Enlaces de Agregación

Los enlaces de agregación, también conocidos como agregación de enlaces o bonding, son una técnica utilizada en redes informáticas para combinar múltiples conexiones de red físicas en una sola conexión lógica. Esto se hace con el fin de aumentar el ancho de banda disponible y mejorar la fiabilidad de la conexión.

Los enlaces de agregación funcionan combinando dos o más conexiones de red físicas en una sola conexión lógica. Este proceso se realiza en la capa de enlace de datos del modelo OSI, donde se crea un único canal de comunicación virtual a través del cual se pueden enviar y recibir datos.

Cuando se implementa un enlace de agregación, los datos se dividen en paquetes y se distribuyen entre las conexiones físicas disponibles. Estos paquetes se transmiten de forma simultánea a través de los diferentes enlaces físicos y se vuelven a ensamblar en el extremo receptor para formar los datos originales.

Los enlaces de agregación son una herramienta poderosa para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de las conexiones de red. Al combinar múltiples conexiones físicas en una sola conexión lógica, los enlaces de agregación ofrecen un aumento significativo del ancho de banda, una mayor fiabilidad, un balanceo de carga eficiente y una configuración flexible. Se consideran una solución valiosa para optimizar el funcionamiento de las redes informáticas en diversos entornos y aplicaciones.

Características principales

• ∘ Aumento del ancho de banda: Al combinar múltiples conexiones de red, los enlaces de agregación pueden aumentar el ancho de banda disponible para la transmisión de datos.
• ∘ Mejora de la fiabilidad: La agregación de enlaces proporciona redundancia, lo que significa que si una de las conexiones falla, el tráfico de datos puede ser redirigido automáticamente a través de las conexiones restantes.
• ∘ Balanceo de carga: El balanceo de carga en la agregación de enlaces distribuye el tráfico de red entre los diferentes enlaces físicos disponibles, optimizando así el rendimiento y la eficiencia de la red. Se basa en algoritmos que dividen el tráfico de manera equitativa según ciertos criterios, como direcciones IP, direcciones MAC o puertos, entre otros. Además, se utiliza la prioridad de los enlaces para determinar qué enlace se utiliza primero para enviar datos. Esta prioridad se asigna mediante la configuración de parámetros como la prioridad de puerto LACP, donde valores más bajos indican una mayor prioridad. De esta manera, se asegura una distribución efectiva del tráfico y se evita la congestión en la red.
• ∘ Configuración flexible: Los enlaces de agregación pueden configurarse para adaptarse a diferentes necesidades y requisitos de red, como el tipo de enlace utilizado y el modo de operación (activo-pasivo o activo-activo).

Características técnicas y parámetros ajustables

La cantidad máxima de enlaces que se pueden agrupar en un EtherChannel depende del tipo de plataforma de red que estés utilizando y de las capacidades del hardware y del software. Sin embargo, en general, el límite máximo de enlaces en un EtherChannel puede variar desde 2 hasta 16 enlaces físicos.

El STP se utiliza para evitar bucles de red en topologías de red con redundancia. Cuando tienes múltiples enlaces entre dispositivos, STP determina el mejor camino hacia un destino y bloquea los enlaces redundantes para evitar bucles.

Es importante asegurarse de que los enlaces del EtherChannel estén correctamente configurados para que STP los vea como un solo enlace lógico. Si los enlaces no están configurados correctamente, podrían aparecer problemas de convergencia de STP o bucles de red.

Si tienes 2 enlaces EtherChannel con STP configurado, STP solo bloqueará uno de los enlaces físicos mientras que el otro permanecerá activo como parte del EtherChannel activo.

En un EtherChannel, los enlaces no necesitan ser pares en términos de velocidad o tipo de enlace (por ejemplo, no necesitan ser todos Gigabit Ethernet o todos 10 Gigabit Ethernet). Sin embargo, es importante que los enlaces que forman parte del EtherChannel tengan configuraciones compatibles en cuanto a velocidad, tipo de enlace y configuración de troncal (si corresponde).

• Modo de operación: Los enlaces de agregación pueden funcionar en diferentes modos, como activo-activo y activo-pasivo.

el modo activo-activo aprovecha completamente todos los enlaces disponibles, mientras que el activo-pasivo utiliza solo un enlace activo con respaldo.

1. Modo "On": En este modo, el EtherChannel se configura sin negociación de protocolo de agregación de enlaces (LACP o PAgP). Los enlaces se agregan al EtherChannel sin intercambiar información de control con el otro extremo. Este modo es útil cuando el otro extremo no es compatible con LACP o PAgP.
2. Modo "Active" (LACP) o "Desirable" (PAgP):En este modo, el dispositivo envía paquetes LACP o PAgP para negociar la formación de un EtherChannel. El dispositivo intentará formar un EtherChannel con el otro extremo si detecta que está en modo "Active" (LACP) o "Desirable" (PAgP) en el otro extremo. Este modo permite una negociación dinámica y automática de EtherChannel.
3. Modo "Passive" (LACP) o "Auto" (PAgP):En este modo, el dispositivo no envía paquetes LACP o PAgP activamente, pero responderá a los paquetes recibidos del otro extremo. Si el otro extremo está en modo "Active" (LACP) o "Desirable" (PAgP), se formará un EtherChannel. Si el otro extremo también está en modo "Passive" (LACP) o "Auto" (PAgP), no se formará un EtherChannel. Este modo es útil cuando solo se desea una configuración unidireccional de EtherChannel.
• Protocolo de control de enlaces: Se pueden utilizar protocolos como LACP (Link Aggregation Control Protocol) o PAgP (Port Aggregation Protocol) para controlar la formación y el mantenimiento de los enlaces de agregación.

PAgP es específico de los dispositivos Cisco y se utiliza para la formación dinámica de grupos de enlaces EtherChannel.

El Link Aggregation Control Protocol (LACP) es un estándar de la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definido en la especificación IEEE 802.3ad. Este estándar proporciona un método estándar para la agregación de enlaces o la formación de grupos de enlaces Ethernet, lo que permite combinar varios enlaces físicos en un solo enlace lógico con el fin de aumentar el ancho de banda y mejorar la redundancia.

En LACP, todos los enlaces dentro de un grupo de agregación están activos y funcionan simultáneamente para aumentar el ancho de banda y proporcionar redundancia. Sin embargo, el comportamiento de los enlaces puede variar según la configuración del dispositivo y el protocolo.

En una configuración típica de LACP, todos los enlaces se utilizan para el tráfico de datos. Esto significa que, en condiciones normales, todos los enlaces en el grupo de agregación están en estado de envío (sending).

Si uno de los enlaces activos falla, LACP detectará automáticamente el fallo y redistribuirá el tráfico a los enlaces restantes en el grupo. Esto garantiza la continuidad del servicio y mejora la resiliencia.

Al realizar un balanceo de carga es fundamental tener un par de cosas en mente:

• Número de enlaces: Se puede especificar cuántos enlaces físicos se van a agregar.
• Balanceo de carga: Se pueden ajustar los algoritmos de balanceo de carga para distribuir el tráfico de manera eficiente entre los enlaces disponibles.

Existen varios métodos para realizar el balanceo de carga en un Port Channel, y la elección del método depende de varios factores, como el hardware del equipo, el tipo de tráfico y las políticas de diseño de red. Algunos de los métodos comunes de balanceo de carga en Port Channel son:

• ⦿ Basado en la dirección MAC (MAC address-based): En este método, el tráfico se distribuye entre los enlaces basándose en la dirección MAC de origen o destino de los paquetes. Cada dirección MAC se asigna a un enlace específico, lo que garantiza que todos los paquetes con la misma dirección MAC se envíen siempre a través del mismo enlace.
• ⦿ Basado en la dirección IP (IP address-based): En este método, el tráfico se distribuye entre los enlaces basándose en la dirección IP de origen o destino de los paquetes. Similar al método basado en la dirección MAC, cada dirección IP se asigna a un enlace específico, lo que garantiza que los paquetes con la misma dirección IP se envíen siempre a través del mismo enlace.
• ⦿ Basado en el puerto (Port-based): En este método, el tráfico se distribuye entre los enlaces basándose en el número de puerto del protocolo de transporte de capa superior (como TCP o UDP). Los paquetes se envían a través del enlace determinado por el puerto de origen o destino del protocolo de transporte.
• ⦿ Basado en la carga (Load-based): En este método, el tráfico se distribuye entre los enlaces en función de la carga actual de cada enlace. Los paquetes se envían a través del enlace con la carga más baja en ese momento, lo que ayuda a equilibrar la carga entre todos los enlaces.
• Prioridad de enlace: Se puede configurar la prioridad de cada enlace para determinar qué enlaces se utilizan primero en caso de fallo o congestión.
• Velocidad y dúplex: Se pueden configurar las velocidades y modos dúplex de los enlaces individuales dentro del grupo de agregación.
• ⦿ Full duplex: Permite la transmisión y recepción de datos al mismo tiempo. Es como una autopista de doble sentido, donde los datos pueden fluir en ambas direcciones simultáneamente. Esto proporciona un rendimiento óptimo y una comunicación bidireccional sin colisiones.
• ⦿ Half duplex: Permite la transmisión y recepción de datos, pero no simultáneamente. Es como una calle de un solo carril donde los autos deben esperar su turno para ir en una dirección u otra. En este caso, los dispositivos pueden enviar o recibir datos, pero no ambas cosas al mismo tiempo. Esto puede causar latencia y retrasos en la comunicación, especialmente en redes con mucho tráfico.

Configuración de LACP

La configuración de LACP en dispositivos, como routers o switches, implica varios pasos clave. A continuación, te mostraré cómo configurar un servidor LACP en un router Cisco utilizando comandos de ejemplo en el sistema operativo Cisco IOS (Internetwork Operating System). Ten en cuenta que los detalles específicos pueden variar según el modelo y la versión del dispositivo, pero los conceptos generales son similares.

Supongamos que queremos configurar una agregación de enlaces sobre 3 puertos entre dos switches utilizando el protocolo LACP. Aquí está la configuración básica:

Cisco

Se establece la velocidad en modo automático y el dúplex en modo full para los puertos individuales que se agregarán al grupo de agregación. Se especifica el balanceo de carga como "src-dst-ip", que equilibra el tráfico basado en las direcciones IP de origen y destino. Además, se asigna una prioridad de puerto LACP de 32768 al canal de agregación. Los valores de prioridad más bajos tienen mayor prioridad.

En la configuración proporcionada, ambos switches están configurados con la misma prioridad de puerto LACP (32768) en todos los enlaces. Dado que todos los enlaces tienen la misma prioridad, el protocolo LACP seleccionará el puerto activo basándose en otros criterios como la ID del sistema y la ID del puerto.

El protocolo LACP utiliza un algoritmo para determinar qué puerto será el activo en un enlace troncal. Este algoritmo tiene en cuenta la prioridad del puerto, pero también considera otros factores como la ID del sistema y la ID del puerto. En caso de que todos los enlaces tengan la misma prioridad, el switch elegirá el puerto activo basándose en otros criterios, como la ID del sistema.

Cuando se configura un EtherChannel, es común que los puertos miembros estén configurados en modo de troncal (trunk mode) para permitir el paso de tráfico de múltiples VLAN a través del EtherChannel. La negociación de troncal (trunk negotiation) es el proceso mediante el cual dos dispositivos enlazados automáticamente acuerdan si el enlace debe ser un enlace de troncal o un enlace de acceso.

Sin embargo, en ciertos casos, como cuando se configura un EtherChannel entre dos dispositivos Cisco que están conectados directamente y se desea evitar la negociación de troncal, se puede utilizar el comando "switchport nonegotiate" en los puertos miembros del EtherChannel. Esto garantiza que el enlace se configure como un enlace de troncal sin pasar por el proceso de negociación de troncal.

Para establecer una prioridad más alta en el enlace GigabitEthernet0/1 en ambos switches, y dejar la prioridad predeterminada (32768) para los otros enlaces, puedes ajustar la prioridad del puerto específico. En este caso, debes reducir la prioridad del puerto GigabitEthernet0/1 para que sea menor que 32768. Aquí se muestra cómo hacerlo:

El comando show etherchannel summary se utiliza en dispositivos Cisco para proporcionar un resumen de los grupos de enlaces EtherChannel configurados en el dispositivo y el estado de cada enlace dentro de esos grupos.

Huawei

Se configura la velocidad en modo automático y el dúplex en modo full para los puertos individuales. Se especifica el balanceo de carga como "dst-mac", que equilibra el tráfico basado en las direcciones MAC de destino. Además, se asigna una prioridad de 32768 al grupo de agregación, que es el valor por defecto para Huawei. Este valor puede ajustarse según las necesidades y prioridades específicas del usuario.

El modo static configura manualmente la agregación de enlaces, sin la utilización de protocolos de control dinámico como LACP o PAgP. Se configuran los puertos específicos para formar parte de un grupo de agregación, y la configuración se mantiene estática sin necesidad de negociación dinámica.

A continuación, se configuran dos switches con una interfaz VLAN y un enlace de agregación para combinar los puertos Ethernet.

Esta configuración permite que Switch1 y Switch2 se conviertan en un solo enlace lógico, con balanceo de carga entre los enlaces agregados, mejorando la eficiencia y la tolerancia a fallos en la conexión entre los switches.

StackWise

StackWise es una tecnología específica de los switches Cisco Catalyst que permite apilar varios switches en una configuración lógica de un solo switch. Con StackWise, los switches se conectan mediante enlaces especiales de apilamiento, formando una única entidad de gestión y control. Esto simplifica la administración de la red al tratar múltiples switches como uno solo en términos de configuración, monitoreo y administración. Además, StackWise proporciona alta disponibilidad al permitir que uno de los switches actúe como switch maestro y los demás como esclavos. Si el switch maestro falla, otro switch en el stack puede asumir su función automáticamente sin interrumpir la conectividad de la red.