puente de red

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 interconexión de red . ^{[ 1 ]} La interconexión es distinta del enrutamiento . El enrutamiento permite que múltiples redes se comuniquen de forma independiente y, sin embargo, permanezcan separadas, mientras que la interconexión conecta dos redes separadas como si fueran una sola red. ^{[ 2 ]} En el modelo OSI , la interconexión se realiza en la capa de enlace de datos (capa 2). ^{[ 3 ]} Si uno o más segmentos de la red interconectada 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 ]}

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 añaden 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, inundándola a todos los segmentos excepto al de origen. Mediante estas tramas inundadas, un host de la red de destino responderá y se creará una entrada en la 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 asocian al segmento correcto al que enviar la trama. ^{[ 6 ]} Digital Equipment Corporation (DEC) desarrolló originalmente la tecnología en 1983 ^{[ 7 ]} e introdujo el LANBridge 100, que la implementaba, en 1986. ^{[ 8 ]}

En el contexto de un puente de dos puertos, la base de información de reenvío puede considerarse una base de datos de filtrado. El puente lee la dirección de destino de una trama y decide si la reenvía o la filtra. Si el puente determina que el host de destino se encuentra 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 operar en dispositivos con más de dos puertos. Por ejemplo, consideremos un puente conectado a tres hosts: A, B y C. El puente tiene tres puertos: A está conectado al puerto 1, B al puerto 2 y C al puerto 3. 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. Al examinar la dirección de destino de la trama, no la encuentra en su tabla de reenvío, por lo que la reenvía 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, ya que 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 ven afectados por la respuesta. Ahora es posible la comunicación bidireccional entre A y B sin saturar la red. 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, ya que ya lo ha hecho.

El puenteo se denomina transparente cuando el formato de trama y su direccionamiento no se modifican sustancialmente. El puenteo no transparente es necesario, sobre todo, cuando los esquemas de direccionamiento de trama en ambos extremos del puenteo no son compatibles entre sí, por ejemplo, entre ARCNET con direccionamiento local y Ethernet con direcciones MAC IEEE , lo que requiere traducción. Sin embargo, lo más habitual es que estas redes incompatibles se enruten entre sí, en lugar de conectarse mediante puenteo.

Un puente simple conecta dos segmentos de red, generalmente operando de forma transparente y decidiendo, trama a trama, si reenviar o no de una red a la otra. Normalmente 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 compensan los retardos 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 necesarias para cruzar el puente. Además, los puentes reducen las colisiones al crear un dominio de colisión independiente a cada lado del puente.

Un puente multipuerto conecta varias redes y opera de forma transparente para decidir, trama a trama, si reenvía el tráfico. Además, debe decidir a dónde reenviarlo. Al igual que un puente simple, un puente multipuerto suele utilizar la operación de almacenamiento y reenvío. La función de puente multipuerto sirve de base para los conmutadores de red .

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. A continuación, el conmutador reenvía la trama a la interfaz encontrada en la CAM según la dirección MAC de destino de la trama. Si la dirección de destino es desconocida, el conmutador envía la trama a través de todas las interfaces (excepto la de entrada). Este comportamiento se denomina inundación unicast .

Una vez que un puente aprende las direcciones de sus nodos conectados, reenvía tramas de la capa de enlace de datos utilizando un método de reenvío de capa 2. Existen cuatro métodos de reenvío que un puente puede utilizar, de los cuales del segundo al cuarto resultaron ser métodos que mejoran el rendimiento cuando se utilizan en conmutadores con el mismo ancho de banda de puertos de entrada y salida:

1. Almacenamiento y reenvío : el conmutador almacena en búfer y verifica cada trama antes de reenviarla; una trama se recibe en su totalidad antes de ser reenviada.
2. Reenvío : el conmutador comienza a reenviar la trama una vez recibida su dirección de destino. Este método no incluye comprobación de errores. Si el puerto de salida está ocupado, el conmutador recurre al modo de almacenamiento y reenvío. Asimismo, cuando el puerto de salida transmite datos a mayor velocidad que el de entrada, se suele utilizar el modo de almacenamiento y reenvío.
3. Sin fragmentación : un método que busca conservar las ventajas de almacenar y reenviar, además de permitir la transmisión directa. Este método verifica los primeros 64 bytes de la trama, donde se almacena la información de direccionamiento . Según las especificaciones de Ethernet, las colisiones deben detectarse durante los primeros 64 bytes de la trama, por lo que las transmisiones de tramas que se interrumpan debido a una colisión no se reenviarán. La verificación de errores de los datos reales del paquete queda a cargo del dispositivo final.
4. Conmutación adaptativa : un método para seleccionar automáticamente entre los otros tres modos. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Si los puentes de red se conectan de forma que forman rutas redundantes o bucles de malla, las tramas de difusión circulan indefinidamente por la red, paralizándola. Esta situación debe mitigarse mediante un protocolo de árbol de expansión o un algoritmo de reenvío más inteligente como el de puenteo de ruta más corta (TRILL) .

Un protocolo de árbol de expansión es un algoritmo distribuido que organiza los puertos activos de manera que formen un árbol de expansión , donde solo existe una ruta utilizable entre dos nodos cualesquiera.

El protocolo 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 multipath . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} Es una propuesta de reemplazo para el Protocolo Spanning Tree , que bloquea cualquier ruta redundante que pudiera resultar en un bucle de conmutación . SPB permite que todas las rutas estén activas con múltiples rutas de igual costo. SPB también aumenta el número de VLAN permitidas en una red de capa 2. ^{[ 14 ]}

TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) es el sucesor del Spanning Tree Protocol, ambos creados por la misma persona, Radia Perlman . El catalizador de TRILL fue un evento en el Beth Israel Deaconess Medical Center 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 ]} que en 2005 ^{[ 19 ]} rechazó lo que llegó a conocerse como TRILL, y en los años 2006 a 2012 ^{[ 20 ]} ideó una variación incompatible conocida como Shortest Path Bridging.

• Conexión de audio y vídeo  : especificaciones para la transmisión sincronizada de baja latencia.
• IEEE 802.1D  – Estándar que incluye puenteo, protocolo Spanning Tree y otros.
• IEEE 802.1Q  – Estándar de red IEEE compatible con VLAN
• IEEE 802.1ah-2008  – Estándar para la interconexión a través de la red de un proveedorPáginas que muestran breves descripciones de destinos de redireccionamiento
• Modo promiscuo  : modo del controlador de interfaz de red que intercepta mensajes destinados a otros usuarios.