VLAN

Topología de “red de área local virtual” (VLAN) en un edificio de tres plantas.

Una VLAN, acrónimo de virtual LAN (Red de área local virtual), es un método para crear redes lógicas independientes dentro de una misma red física.[1] Varias VLAN pueden coexistir en un único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir el tamaño del dominio de difusión y ayudan en la administración de la red, separando segmentos lógicos de una red de área local (los departamentos de una empresa, por ejemplo) que no deberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían hacerlo a través de un enrutador o un conmutador de capa 3 y 4).

Una VLAN consiste en dos o más redes de computadoras que se comportan como si estuviesen conectados al mismo conmutador, aunque se encuentren físicamente conectados a diferentes segmentos de una red de área local ( LAN). Los administradores de red configuran las VLAN mediante software en lugar de hardware, lo que las hace extremadamente fuertes.

Historia

A principios de la década de 1980, Ethernet era una tecnología consolidada que ofrecía una velocidad de 10 Mbps, mucho mayor que gran parte de las alternativas de la época. Las redes Ethernet tenían una topología en bus, donde el medio físico de transmisión ( cable coaxial) era compartido. Ethernet era, por lo tanto, una red de difusión y como tal cuando dos estaciones transmiten simultáneamente se producen colisiones y se desperdicia ancho de banda en transmisiones fallidas.

El diseño de Ethernet no ofrecía escalabilidad, es decir, al aumentar el tamaño de la red disminuyen sus prestaciones o el costo se hace inasumible. CSMA/CD, el protocolo que controla el acceso al medio compartido en Ethernet, impone de por sí limitaciones en cuanto al ancho de banda máximo y a la máxima distancia entre dos estaciones. Conectar múltiples redes Ethernet era por aquel entonces complicado, y aunque se podía utilizar un router para la interconexión, estos eran caros y requería un mayor tiempo de procesado por paquete grande, aumentando el retardo.

Para solucionar estos problemas, primero W. Kempf inventó el bridge (puente), dispositivo software para interconectar dos LANs. En 1990 Kalpana desarrolló el switch Ethernet, puente multipuerto implementado en hardware, dispositivo de conmutación de tramas de nivel 2. Usar switches para interconectar redes Ethernet permite separar dominios de colisión, aumentando la eficiencia y la escalabilidad de la red. Una red tolerante a fallos y con un nivel alto de disponibilidad requiere que se usen topologías redundantes: enlaces múltiples entre switches y equipos redundantes. De esta manera, ante un fallo en un único punto es posible recuperar de forma automática y rápida el servicio. Este diseño redundante requiere la habilitación del protocolo spanning tree (STP) para asegurarse de que solo haya activo un camino lógico para ir de un nodo a otro y evitar así el fenómeno conocido como tormentas broadcast. El principal inconveniente de esta topología lógica de la red es que los switches centrales se convierten en cuellos de botella, pues la mayor parte del tráfico circula a través de ellos.

Sincoskie consiguió aliviar la sobrecarga de los switches inventando LAN virtuales al añadir una etiqueta a las tramas Ethernet con la que se diferencia el tráfico. Al definir varias LAN virtuales cada una de ellas tendrá su propio spanning tree y se podrá asignar los distintos puertos de un switch a cada una de las VLAN. Para unir VLAN que están definidas en varios switches se puede crear un enlace especial llamado trunk, por el que fluye tráfico de varias VLAN. Los switches sabrán a qué VLAN pertenece cada trama observando la etiqueta VLAN (definida en la norma IEEE 802.1Q). Aunque hoy en día el uso de LAN virtuales es generalizado en las redes Ethernet modernas, usarlas para el propósito original puede ser un tanto extraño, ya que lo habitual es utilizarlas para separar dominios de difusión ( hosts que pueden ser alcanzados por una trama broadcast).

IEEE 802.1aq-2012 - Shortest Path Bridging ofrece mucha más escalabilidad a hasta 16 millones comparado con el límite de 4096 de las VLAN.

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