Funcionamiento de Enrutamiento Entre VLAN

Enrutamiento Entre VLAN
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Resumen

Este artículo describe las opciones para configurar el enrutamiento de la inter VLAN. ¡¡Empieza a aprender CCNA 200-301 gratis!!

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Módulo 4 del curso de Cisco CCNA 2, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 2 para guiarte del índice.

1. ¿Qué es Enrutamiento Entre VLAN?

Las VLAN se utilizan para segmentar las redes de switch de Capa 2 por diversas razones. Independientemente del motivo, los hosts de una VLAN no pueden comunicarse con los hosts de otra VLAN a menos que haya un router o un switch de capa 3 para proporcionar servicios de enrutamiento.

El Enrutamiento Entre VLAN (Inter-VLAN Routing) es el proceso de reenviar el tráfico de red de una VLAN a otra VLAN.

Hay tres opciones de Enrutamiento inter-VLAN:

  • Inter-VLAN Routing heredado – Esta es una solución antigua. No escala bien
  • Router-on-a-stick – Esta es una solución aceptable para una red pequeña y mediana.
  • Switch de capa 3 con interfaces virtuales (SVIs) : esta es la solución más escalable para organizaciones medianas y grandes.


2. Enrutamiento Inter-VLAN Heredado

La primera solución de enrutamiento inter-VLAN se basó en el uso de un router con múltiples interfaces Ethernet. Cada interfaz del router estaba conectada a un puerto del switch en diferentes VLAN. Las interfaces del router sirven como puertas de enlace predeterminada para los hosts locales en la subred de la VLAN.

Por ejemplo, consulta la topología donde R1 tiene dos interfaces conectadas al switch S1.

Enrutamiento Inter-VLAN Heredado

Enrutamiento Inter-VLAN Heredado

Nota en la tabla de direcciones MAC de ejemplo de S1 se rellena de la siguiente manera:

  • El puerto Fa0/1 está asignado a la VLAN 10 y está conectado a la interfaz R1 G0/0/0.
  • El puerto Fa0/11 está asignado a la VLAN 10 y está conectado a PC1.
  • El puerto Fa0/12 está asignado a la VLAN 20 y está conectado a la interfaz R1 G0/0/1.
  • El puerto Fa0/11 está asignado a la VLAN 20 y está conectado a PC2.

Tabla de direcciones MAC para S1

PuertoDirección MACVLAN
F0/1R1 G0/0/0 MAC10
F0/11PC1 MAC10
F0/12R1 G0/0/1 MAC20
F0/24PC2 MAC20

Cuando PC1 envía un paquete a PC2 en otra red, lo reenvía a su puerta de enlace predeterminada 192.168.10.1. R1 recibe el paquete en su interfaz G0/0/0 y examina la dirección de destino del paquete. R1 luego enruta el paquete hacia fuera de su interfaz G0/0/1 al puerto F0/12 en la VLAN 20 en S1. Finalmente, S1 reenvía la trama a PC2.

El enrutamiento entre VLAN heredado usando interfaces físicas funciona, pero tiene una limitación significativa. No es razonablemente escalable porque los routers tienen un número limitado de interfaces físicas. Requerir una interfaz física de router por VLAN agota rápidamente la capacidad de interfaz física de un router.

En nuestro ejemplo, R1 requería dos interfaces Ethernet separadas para enrutar entre la VLAN 10 y la VLAN 20. ¿Qué ocurre si hubiera seis (o más) VLAN para interconectar? Se necesitaría una interfaz separada para cada VLAN. Obviamente, esta solución no es escalable.

Nota: Este método de routing  inter-VLAN ya no se implementa en redes de switches y se incluye únicamente con fines explicativos.

3. Enrutamiento Inter-VLAN Router-on-a-Stick

El método de enrutamiento inter-VLAN ‘router-on-a-stick’ supera la limitación del método de enrutamiento inter-VLAN heredado. Solo requiere una interfaz Ethernet física para enrutar el tráfico entre varias VLAN de una red.

Una interfaz Ethernet del router Cisco IOS se configura como un troncal 802.1Q y se conecta a un puerto troncal en un switch de capa 2. Específicamente, la interfaz del router se configura mediante subinterfaces para identificar VLAN enrutables.

Las subinterfaces configuradas son interfaces virtuales basadas en software. Cada uno está asociado a una única interfaz Ethernet física. Estas subinterfaces se configuran en el software del router. Cada una se configura de forma independiente con sus propias direcciones IP y una asignación de VLAN. Las subinterfaces se configuran para subredes diferentes que corresponden a su asignación de VLAN. Esto facilita el enrutamiento lógico.

Cuando el tráfico etiquetado de VLAN entra en la interfaz del router, se reenvía a la subinterfaz de VLAN. Después de tomar una decisión de enrutamiento basada en la dirección de red IP de destino, el router determina la interfaz de salida del tráfico. Si la interfaz de salida está configurada como una subinterfaz 802.1q, las tramas de datos se etiquetan con la nueva VLAN y se envían de vuelta a la interfaz física.

Haga clic en Reproducir en la figura para ver una animación de la forma en que un router-on-a-stick desempeña su función de routing.

Demo router-on-a-stick

Demo router-on-a-stick

Como se ve en la animación, PC1 en la VLAN 10 se comunica con PC3 en la VLAN 30. El router R1 acepta el tráfico de unidifusión etiquetado en la VLAN 10 y lo enruta a la VLAN 30 mediante sus subinterfaces configuradas. El switch S2 elimina la etiqueta de la VLAN de la trama de unidifusión y reenvía la trama a PC3 en el puerto F0/23.

Nota: El método router-on-a-stick de inter-VLAN routing no escala mas allá de 50 VLANs.

4. Enrutamiento Inter-VLAN en Switch Capa 3

El método moderno para realizar inter-VLAN routing es utilizar switches de capa 3 e interfaces virtuales del switch (SVI). Una SVI es una interfaz virtual configurada en un switch de capa 3, como se muestra en la figura.

Nota: Un switch de capa 3 también se denomina switch multicapa ya que funciona en la capa 2 y la capa 3. Sin embargo, en este curso usamos el término switch de capa 3.

SVI es Switch de capa 3

SVI es Switch de capa 3

Los SVIs entre VLAN se crean de la misma manera que se configura la interfaz de VLAN de administración. El SVI se crea para una VLAN que existe en el switch. Aunque es virtual, el SVI realiza las mismas funciones para la VLAN que lo haría una interfaz de router. Específicamente, proporciona el procesamiento de Capa 3 para los paquetes que se envían hacia o desde todos los puertos de switch asociados con esa VLAN.

A continuación se presentan las ventajas del uso de switches de capa 3 para el enrutamiento inter-VLAN:

  • Es mucho más veloz que router-on-a-stick, porque todo el switching y el routing se realizan por hardware.
  • El routing no requiere enlaces externos del switch al router para el enrutamiento.
  • No se limitan a un solo enlace porque los EtherChannels de Capa 2 pueden ser usados como enlaces troncales entre los switches para aumentar el ancho de banda.
  • La latencia es mucho más baja, dado que los datos no necesitan salir del switch para ser enrutados a una red diferente.
  • Se implementan con mayor frecuencia en una LAN de campus que en routers.

La única desventaja es que los switches de capa 3 son más caros.

Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.

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