Los puentes son dispositivos electrónicos que conectan dos segmentos LAN. Sin emhargo a diferencia de los repetidores, los puentes manejan cuadros completos y usan la misma interfaz de red que las computadoras convencionales.
El puente escucha el tráfico de cada segmento en modo promiscuo. Cuando recibe un cuadro de un segmento, el puente comprueba que haya llegado intacto por ejemplo, que no hubo interferencia eléctrica en la LAN durante la transmisión y reenvía una copia al otro segmento de ser necesario.
Así dos segmentos LAN conectados mediante un puente se comportan como una sola LAN. Una computadora conectada a cualquiera de los segmentos puede enviar cuadros a las demás computadoras de los dos segmentos.
Debido a que cada segmento reconoce conexiones de red normales y utiliza el formato de cuadro normal, las computadoras no saben si están conectadas a una LAN o a una LAN en puente. En la figura ilustra el concepto.
La función más valiosa del Puente es el filtrado de cuadros:El puente no reenvía el cuadro a menos que sea necesario.
En particular. si una computadora conectada a un segmento envía un cuadro a otra del mismo segmento, el puente no necesita reenviar una copia del cuadro a otro segmento.
Por supuesto si la LAN reconoce difusión o multitransrnisión, el puente debe reenviar copias de los cuadros de difusión o multitransmisión para lograr que la LAN extendida opere como una única red grande. Para determinar si debe reenviarse un cuadro, el puente usa la dirección física de la cabecera del cuadro; sabe la ubicación de todas las computadoras conectadas a las LAN que conecta.
Al llegar un cuadro por uno de los segmentos el puente extrae y revisa la dirección destino; si la computadora destino se conecta al segmento por el que llegó el cuadro, el destino y puente reciben la misma transmisión; el puente descarta el cuadro sin reenviar la copia.Si el destino no está en el segmento en el que llegó el cuadro, el puente envía una copia del cuadro al otro segmento.
¿Cómo conoce el puente las computadoras que están conectadas a los segmentos? Casi todos los puentes se llaman adaptables o inteligentes porque aprenden automáticamente la localización de las computadoras: escuchan en modo promiscuo los segmentos a los que están conectados y forman una lista de las computadoras conectadas a ellos.
Al llegar un cuadro, cada puente hace dos cálculos:
1. Extrae la dirección fuente de la cabecera del cuadro y suma la dirección a su lista de computadoras conectadas al segmento.
2. Extrae la dirección destino del cuadro y la usa para determinar si debe reenviarlo.
Por lo tanto, todos los puentes conectados a un segmento aprenden que hay una computadora tan pronto como ésta transmite un cuadro.
Una vez que han enviado cuadros todas las computadoras conectadas a una LAN en puente, los puentes que conectan los segmentos aprenden la localización de las computadoras y usan la información para filtrar los cuadros.
Como resultado, el comportamiento de una red en puente que ha estado operativa durante mucho tiempo restringe los cuadros a la menor cantidad de segmentos necesarios.
Al arrancar por primera vez el puente no sabe qué computadoras están conectadas a los segmentos de LAN. Por lo tanto, reenviará los cuadros destinados a una computadora hasta que determine su ubicación.
Un sistema de cómputo que incluye software de red por lo normal emite al menos un cuadro al momento de arranque. Es más, la comunicación de las computadoras generalmente es bidireccional: las computadoras que reciben un cuadro suelen enviar una respuesta; así los puentes aprenden pronto las ubicaciones.
El principio de propagación hace más que resumir el comportamiento de los puentes: da la base para la planeación de las redes en puente. Para entender la influencia del diseño en la restricción de la propagación, hay que saber otro hecho: el hardware de puente se diseña para emitir la comunicación simultánea en segmentos distintos.
Por lo tanto, el concepto clave en el que se sustenta el diseño de las redes en puente es el paralelismo: una vez que los puentes aprenden las localidades de todas las computadoras, puede ocurrir la comunicación simultánea en todos los segmentos.
Debido a que los puentes se conectan a las LAN de la misma manera que las computadoras, la manera más sencilla de extender una LAN en puente a una distancia grande se sirve de una técnica que ya describimos.
Se usa fibra óptica y un par de módems de fibra para extender una de las conexiones entre el puente y uno de los segmentos de LAN, lo que permite que el segmento este ubicado lejos del puente. En la figura se ilustra el uso de módems de fibra para hacer un puente entre segmentos de LAN de dos edificios.
El uso de puentes en tales situaciones presenta tres ventajas importantes:
1. Debido a que sólo se requiere una conexión de fibra, esta solución es menos costosa que las conexiones de fibra para todas las computadoras.
2. Ya que la conexión entre los edificios se conecta al puente, pueden agregarse o quitarse computadoras de los segmentos sin alterar el alambrado entre los edificios.
3. Dado que los puentes permiten la comunicación simultánea en ambos segmentos, utilizarlos en lugar de repetidores significa que la comunicación entre las computadoras de un edificio no afectala comunicación entre las del otro.
¿Cómo puede abarcar grandes distancias una red en puente? Hay dos métodos comunes, cada uno comprende una conexión punto a punto de larga distancia y hardware especial de puente.
El primero usa una línea serial arrendada como medio de comunicación de los sitios
El segundo un canal de satélite arrendado.
El uso de líneas seriales es mas común debido a su menor costo. Sin embargo, las conexiones satelitales son interesantes porque permiten la comunicación sobre distancias arbitrarias. En la figura ilustra el empleo de una conexión satelital.
La razón de filtrar en ambos sitios es la restricción de ancho de banda. A diferencia de la conexión de fibra óptica entre edificios, las LAN en puente conectadas mediante circuitos arrendados con frecuencia usan conexiones de bajo ancho de banda para ahorrar costos.
En consecuencia, el canal satelital para puentes característico opera a una capacidad mucho menor que los segmentos LAN Como resultado, el canal satelital no tiene bastante ancho de banda para transportar todos los cuadros de un segmento LAN a otro y filtrarlos ahí.
En cambio, el hardware de puente de cada extremo del canal aprende las direcciones de las computadoras de su sitio, para no reenviar los cuadros a menos que sea necesario. Además de filtrar, el hardware de puente para las conexiones de larga distancia debe llevar a cabo un proceso de búfer, pues los cuadros llegan de la red local a mayor velocidad de lo que pueden enviarse por el satélite. En esencia, el puente guarda una lista de los cuadros en espera de transmisión, tras recibir un cuadro de la red local y decidir si debe reenviarse al otro sitio, el puente agrega el cuadro a la lista.
Si el transmisor satelital está en reposo, el puente comienza el envío del cuadro, si está en uso, el puente permite que continúe la transmisión. Cuando el hardware Satelital termina el envío del cuadro, comienza automáticamente a enviar el siguiente de la lista.
Para evitar problemas de ciclos infinitos, las redes en puente no deben permitir que ocurran simultáneamente las siguientes condiciones:
1. Todos los puentes reenvían todos los cuadros.
2. La red en puente contiene un ciclo de segmentos en puente.
En la práctica, no es fácil evitar la generación de ciclos accidentales en las redes en puente que abarquen organizaciones enteras. Además a veces las organizaciones instalan puentes adicionales en la red para hacerla menos susceptible a fallas. Para evitar ciclos algunos de los puentes de la red deben acordar no reenviar cuadros.
El esquema usado para evitar ciclos en una red en puente resulta interesante porque es automático. Un sitio puede conectar puentes en configuración arbitraria y permitir que operen sin configurar en forma manual los puentes que reenviarán las difusiones (los puentes mismos se configuran automáticamente).
¿Cómo sabe un puente si debe reenviar los cuadros? Al arrancar, se comunica con los demás puentes de los segmentos a los que se conecta. Los puentes llevan a cabo un cómputo conocido como algoritmo de árbol expandido distribuido (DST) para determinar los puentes que no reenviarán cuadros. El DST permite que cada puente determine si el reenvío generará un ciclo.
En esencia, el puente no reenvía cuadros si encuentra que cada segmento al que se conecta ya contiene un puente que ha acordado reenviar cuadros. Tras la terminación del algoritmo DST, los puentes que acuerdan reenviar cuadros forman una gráfica que no contiene ciclos (es decir, un árbol).