Protección contra Bucles de Red

¿Qué es un bucle de red?

Los bucles de red también se conocen como bucles de conmutación de Capa 2 o bucles de puente, porque ocurren en la Capa 2. En términos simples, un bucle se produce cuando una red está cableada de tal manera que permite que el tráfico llegue a un destino por múltiples rutas. Aquí hay un ejemplo:

¿Por qué son un problema los bucles de red?

Por definición, el tráfico de difusión (broadcast) se envía a todos los puertos de un switch dentro de un dominio de capa 2, excepto al puerto por el que se recibió. Con un bucle de conmutación, el tráfico de difusión se transmite indefinidamente por el bucle, y cada paquete que entra en bucle se reenvía a todos los demás puertos del dominio. Esto genera una gran cantidad de tráfico de difusión innecesario en la red, lo cual puede afectar negativamente al resto del tráfico de red.

Tormentas de radiodifusión

Si no se controla, se puede producir una tormenta de difusión, en la que la cantidad de tramas puede llegar a colapsar la red. Una tormenta de difusión ocurre con mayor frecuencia debido a un bucle de conmutación, ya sea por un error en el cableado o por la falla de un protocolo que protege un bucle físico intencionado.

Cambio Rápido de Direcciones MAC (también conocido como MAC Address Thrashing)

Los bucles también pueden confundir la base de datos de direcciones MAC del switch. Si un bucle permite alcanzar un destino a través de dos puertos distintos (por ejemplo, el puerto 1 o el puerto 6), la tabla de direcciones MAC cambiará constantemente entre los dos (thrashing).

¿Cómo se forman los bucles de red?

Las redes modernas suelen ser complejas y estar distribuidas, por lo que puede ser difícil saber cómo están conectados los dispositivos. Esto puede dar lugar a bucles por errores humanos en el cableado. Pero los bucles físicos suelen añadirse deliberadamente porque, en realidad, son algo positivo: ofrecen redundancia. Los bucles físicos hacen que la red sea más resistente ante fallos de switches o puertos al proporcionar rutas alternativas. El truco está en proteger la red de las consecuencias negativas de los bucles.

¿Cómo proteger la red de bucles?

Allied Telesis AlliedWare Plus disponen de tres mecanismos diferentes para evitar los problemas asociados a los bucles:

1. Protección de bucle (limitación de thrash de direcciones MAC y LDF)
2. Control de tormentas
3. Protocolos que gestionan topologías (STP, EPSR y G.8032)

Protección de bucle (limitación de thrash de direcciones MAC y LDF)

La limitación de tráfico excesivo, también conocida como movimiento rápido de direcciones MAC, detecta los cambios rápidos en las entradas de la tabla de direcciones MAC que causa un bucle y toma medidas para abordar el problema. Es altamente configurable por el usuario: desde la tasa que indica la existencia de un bucle hasta la acción que debe tomar el switch.

Con la limitación de tráfico excesivo (thrash limiting), el switch solo detecta un bucle cuando ya se ha producido una tormenta, lo cual puede causar interrupciones en la red. Para evitar esto, AlliedWare Plus utiliza la detección de bucles junto con la limitación de tráfico excesivo. La detección de bucles envía paquetes especiales llamados Loop Detection Frame (LDF) por cada puerto y escucha para ver si ese puerto vuelve a recibir sus propios paquetes LDF. Si un puerto recibe nuevamente sus paquetes LDF, significa que existe un bucle. Puedes elegir que AlliedWare Plus desactive el puerto, desactive el enlace o te notifique enviando una alerta SNMP.

La detección de bucles puede identificar bucles antes de que ocurra una tormenta de red, evitando el riesgo y la molestia de una interrupción del tráfico.

Control de tormentas

Hay dos opciones para el control de tormentas en los switches AlliedWare Plus. Una opción permite limitar la cantidad de tráfico broadcast, multicast y de fallos en la búsqueda de destino que recibe cada puerto. El puerto simplemente descarta los paquetes que exceden el límite, evitando que una tormenta sobrecargue el puerto.

La otra opción es la Protección contra Tormentas de QoS (QoS Storm Protection), que también establece un límite en la tasa de tráfico recibida en cada puerto. Utiliza la potente suite de Calidad de Servicio (QoS) de los switches, lo que permite un mayor control. Deshabilita automáticamente el puerto o VLAN afectado, y genera entradas en el registro y traps SNMP, para que puedas identificar rápidamente el puerto afectado.

Protocolos para gestionar topologías

Los bucles físicos son útiles en las redes porque proporcionan redundancia, lo que hace que una red sea más resiliente en caso de que falle un dispositivo o un enlace. Si existen múltiples rutas posibles hacia cada destino, cuando un enlace falla, el tráfico simplemente puede redirigirse por otro camino.

Para aprovechar esto, es necesario utilizar un protocolo de capa 2 que gestione las rutas, bloqueando y desbloqueando puertos según sea necesario para crear una única ruta lógica en todo momento. AlliedWare Plus es compatible con varios de estos protocolos, tanto para topologías en anillo como para otras.·

Las topologías en anillo son populares en redes que requieren un alto nivel de resiliencia. AlliedWare Plus ofrece dos protocolos para proteger tu anillo contra bucles: el protocolo basado en estándares G.8032 Ethernet Ring Protection y nuestro propio Ethernet Protection Switching Ring (EPSR). Ambos pueden reaccionar ante cambios en la topología en tan solo 50 ms, por lo que los usuarios finales ni siquiera notan una falla en el enlace.

Otras topologías pueden protegerse con el popular Protocolo de Árbol de Expansión (STP). AlliedWare Plus es compatible con el protocolo STP original, el RSTP (Rapid STP) más rápido, y el MSTP (Multiple STP) para redes grandes. Estos protocolos utilizan tramas especiales, llamadas BPDUs, para verificar constantemente el estado de los enlaces y determinar las mejores rutas disponibles. Se puede agregar BPDU Guard para brindar protección adicional a los puertos de borde. RSTP está habilitado de forma predeterminada en todos los puertos del switch.

A través de todos estos mecanismos, Allied Telesis switches mantienen su red libre de bucles y tormentas sin comprometer el servicio ni la fiabilidad.