INTRODUCCIÓN

La redundancia de red es clave para mantener la confiabilidad de la red. Varios enlaces físicos entre dispositivos proporcionan rutas redundantes. De esta forma, la red puede continuar funcionando si falló un único enlace o puerto. Los enlaces redundantes también pueden compartir la carga de tráfico y aumentar la capacidad. Se deben administrar varias rutas para que no se produzcan bucles en la capa 2. Se eligen las mejores rutas, y se cuenta con una ruta alternativa de inmediato en caso de que falle una ruta principal. Los protocolos de árbol de expansión se utilizan para administrar la redundancia de capa 2.

DESARROLLO

Los dispositivos redundantes, como los routers o los switches multicapa, proporcionan la capacidad de que un cliente utilice un gateway predeterminado alternativo en caso de que falle el gateway predeterminado principal. Es posible que ahora un cliente posea varias rutas a más de un gateway predeterminado posible. Los protocolos de redundancia de primer salto se utilizan para administrar la forma en que se asigna un gateway predeterminado a un cliente y permitir el uso de un gateway predeterminado alternativo en caso de que falle el principal. Una tormenta de difusión se produce cuando existen tantas tramas de difusión atrapadas en un bucle de Capa 2, que se consume todo el ancho de banda disponible. Como consecuencia, no hay ancho de banda disponible para el tráfico legítimo y la red deja de estar disponible para la comunicación de datos. Esto es una denegación de servicio eficaz.La tormenta de difusión es inevitable en una red con bucles. A medida que más dispositivos envían difusiones a través de la red, más tráfico se concentra en el bucle, lo que consume recursos. Finalmente, se crea una tormenta de difusión que hace fallar la red.
La redundancia aumenta la disponibilidad de la topología de red al proteger la red de un único punto de falla, como un cable de red o switch que fallan. Cuando se introduce la redundancia física en un diseño, se producen bucles y se duplican las tramas. Esto trae consecuencias graves para las redes conmutadas. El protocolo de árbol de expansión fue desarrollado para enfrentar estos inconvenientes. STP asegura que exista sólo una ruta lógica entre todos los destinos de la red, al realizar un bloqueo de forma intencional a aquellas rutas redundantes que puedan ocasionar un bucle. Se considera que un puerto está bloqueado cuando no se permite que entren o salgan datos de usuario por ese puerto. Esto no incluye las tramas de unidad de datos de protocolo puente utilizadas por STP para evitar bucles. El bloqueo de las rutas redundantes es fundamental para evitar bucles en la red. Las rutas físicas aún existen para proporcionar la redundancia, pero las mismas se deshabilitan para evitar que se generen bucles. Si alguna vez la ruta es necesaria para compensar la falla de un cable de red o de un switch, STP vuelve a calcular las rutas y desbloquea los puertos necesarios para permitir que la ruta redundante se active.  A medida que se introducen tecnologías Ethernet más modernas y veloces en el mercado, es posible que se modifiquen los valores de costo de ruta para admitir las distintas velocidades disponibles. Los números no lineales de la tabla incluyen algunas mejoras del antiguo estándar Ethernet.  
El switch asigna la dirección de origen al puerto en que se recibió una trama en caso de no conocer la dirección. La configuración inicial del switch se almacena en la NVRAM. Redes Ethernet 802.3
Unicast: un emisor y un receptor
Broadcast: un emisor a todos las otras direcciones
Multicast: un emiso a un grupo de direcciones.
Latencia de red: Es el proceso físico que comienza cuando la NIC coloca pulsos de voltaje en el cable, posteriormente la señal se propaga a través del cable, luego la señal atraviesa un dispositivo de red y finalmente la NIC del dispositivo de destino interpreta los pulsos. Los dispositivos de las capas OSI más altos también pueden aumentar la latencia de red. es decir, mientras mejor sea el equipamiento mayor será la latencia; ejemploel trabajo que realiza un hub es menor ya que éste solamente envía, mientras que un switch procesa la dirección MAC y más complejo es el proceso si lo realiza un router ya que trabaja con direcciones IP, por lo tanto, demora más tiempo. Una trama es válida cuando posee 64 byte. La Conmutación Simétrica asigna a cada puerto del switch el mismo ancho de banda, en cambio la Conmutación Asimétrica, asigna el mayor ancho de banda al puerto del servidor.
El búfer de memoria basado en puerto se explica de la siguiente manera: las tramas se almacenan en colas conectadas a puertos de entradas específicas y el búfer de memoria compartida deposita todas las tramas en un búfer de memoria común que comparten todos los puertos del switch. El Cargador de Arranque de un switch puede ser de utilidad en la recuperación en caso de un colapso del sistema operativo, además proporciona acceso al switch, a los archivos almacenados en flash y utiliza la línea de comandos del cargador de arranque para las operaciones de recuperación.  STP envía tramas BPDU para la comunicación entre los switches. Se elige un switch como puente raíz para cada instancia de árbol de expansión. Los administradores pueden controlar esta elección cambiando la prioridad del puente. Los puentes raíz se pueden configurar para habilitar el balanceo de carga del árbol de expansión por VLAN o por grupo de VLAN, según el protocolo de árbol de expansión que se utilice. Después, STP asigna una función de puerto a cada puerto participante mediante un costo de ruta. El costo de la ruta es igual a la suma de todos los costos de puerto a lo largo de la ruta hacia el puente raíz. Se asigna un costo de puerto automáticamente a cada puerto. Sin embargo, también se puede configurar de forma manual. Las rutas con el costo más bajo se convierten en las preferidas, y el resto de las rutas redundantes se bloquean.
 

CONCLUSIÓN

  Los protocolos de redundancia de primer salto, como HSRP, VRRP y GLBP, proporcionan gateways predeterminados alternativos a los hosts en un entorno de router redundante o conmutado multicapa. Varios routers comparten una dirección IP y una dirección MAC virtuales que se utilizan como gateway predeterminado en un cliente. Esto asegura que los hosts mantengan la conectividad en caso de falla de un dispositivo que funciona como gateway predeterminado para una VLAN o un grupo de VLAN. Cuando se utiliza HSRP o VRRP, un router está en estado activo o de reenvío para un grupo en particular, mientras que los demás están en modo de reserva. GLBP permite el uso simultáneo de varios gateways, además de proporcionar la conmutación por falla automática. Los problemas que pueden surgir de una red de capa 2 redundante incluyen las tormentas de difusión, la inestabilidad de la base de datos MAC y la duplicación de tramas unidifusión. STP es un protocolo de capa 2 que asegura que exista solo una ruta lógica entre todos los destinos en la red mediante el bloqueo intencional de las rutas redundantes que pueden provocar un bucle.