Conceptos Esenciales de Redes: VTP Pruning, Protocolo STP y Enrutamiento Inter-VLAN

Protocolos de Switching y Enrutamiento

¿Qué es la Depuración VTP (VTP Pruning)?

La depuración del VTP evita la saturación innecesaria de información de broadcast desde una VLAN a través de todos los enlaces troncales en un dominio de VTP.

La depuración del VTP permite que los switches negocien qué VLAN están asignadas a puertos en otros extremos de un enlace troncal y, consecuentemente, depuren aquellas que no están asignadas a puertos en el switch remoto. Por ejemplo, el pruning puede impedir que la VLAN 10 envíe tráfico por el enlace troncal, malgastando ancho de banda.

Función del Protocolo de Árbol de Expansión (STP - Spanning Tree Protocol)

STP es un protocolo de administración de enlaces de la Capa 2 usado para mantener la red libre de bucles.

• STP asegura que exista solo una ruta lógica entre todos los destinos de la red, al bloquear intencionadamente las rutas redundantes que puedan ocasionar un bucle.
• Las rutas físicas aún existen para proporcionar redundancia, pero se deshabilitan para evitar que se generen bucles.
• Si la ruta principal falla, STP vuelve a calcular las rutas y desbloquea los puertos necesarios para permitir que la ruta redundante se active.

STP utiliza las tramas de Unidad de Datos del Protocolo de Puentes (BPDU) para evitar bucles.

Pasos del Algoritmo STP

1. Elección del Puente Raíz (*Root Bridge*): Se selecciona un único switch como puente raíz, que será utilizado como punto de referencia para todos los cálculos de rutas.
2. Selección del Puerto Raíz (*Root Port*): En los puentes no raíz, se selecciona el puerto raíz. El puerto raíz es la ruta de menor coste para ir desde un switch al puente raíz.
3. Selección del Puerto Designado (*Designated Port*): En cada segmento, se selecciona el puerto designado. Son los puertos que pueden enviar tráfico a la red, pero que no son puertos raíz.
4. Selección de Puertos No Designados (*Non-Designated Ports*): Puertos configurados en estado de bloqueo para evitar los bucles.

Estados de los Puertos de un Switch Operando con STP

Bloqueo (*Blocking*)

Es un puerto no designado. No se reenvían tramas de datos; solo se escuchan las BPDUs.

Escucha (*Listening*)

Estado de transición en el que puede enviar y recibir BPDUs para determinar la topología activa. No intercambia tramas con datos de usuario. Durante este estado, el switch escoge el puente raíz y los roles de los puertos (raíz, designado y no designado).

Aprendizaje (*Learning*)

Estado de transición en el que puede rellenar su tabla de direcciones MAC con todas aquellas que escucha a través de los puertos, pero aún no reenvía tramas de datos de usuario.

Envío (*Forwarding*)

Estado que tienen los puertos raíz y designados. Reenvían tramas de datos de usuario, BPDUs y aprenden las direcciones MAC.

Desconectado (*Disabled*)

Estado de los puertos no habilitados. No reenvían tramas y no escuchan las BPDUs.

Tecnología Cisco PortFast

Cuando un puerto de switch configurado con PortFast se establece como puerto de acceso, sufre una transición inmediata del estado de bloqueo al estado de envío, saltándose los pasos típicos de escucha y aprendizaje.

Métodos de Enrutamiento entre VLAN

1. Enrutamiento entre VLAN Tradicional

Se utiliza un router con múltiples interfaces físicas (una por cada VLAN). El enrutamiento se realiza mediante la conexión de diferentes interfaces físicas del router a diferentes puertos físicos del switch.

• Los puertos del switch se conectan al router en modo de acceso.
• Cada interfaz del switch está asignada a una VLAN estática diferente.
• Cada interfaz del router está configurada con una dirección IP de la subred asociada con la VLAN conectada a esta.

2. Enrutamiento entre VLAN "Router-on-a-stick"

"Router-on-a-stick" es un tipo de configuración de router en la cual una interfaz física única enruta el tráfico entre múltiples VLAN en una red.

• La única interfaz física del router está conectada a un puerto del switch configurado en modo de enlace troncal (*trunk*).
• En el router se crean tantas subinterfaces como VLAN.
• Las subinterfaces son interfaces virtuales múltiples, asociadas a una interfaz física.
• A cada subinterfaz se le asigna una dirección IP específica a la subred de la cual será parte y se configura para manejar tramas con etiqueta de la VLAN con la cual interactuará la interfaz.

3. Enrutamiento entre VLAN Basado en un Switch Multicapa

Los switches multicapa pueden realizar funciones de Capa 3, lo que reemplaza la necesidad de utilizar routers dedicados para realizar el enrutamiento básico en una red.