, 7 a la VLAN2, como en la imagen del apartado anterior.

VLAN por direcciones MAC: Denominadas VLAN de Nivel 2. En este caso se emplean las direcciones MAC de los elementos que formarán las VLAN. Cada VLAN estará compuesta por una serie de direcciones MAC.

VLAN por protocolo: Este tipo de VLAN se forma discriminando los elementos según el protocolo de capa 3 que se esté utilizando. Por ejemplo, una VLAN estaría formada por los equipos que utilizasen el protocolo IP y otra por los equipos que utilizasen IPX. O separando IPv4 de IPv6.

VLAN por dirección IP: Llamadas VLAN de nivel 3. El discriminante en este caso es la dirección IP de los elementos que forman la red. Se utiliza la dirección de red para crear las distintas VLAN. Por ejemplo, todos los equipos con dirección de red 10.0.0.0 constituirán la VLAN1.

VLAN por nombre de usuario: Los equipos se agrupan en VLAN dependiendo de una autenticación con un nombre de usuario y contraseña. Suelen usar el protocolo 802.1X

VLAN dinámicas: También se llaman DVLAN (red virtual dinámica). Este tipo de redes virtuales utilizan para su configuración las direcciones MAC, los protocolos y las direcciones lógicas. Los puertos de los dispositivos que son capaces de gestionar estas redes autoconfiguran los puertos para que un equipo pueda unirse a una determinada VLAN.

Autoevaluación

Pregunta

Una VLAN es un espacio dentro de una red LAN. Las VLAN pueden proporcionar dominios de difusión diferentes dentro de una misma red LAN. Teniendo en cuenta el párrafo anterior, si en una red LAN se tiene instalado un dispositivo como el router que es capaz de generar diferentes dominios de difusión ¿Significa esto que existe alguna red VLAN?

Respuestas

Sí. Porque el router trabaja a nivel 2.

Sí. Ya que el router posee una parte WAN y una parte LAN.

Sí. Existe la VLAN predeterminada.

Sí. Aunque solo podría darse en la parte WAN.

Retroalimentación

Falso. El que el router trabaje a nivel 2 no implica que deba existir una VLAN.

No. La razón está en la configuración por defecto de los puertos.

Correcto. Todos los puertos se convierten en miembros de la VLAN predeterminada justo después del arranque inicial.

Falso. También en la parte LAN puede existir una VLAN.

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

2.2.- ¿Cómo se crea una VLAN?.

Ilustración de conexiones de red. — Caribb (CC BY-NC-ND)

Las VLAN se pueden crear en conmutadores y en routers.

Lo 1º y más importante que debes saber y comprender sobre las VLANs es que lo más común es crearlas en switches (cómo se ve más abajo) para separar el tráfico de sus puertos de acceso en diferentes VLANs. Para eso se asignará manualmente cada puerto (o rango de puertos con el comando interface range) a una sola VLAN según a qué subred IP queramos que pertenezcan los equipos que se conecten a esos puertos. Esto se hace con el comando que se ve más abajo en la página.

Por otro lado, en los puertos que conectan un switch con otro o un switch con un router se suelen configurar en un modo especial (trunk o troncal) para transportar a la vez todas las VLANs que sea necesarias a través de un solo puerto. En el apartado 4 se profundiza en los enlaces troncales mediante el protocolo estandard 802.1Q o ISL (Inter Switch Link), el protocolo propietario de Cisco.

Por último, serán los routers los que interconectarán todas las VLAN, usando para eso varios "subinterfaces" dentro de un mismo puerto troncal. Cada subinterfaz estará conectado a una VLAN con diferentes IPs en diferentes subredes. Esto se verá en el apartado 4.4.

También es importante el protocolo VTP (VLAN Trunking Protocol) que facilitará la creación, actualización o borrado de las VLANs de forma sincronizada entre todos los switches de nuestra red como se verá en el apartado 5.

Por defecto y nada más arrancar un switch sin definir ninguna VLAN, el switch considera que todas sus interfaces están en el mismo dominio de difusión, en la VLAN 1 que también se le llama la VLAN nativa o VLAN por defecto, porque por defecto, en el nivel jerárquico de acceso, las interfaces envían y reciben datos en esta única VLAN.

Los pasos para configurar una VLAN distinta a la predeterminada en un switch Cisco son:

Entrar al modo de configuración global.
Utilizar el comando vlan para crear la vlan x. Después se le podrá poner un nombre opcionalmente con el comando name.

Si se desea configurar una VLAN para cada una de las interfaces de acceso:

Entrar en el modo de configuración específico de cada interfaz.
Utilizar el comando <span lang="en"><span lang="en">switchport</span> access vlan <</span><abbr title="número">Nº de VLAN></abbr>.

La mayoría de los dispositivos que son capaces de soportar redes virtuales VLAN, tienen la capacidad de configuración vía web. En este caso, basta con seleccionar los puertos que vayan a formar parte de la VLAN correspondiente.

Ilustración de la configuración de una VLAN. — Cisco (Todos los derechos reservados)

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

3.- Diagnóstico de incidencias en redes virtuales.

Caso práctico

Ilustración de Naroba, alumna que realiza la FCT en el departamento de informática de la empresa — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

— Todo lo que no mejora, empeora.

Siguiendo el consejo de Vindio, Naroba va a crear dos VLAN en la sala de formación, una para el punto de acceso y otra para los ordenadores conectados por cable. Después de estudiar los comandos de configuración y crear las VLAN ha descubierto que la red ha dejado de funcionar.

— ¡Vindio, vaya consejos que me das, has conseguido que la red deje de funcionar con esto de las VLAN!

— No te preocupes que seguro que tienes algún pequeño fallo de configuración, ahora voy y te echo una mano.

Vindio ha revisado la configuración hecha por Naroba y ha descubierto que había dejado las interfaces en modo down, la solución ha sido sencilla, ejecutar el comando no shutdown.

— Para que esto no te vuelva a ocurrir te voy a enseñar cómo prevenir alguno de estos errores.

En las redes virtuales se pueden dar múltiples incidencias, y la mayoría están relacionadas con la mala configuración hecha por parte del usuario. La comprobación elemental es probar la conectividad entre los elementos que forman la VLAN, por ejemplo, con el comando ping. Si la conectividad existe hay que pasar a indagar en la configuración con otros comandos, el comando más básico que se tiene para poder verificar la configuración es el comando show.

PAR05#show vlan

La salida de este comando nos da una estadística de las VLAN creadas y los parámetros que tienen configurados.

Las VLAN más comunes son las creadas "por puerto", por tanto una de las primeras comprobaciones que se tienen que realizar es la configuración de los puertos.

PAR05#show interface FastEthernet0/1 switchport

Con la línea de comandos anterior verificamos la configuración de la interfaz 0/1. El aspecto que tiene la salida de este comando es el siguiente.

Ilustración del código para configurar un puerto. — Tomás Fernández Escudero. Elaboración Propia. (Todos los derechos reservados)

Como se puede ver en la imagen, la salida del comando nos muestra los parámetros de interfaz fastethernet0/1, como la identificación (Fa0/1), el estado (down), la VLAN a la que pertenece (VLAN0002) y otros.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

3.1.- Problemas en la negociación VLAN.

Ilustración de los relevos en una carrera. — pamplonaatletico atletico Marcos - Juan (CC BY-NC-ND)

En ocasiones, las velocidades configuradas en los puertos del conmutador son diferentes a las velocidades de las tarjetas de red de los equipos conectados a esos puertos y que forman parte de las VLAN.

Un símil con el atletismo sería la carrera de relevos, en la que la clave está en la sincronización de las velocidades de los atletas para que haya un traspaso del testigo con éxito. Ambos corredores deben establecer una velocidad con la que el paso del testigo de uno a otro no produzca la caída de este y aún no produciéndose, debe permitir que el traspaso sea lo más rápido posible para poder ganar la carrera.

El mensaje que indica que existe una mala negociación suele contener las palabras %LINK-4-ERROR.

Para solucionar este problema se debe comprobar la configuración de las tarjetas de red.

En el sistema operativo que se utilice se accederá a las propiedades de la tarjeta de red y en ellas a la opción "Tipo de conexión".

En esta opción se podrá configurar la velocidad y el tipo de comunicación dúplex.

Una vez comprobada la configuración de la tarjeta, se debe comprobar la configuración del conmutador. Para ello emplearemos el comando show.

PAR05#show running-config interface fastethernet0/1

Se comprueba que el tipo de comunicación dúplex es diferente y la velocidad también, se puede utilizar el modo auto en las dos partes o establecer de manera manual las configuraciones para que sean compatibles.

Autoevaluación

Pregunta

Dada una red en la que existen varias VLAN definidas, los equipos de esa red:

Respuestas

Están todos en una misma VLAN por defecto.

Aquellos equipos que pertenecen a alguna VLAN están en la predeterminada también.

Se puede obtener respuesta de todos los equipos si ejecuto el comando ping desde cualquiera de ellos.

No existe ningún equipo que no pertenezca a alguna VLAN.

Retroalimentación

No, si hay varias VLAN no tienen por qué estar en la VLAN predeterminada.

Falso, los equipos que pertenecen a una VLAN, no pertenecen a la predeterminada.

No, si están en diferentes VLAN no responderán.

Cierto. Aquellos equipos no incluidos en ninguna VLAN, están por defecto en la VLAN predeterminada (VLAN 1).

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

4.- Definición de enlaces troncales en los conmutadores y «router». El protocolo IEEE802.1Q.

Caso práctico

Ilustración de Vindio, compañero de Juan en el departamento de informática — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

Naroba sigue dándole vueltas a la creación de las VLAN y sigue encontrando problemas. Vindio la ve muy atareada y se interesa por su trabajo, algo que ella agradece.

— Pues que lo que me arreglaste funcionaba, pero que me he puesto a configurar más VLAN y ya sabes que tengo un router de por medio y no funciona la conexión a Internet.

El arreglo de Vindio hizo que sus equipos formaran parte de las VLAN creadas, pero olvidó del detalle de hacer que las dos redes virtuales salieran a Internet utilizando el mismo camino entre el conmutador y el router, algo que reconoce humildemente.

— ¡Olvidé definir el enlace troncal del conmutador!

— ¿Enlace troncal?

— Claro, como las ramas de un árbol siempre confluyen en el tronco, las VLAN deben confluir en un mismo camino para poder llegar hasta tu router y alcanzar Internet.

Naroba ha descubierto hoy un nuevo concepto, " — ¿qué es eso de enlace troncal?"

Ilustración del tronco de un árbol. — rahego (CC BY)

Un enlace troncal es la conexión física y lógica entre conmutadores o entre conmutadores y enrutadores, a través de la cual viaja el tráfico de red. Este enlace puede admitir el tráfico de varias VLAN, para ello tiene la característica de agrupar varios enlaces lógicos en un solo enlace físico.

El enlace troncal es un puerto del conmutador definido con esta capacidad y debe ser diferente a los puertos que funcionan como conexión de los dispositivos que forman las VLAN. Para definir un puerto como enlace troncal se utiliza el comando switchport desde el modo de configuración específico de la interfaz.

PAR05(config-if)#switchport mode trunk

La función de este puerto es gestionar todo el tráfico que le llegue para poder enviarlo a otro conmutador o a otro router por lo que a medida que aumenta el número de redes VLAN, el tráfico se puede hacer más lento. Para solucionar este problema el conmutador puede utilizar dos mecanismos:

Filtrado de tramas.
Etiquetado de tramas.

Estos dos mecanismos utilizan protocolos cuya función es:

Gestionar todas las tramas que llegan procedentes de diferentes VLAN y enviarlas por un mismo canal físico.
Enviar cada trama que recibe al puerto correspondiente.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

4.1.- Etiquetado de tramas. Protocolo IEEE802.1Q.

El etiquetado de tramas, como se puede adivinar, consiste en añadir una etiqueta identificativa a la trama para identificar la VLAN a la que pertenece. Existen varios métodos para ello, pero los más destacados son:

ISL (enlace entre switchs).
Protocolo IEEE802.1Q.

Ilustración de engranajes de una fábrica. — Javier García (CC BY-NC)

El ISL es un protocolo creado por Cisco Systems y el 802.1Q es el protocolo creado por el organismo de estandarización IEEE para las tramas Ethernet. El protocolo 802.1Q también recibe el nombre de trunking o Dot1q.

El etiquetado de la trama se hace antes de salir del enlace troncal y se elimina en el conmutador destino antes de reenviar la trama al puerto correspondiente. Este etiquetado se hace a nivel enlace del modelo OSI, consume pocos recursos y agiliza mucho el tráfico en el enlace entre conmutadores para varias VLAN definidas.

El mecanismo que utiliza IEEE802.1Q es introducir un encabezado en la trama Ethernet después de la dirección MAC origen, donde se especifica la VLAN-ID con 12 bits.

El protocolo 802.1Q no encapsula la trama Ethernet, sino que intercala sus bits en la trama.

Los componentes de la trama 802.1Q son:

El campo TPID: Compuesto por 2 bytes, en las tramas Ethernet se identifica por el valor en hexadecimal 0x8100.
El campo TCI: Compuesto por 2 bytes.
Priority User: Son 3 bits que establecen la prioridad del servicio (QoS).
CFI: Es 1 bit que indica el sentido de lectura de la trama.
VLAN-ID: Son 12 bits que identifican a cada una de las VLAN. Con este campo se pueden llegar a identificar 2¹² VLAN (4096) distintas.

Autoevaluación

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

4.2.- ISL (Inter Switch Link).

ISL (enlace entre switchs) es un protocolo trunking propiedad de Cisco Systems que se puede instalar en todas las redes Cisco.

A diferencia del 802.1Q, este protocolo encapsula cada trama añadiendo otra cabecera de 26 bytes y un nuevo CRC de 4 bytes al final. Otra diferencia con el 802.1Q, es que encapsula el tráfico no marcado, lo que se conoce como VLAN nativa.

La VLAN nativa puede ser modificada, para otra VLAN que no sea la VLAN 1, con el siguiente comando:

PAR05(config-if)#switchport trunk native vlan vlan-id

Ilustración de una red ISL — Cisco (Todos los derechos reservados)

La VLAN nativa es la red VLAN a la que pertenecería un puerto antes de ser configurado como troncal. Solamente se puede tener una VLAN nativa por puerto.

Así como el protocolo 802.1Q puede ser utilizado en todas las redes, el ISL solamente se puede utilizar en redes Cisco y actualmente hay dispositivos de esta marca que ya no lo soportan. Como se puede ver en la figura, ISL tiene el mismo cometido que 802.1q, definir el camino que han de seguir las tramas de las diferentes VLAN a través de los dispositivos de interconexión de la red.

Por defecto, los puertos de un conmutador están configurados en modo acceso, para configurar un puerto en modo trunk, junto con el comando se utilizan los siguientes modificadores para poder escoger el tipo de encapsulado:

ISL: Se encapsulan y etiquetan todas las tramas.
Dot1q: Etiqueta todo excepto la VLAN nativa (protocolo 802.1Q).
Negotiate: Se negocia el tipo favoreciendo a ISL.

El comando switchport se utilizaría en modo de configuración específico con cada uno de estos modificadores:

PAR05(config-if)#switchport trunk encapsulation {isl|dot1q|negotiate}

Autoevaluación

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

4.3.- Filtrado de tramas.

Ilustración de un filtrado de tramas. — AlfBonillo (Dominio público)

El método de filtrado de tramas se basa en examinar la información acerca de la trama (direcciones MAC, protocolos).

Cada uno de los switchs contienen una tabla, que se conoce como tabla de filtrado, con información de los equipos (direcciones MAC). Estas tablas se comparten con los demás conmutadores a través de la red principal.

Cada uno de los registros de las tablas se comparan con las tramas que entran al conmutador, después de comparar, el conmutador opera de una u otra manera, permitiendo o denegando el paso de las tramas.

La situación en la que se dan las VLAN suele ser muy parecida a la situación de la figura anterior. Varios equipos conectados a conmutadores diferentes y los conmutadores conectados a una red WAN (utilizando un router, aunque no aparezca en la figura). Con este planteamiento, el filtrado de tramas utiliza en cada conmutador una tabla similar a la que aparece en la figura. Las tablas relacionan las direcciones MAC de los equipos y la VLAN a la que pertenecen y además tienen la particularidad de que todos los conmutadores las conocen.

Cuando un paquete entra en uno de los switchs, este compara la información de esta trama con el contenido de las tablas y discrimina el tráfico según la VLAN a la que pertenezca.

Autoevaluación

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

4.4.- Subinterfaces.

Las redes en las que se utilizan VLAN tienen una disposición física como la de la figura siguiente:

Ilustración de enrutamiento en VLAN. — AlfBonillo. (Dominio público)

En esta situación, lo lógico sería disponer de tantos canales físicos entre los conmutadores y el router como VLAN hubiera definidas. Pero la realidad es que las redes que tienen varias VLAN deben utilizar un mismo enlace troncal para comunicarse con el router, es decir, utilizar una interfaz del router única.

También, gracias al uso de VLANs y los enlaces troncales y el uso de subinterfaces en el router, se podría tener un solo enlace entre switch y router y además que haya equipos en las diferentes VLANs repartidos en el swith de la izquierda y la derecha.

Para conseguir que todas las VLAN utilicen la misma interfaz física del router, el router admite varias interfaces lógicas en los enlaces físicos individuales. Una interfaz identificada por FastEthernet0/0 puede admitir tres interfaces virtuales identificadas como:

FastEthernet0/0.1
FastEthernet0/0.2
FastEthernet0/0.3

Estas interfaces virtuales reciben el nombre de subinterfaces, interfaces lógicas dentro de una interfaz física. Cada una de estas subinterfaces admite una VLAN diferente y se le asigna una dirección IP. Para que haya comunicación entre los dispositivos de cada VLAN todos deben tener una dirección IP del tipo de la dirección de la subinterfaz. Si la subinterfaz FastEthernet 0/0.1 tiene asignada la dirección IP 192.168.1.1, los dispositivos que se comunican con ella son los que utilizan las direcciones 192.168.1.2, 192.168.1.3 y 192.168.1.4. Para definir una subinterfaz en una interfaz física se deben seguir los siguientes pasos:

Identificar la subinterfaz.
Definir el encapsulamiento de la VLAN.
Asignar una IP a la interfaz.

Las órdenes siguientes configuran una subinterfaz, le asignan la VLAN1 llamándola ASIR2011, definen el encapsulamiento 802.1q y asignan la dirección 192.168.1.1 a dicha subinterfaz.

PAR05(config)#interface FastEthernet 0/0.1 
PAR05(config-subif)#description ASIR2011 VLAN1 
PAR05(config-subif)#encapsulation dot1q 1 
PAR05(config-subif)#ip address 191.168.1.1 255.255.255.0

Autoevaluación

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

5.- Protocolos para la administración centralizada de redes virtuales; el protocolo VTP.

Caso práctico

Ilustración de Naroba, alumna que realiza la FCT en el departamento de informática de la empresa — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

— ¡Pues funciona!

— Pues claro que funciona, solo hay que aplicar los conocimientos que tenemos de redes y de los dispositivos.

— Si pero, es un poco lío eso de configurar uno por uno cada conmutador. Lo que digo, es que si tengo que repetir todos estos pasos cada vez que cambie de conmutador me voy a eternizar ¿En las empresas grandes lo hacen igual?

Vindio ha conseguido que las VLAN de Naroba funcionen intentando que ella entienda la utilidad de ese trabajo extra.

— No, en las empresas grandes, donde hay muchos conmutadores, utilizan mecanismos que centralizan la administración.

Ilustración de Vindio, compañero de Juan en el departamento de informática — Alain Bachellier (CC BY-NC-SA)

— Es lo último que te pido ¿Me enseñas?

— Claro, te hablaré del protocolo VTP.

Naroba conocerá el protocolo VTP utilizado para gestionar una red con varias VLAN de manera centralizada.

Ilustración de una red VLAN — Oyuhain (CC BY-SA)

Si la red está formada por varios conmutadores con varias VLAN definidas, se hace necesaria alguna herramienta que permita administrar con garantías dicha red, asegurando el buen funcionamiento aunque se eliminen o agreguen dispositivos o configuraciones VLAN.

La solución de la gestión pasa por centralizar tareas, de lo contrario, es necesaria la intervención manual en cada conmutador y en cada VLAN.

El protocolo VTP permite la gestión centralizada de la red creando los dominios VTP. Un dominio VTP es un switch o varios, interconectados, que comparten un mismo entorno VTP. Cada switch solamente puede estar en 1 dominio VTP.

El uso del protocolo VTP soluciona los problemas derivados de la escalabilidad de la red y de las modificaciones de las VLAN que forman parte de ella. Cualquier cambio que se produce en la red se comunica a todos los integrantes del dominio VTP gracias al protocolo VTP. Los mensajes del protocolo VTP viajan encapsulados con los mensajes del protocolo de enlace troncal (ISL, IEEE802.1q).

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

5.1.- Operación VTP.

El protocolo VTP opera con mensajes entre los componentes de la red a través de los enlaces troncales. Los elementos que forman parte de un mensaje VTP son:

Versión de protocolo VTP.
Tipo de mensaje.
Longitud del nombre de dominio de administración.
Nombre del dominio de administración.

Los conmutadores de la red son los que emiten y reciben los mensajes y pueden actuar dentro del dominio de los siguientes modos:

Servidor.
Cliente.
Transparente.

Ilustración del funcionamiento de una VTP. — Gabygallegos (CC BY-SA)

Cuando un conmutador se configura en modo servidor (es el estado por defecto), puede crear, modificar y suprimir redes VLAN y otros parámetros que afecten al dominio VTP. Las configuraciones que se hagan en un conmutador que funcione en este estado se guardan en memoria NVRAM.

El modo cliente por contra no permite cambiar la configuración de las VLAN, ni los parámetros que afecten al dominio. En este estado los conmutadores reciben los mensajes pero no pueden hacer cambios. Los puertos de un switch cliente no se pueden utilizar en una nueva VLAN antes de que el servidor VTP notifique al switch cliente la creación de la VLAN.

El otro modo en el que pueden funcionar los conmutadores es el modo transparente. En este modo el conmutador puede crear, suprimir o modificar VLAN, pero los cambios no se transmiten a otros conmutadores del dominio, afectan solo al switch local.

Funciones posibles de los conmutadores en un dominio VTP
	SERVIDOR	CLIENTE	TRANSPARENTE
Enviar mensaje VTP	Si	Si	Los reenvía sin tenerlos en cuenta
Recibir mensaje VTP	Si	Si	Los recibe sin tenerlos en cuenta
Crear VLAN	Si	No	Si (local)

En la tabla anterior se puede ver un resumen de cómo actúan los conmutadores dependiendo de su configuración como servidor, cliente o transparente en un dominio VTP.

Autoevaluación

Pregunta

Tener un solo switch en nuestra red o tener varios switchs que pertenezcan todos a la misma VLAN, es una situación que:

Respuestas

Exige utilizar el protocolo VTP.

No necesita del protocolo VTP.

VTP nunca funcionaría en una situación así.

No existe ninguna red en la que todos los conmutadores pertenezcan a la misma VLAN.

Retroalimentación

Incorrecto. VTP no se exige en ninguna situación, puede ser recomendable.

¡Sí, muy bien! VTP tiene como objetivo gestionar las VLAN, si solamente hay uno no es muy recomendable.

No es correcto. Sí que funcionaría puesto que puede existir el conmutador.

Falso. Por defecto todos los equipos pertenecen a la misma VLAN (1) aunque no definamos ninguna.

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

5.2.- Configuración de VTP.

La configuración del protocolo VTP se puede estructurar en varios pasos:

Determinar el número de versión del VTP que se utilizará.
Decidir si el conmutador será parte de un dominio existente o se creará uno nuevo.
Elegir el modo de actuación del switch.

Para empezar hay que entrar al modo de configuración global y desde ahí configurar el número de versión VTP que usaremos.

PAR05#conf t

PAR05(config)#vtp version 2

Las versiones 1 y 2 de VTP son incompatibles dentro de un mismo dominio. Es recomendable no habilitar la versión 2 a menos que se esté seguro de que todos los conmutadores en el dominio soporten dicha versión.

Si decidimos crear un nuevo dominio:

PAR05(config)#vtp domain PAR05

Para establecer el modo del switch diferente al modo por defecto (server) se puede utilizar:

PAR05(config)#vtp {client|server|transparent}

En modo privilegiado se utiliza el comando show para ver las estadísticas de la configuración VTP.

PAR05#show vtp counters
PAR05#show vtp status

Ilustración de la Configuración de VTP. — AlfBonillo (Dominio público)

Debes conocer

En el siguiente enlace podrás ver un ejemplo de configuración VTP para una red como la de esta figura.

Configuración VTP

Autoevaluación

Pregunta

¿Qué afirmación es verdadera cuando VTP está configurado en una red que incorpora VLAN?

Respuestas

VTP sólo es compatible con el estándar 802.1Q.

Un switch configurado para VTP puede pertenecer a más de un dominio VTP.

El VTP comunica dinámicamente las adiciones, eliminaciones y modificaciones de la VLAN a todos los switch del mismo dominio VTP.

Las publicaciones VTP se transmiten por enlaces de acceso a otros switchs.

Retroalimentación

Falso, también lo es con ISL.

No es correcto, es una condición que un conmutador solo puede pertenecer a un dominio.

Sí, es la ventaja más importante de usar el protocolo VTP.

Incorrecto, las publicaciones se transmiten por los enlaces troncales.

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

5.3.- Tipos de mensajes VTP.

Cuando se instala el protocolo VTP en una red, cada puerto de cada conmutador publica en todo el dominio de administración las VLAN que conocen y los parámetros conocidos de estas. Gracias a esto, los elementos del dominio conocen todas las modificaciones que se producen.

Los mensajes que emiten los puertos son:

Creación y eliminación de VLAN.
Suspensión o activación de VLAN.
Cambio de nombre de VLAN.
Cambio de unidad máxima de transmisión de VLAN.

A su vez estos mensajes pueden ser de tres tipos:

Petición de aviso.
Aviso de configuración.
Resumen de configuración.

Ilustración de una botella con un mensaje. — David Lorenzo (CC BY-NC-SA)

Una petición de aviso es un mensaje que utilizan los conmutadores cliente para poder actualizar la configuración existente en su dominio. La respuesta que espera el conmutador debe venir del conmutador configurado como servidor.

El servidor envía un mensaje de configuración con todos los parámetros necesarios para la configuración VTP, entre los que se encuentra el asegurarse de que todos los conmutadores que forman parte del dominio estén configurados con la misma versión de configuración de VLAN. Para cumplir esto, el servidor envía mensajes en intervalos de tiempos relativamente pequeños aunque no haya habido cambios.

Los mensajes de resumen de configuración los envían los servidores de los dominios VTP generalmente cada cinco minutos.

Estos mensajes están compuestos principalmente de:

Número de revisión de configuración. Es un contador que se incrementa cada vez que se actualiza la configuración VTP. Si se resetea el conmutador este valor se pone en cero.
Identificación actualizada. Dirección IP del conmutador que incrementó por última vez el número de revisión de configuración.
Tiempo de la última actualización.

Cuando un switch recibe un mensaje de resumen de configuración, compara el nombre del dominio VTP con el suyo y:

Si es diferente, descarta el mensaje.
Si pertenece al mismo dominio, compara el número de revisión,
- Si es menor o igual que el suyo, descarta el mensaje,
- En caso contrario (mayor) envía un mensaje de petición de aviso para obtener una nueva configuración.

Autoevaluación

Pregunta

¿Qué pasaría si se incluyera un nuevo switch en una red con dominio VTP con un número de revisión de configuración superior al del servidor del dominio?

Respuestas

Este switch podría mandar ese número a los demás conmutadores y destruir la configuración VTP que tienen.

Esta situación no se puede dar.

El switch configurado como transparente mandaría un mensaje de error al servidor VTP.

El servidor VTP inicializaría el número de revisión de configuración a 0.

Retroalimentación

Exacto. Si se quiere integrar un switch a la red se tendrá que resetear antes.

Falso. Es una situación factible.

Incorrecto. El modo transparente impide enviar mensajes VTP.

No es correcto. Para inicializar el número es necesario resetearlo.

Solución

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)

Condiciones y términos de uso de los materiales

Materiales desarrollados inicialmente por el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte y actualizados por el profesorado de la Junta de Andalucía bajo licencia Creative Commons BY-NC-SA.

Antes de cualquier uso leer detenidamente el siguente Aviso legal

Historial de actualizaciones

Versión: 01.00.05	Fecha de actualización: 27/03/23
Actualización de materiales y correcciones menores.

Versión: 01.00.00	Fecha de actualización: 23/07/20
Versión inicial de los materiales.