Puentes (Bridges)
Los puentes (bridges) son dispositivos que permiten interconectar varias redes o segmentos LAN que utilicen el mismo Protocolo o similares. Trabaja en la capa de enlace de datos en el modelo OSI o en la de acceso a la red de TCP/IP.
Ejemplo: Los puentes son capaces de realizar pequeñas conversiones de tramas MAC entre una red Ethernet y otra inalámbrica, o Ethernet y FDDI (redes de fibra óptica), Ethernet y Ethernet, etc.
El puente es un elemento que, sin necesidad de ser configurado, tiene cierta capacidad de control. Puede aceptar y enviar las tramas que recibe en función del contenido de estas, en concreto, de la dirección MAC de destino.
Un bridge tiene su propia dirección MAC y contiene tablas en las que relaciona las direcciones MAC y los equipos que tiene conectados. Cuando una trama llega al bridge, este verifica la dirección MAC de destino y su decisión final puede ser una de las siguientes:
- Si el Nodo de destino está situado en el mismo segmento, la trama jamás traspasará el bridge y, por lo tanto, no irá a otros segmentos. Este mecanismo se conoce como filtrado.
- Si el Nodo de destino está en otro segmento, el bridge envía la trama al segmento correspondiente.
- Si el bridge desconoce la dirección de destino, envía la trama a todos los segmentos exceptuando aquel del que procede.
Análisis de su influencia en los dominios de colisión y de Broadcast
Los puentes aumentan la cantidad de dominios de colisión, ya que separan la red pero no agregan dominios de Broadcast.
Un puente simple normalmente solo tiene dos puertos, por lo que divide un dominio de colisión en dos partes. Las colisiones no se propagan a través de los puertos, lo que hace que los dominios de colisión se encuentren separados.
Las direcciones que toma el puente están basadas en direccionamiento MAC, por lo que no afecta al direccionamiento lógico.
Dominios de colisión en un puente
Enumeración de distintos usos
El bridge o puente nació principalmente por la necesidad de encontrar un método para solucionar el exceso de colisiones en las redes.
Aunque actualmente existen algunas razones más para utilizar puentes:
- Mejorar el rendimiento. Al segmentar la red, los segmentos disponen de mayor ancho de banda por Nodo y menor tráfico en la red.
- Geográficas. Varios segmentos que estén distantes pueden interconectarse mediante puentes.
- Seguridad. Limita el tráfico al segmento en el que trabajan los nodos, y solo salen o entran tramas de forma controlada.
- Mayor tolerancia a errores. Si se congestiona un segmento, solo quedará afectado ese segmento.
Ejemplificación de puentes interconectando redes 802.x iguales y/o distintas
El estándar IEEE 802 se creó en 1980 con el objetivo de conseguir un modelo que permitiese una interconexión fiable entre los ordenadores y dispositivos de red de la mayoría de fabricantes.
El Protocolo 802 está dividido dependiendo de las funciones necesarias para que funcionen las LAN. Cada una de estas divisiones se identifica por un número, 802.x. Los más conocidos y utilizados son 802.3 (Ethernet), 802.11 (Wi-Fi) o 802.15 (Bluetooth).
En este ejemplo se observan dos segmentos LAN con cinco nodos cada uno separados por un puente. Cada uno de los segmentos emplea el estándar 802.3.
Si uno de los nodos del segmento 1 o 2 envía una trama a uno o varios nodos pertenecientes a su segmento, el puente verifica a qué direcciones está destinada y, a continuación, las vuelve a retransmitir en el mismo segmento.
Dos switches interconectados por medio de un puente
Importante! Solo si el puente verifica correctamente una dirección de destino en el otro segmento atravesarán el puente las tramas.
En el siguiente ejemplo se utiliza el estándar 802.5 (token ring) como técnica de acceso al segmento siguiente al puente. A partir de entonces, hay conectados varios switches que utilizan el estándar 802.3 y puntos de acceso inalámbrico que emplean el 802.11.
Estándares 802.5, 802.3 y 802.11
Caracterización de un puente transparente y descripción del Protocolo spanníng tree
Los puentes transparentes son puentes que no necesitan ninguna configuración para funcionar. Determinan el envío de tramas en función de los sucesos que observan en cada uno de sus puertos.
Funcionamiento de un puente transparente
- A genera una trama con destino a B que el puente recibe por Alfa
- El puente busca a B en la table de direcciones de alfa, si le encuentra descarta la trama, sin no la reenvía por Beta.
- El puente incluye A en su lista de direcciones de la interfaz Alfa.
- Cuando B envía una trama de respuesta el puente le incluirá en la lista de la interfaz Beta
- Las tablas solo se actualizan con direcciones de origen. Si una estación nunca emite una trama (o no pone la dirección de origen) su dirección no estará en las tablas.
Ejemplo de un puente transparente
| Suceso | Acción | Lista del puerto 1 | Lista del puerto 2 | Lista del puerto 3 |
| Arranca el puente | – |
– |
– | – |
| A envía a B | Envía por puerto 2 y 3 | A | – | – |
| B envía a A | – | A y B | – | – |
| F envía Broadcast | Envía por puerto 1 y 2 | A y B | – | F |
| E envía a B | Envía por puerto 1 | A y B | – | E y F |
| E envía a D | Envía por puerto 1 y 3 | A y B | – | E y F |
| C envía a F | Envía por puerto 3 | A y B | C | E y F |
Recordemos! Los puentes transparentes no necesitan ninguna configuración para funcionar. Determinan el envío de tramas en función de los sucesos que observan en cada uno de sus puertos.
El funcionamiento de un puente transparente se basa en una lista de direcciones MAC asociadas a cada uno de sus puertos. Cada vez que observa una trama por algún puerto, mira la dirección MAC de origen de la trama y si dispone de ella. Si no la conoce, la anota en su lista de direcciones MAC y ahora ya sabe que el hostestá en el dominio.
En función de la MAC de destino:
- Si se trata de un envío de Broadcast se reenviará la trama por todos los puertos, excepto por el que la recibió.
- Si va hacia una dirección MAC en concreto y la conoce, se reenvía solo por el puerto correspondiente. Si no dispone de ella, la trama es enviada por todos los puertos menos por el que procede.
El Protocolo Spanning Tree (STP) consiste en un Protocolo estandarizado como IEEE 802.ID de la capa de enlace de datos del modelo OSI que tiene por objeto gestionar la presencia de bucles en topologías de red.
Tanto bridges como switches pueden ser conectados en una red en forma de bucle, pero hay una regla que determina que solo puede existir un camino entre dos puntos de la red, ya que si no se cumple esta regla se formará un bucle en la red que producirá los siguientes problemas:
- Tormentas o inundaciones de Broadcast o
- Múltiples copias de tramas.
- Inestabilidad o inconsistencia de tablas de direcciones MAC.
- Reducción considerable del tráfico y ancho de banda por usuario.
- Congestiones y caídas de la red.
Recordemos! Solo puede existir un camino entre dos puntos de la red y si no se cumple esta regla se formará un bucle en la red que provocará problemas.
Este estándar está basado en el algoritmo de árbol de expansión. A cada puente se le asigna un identificador único, que consiste en una combinación de su dirección MAC y el nivel de prioridad y cada puerto del puente es identificado también de forma única.
A partir de ahí, spannlng tree crea una topología lógica en la que cada Nodo se considera a sí mismo como el Nodo raíz de la red y forma una estructura de árbol que le indica el camino que debe seguir para llegar a cada uno de los demás nodos.
Los mensajes BPDU son intercambiados por los puentes para establecer una estructura de árbol adecuada y permiten al puente que lo recibe:
- Seleccionar un solo puente como raíz.
- Determinar el puerto para una menor trayectoria.
- Seleccionar los puentes que van a intervenir en la comunicación.
- Indicar en las tramas que solo se transmitan a través de los puertos incluidos en la comunicación.
Caracterización de un puente remoto
Los puentes remotos se utilizan para interconectar dos o más LAN distantes por medio de enlaces punto a punto y así funcionar como una única LAN.
El mecanismo de funcionamiento es el mismo que para los puentes transparentes y también utiliza el Protocolo spanning tree para representar topológi- camente los puentes como el enlace punto a punto.
Tres redes LAN interconectadas por medio de cuatro puentes
Importante! Para ello se deben utilizar dos puentes remotos, uno conectado a cada LAN y estos conectados entre sí.
