Operación Full Duplex en switches Cisco

Uno de los aspectos que se debe considerar (y a veces se descuida) en la configuración de puertos de un switch, es la operación en Full-dúplex o Half-duplex, en este breve post, se examinan algunos escenarios sobre este tipo de configuración, ilustrados con una pequeña demo, sobre los efectos de diferentes configuraciones en un switch Cisco.

El modo de operación full-dúplex fue agregado al estándar Ethernet, como parte del suplemento 802.3x que fue incorporado al estándar 802.3 en Marzo de 1997.  La operación full-dúplex implica la transmisión y recepción simultanea de datos, en el estándar se establecen los siguientes requisitos para la operación full-dúplex:

• El sistema debe contar con vías de transmisión y recepción que deben operar de manera independiente y simultanea.
• La operación full-dúplex se puede producir entre dos equipos en una conexión punto a punto, es decir, esta comunicación no se da entre más de dos dispositivos a la vez.
• Estos dos equipos en cada extremo del enlace que opera a full-dúplex, deben soportar este modo de operación y estar configurados para ello.

En una comunicación ethernet típica, tenemos dos circuitos independientes de transmisión (Tx) y recepción (Rx) como se ilustra en la siguiente figura, en la que se observa la distribución de pines de dos equipos, como se puede observar, PCs, Routers y puntos de Acceso (APs) transmiten en los pines 1 y 2 y reciben en los pines 3 y 6, con esto vemos que cumplimos con el requisito de contar con circuitos de transmisión y recepción independientes, la conexión también es punto a punto, por lo que únicamente nos queda el tercer requisito que indica que ambos equipos deben soportar y estar configurados para operación full-duplex.

 

Figura 1. Pines en un cable normal y circuitos Tx, Rx

En los switches y routers Cisco, los puertos ethernet soportan autonegociación de manera predeterminada, esto quiere decir que si ambos extremos tienes sus valores por defecto, el switch o router utilizara la velocidad detectada (100 ó 1000 Mbps) y el modo de operación full-dúplex.

Lo descrito en el parráfo anterior es válido si y solo si, ambos extremos están configurados para autonegociación, si uno de los extremos esta configurado de manera manual, para uso de velocidad y operación full-dúplex, el comportamiento del switch es el siguiente:

• Si la configuración manuel es, Full-dúplex y velocidad 100 Mbps, el extremo configurado con auto negociación funcionara como half-duplex.
• Si la configuración es Full-dúplex manual y velocidad 1 Gb, el extremo configurado con auto negociación funcionara en full-dúplex.

Lo anterior se ilustra en la siguiente Figura, en la que vemos dos escenarios, el resultado del escenario A), es una operación half-duplex en S1, en el escenario B), ambos switches funcionara en full-dúplex.

Figura 2.  Escenarios de configuración Full-dúplex

Para ilustrar este modo de operación, se muestra una demo, en el que se observará la configuración de acuerdo a la topología que se ilustra a continuación:

Figura 3. Escenario de laboratorio para demo de operación Full-dúplex.

En esta demo, se observa la configuración predeterminada, y luego se forzará configuración manual en el switch S2 (que tiene interface Fast Ethernet) y luego se forzará configuración manual en la interface Gi0/1 del router, en ambos casos se observa la configuración resultante en S1, que esta configurado para auto negociación.

En base a lo expuesto en este post, podríamos decir que una buena práctica es dejar el modo auto como default para puertos de acceso (puertos a los que conectaremos equipos terminales), en enlaces troncales (aquellos que van hacia otro switch) la recomendación es configuración manual, pero es importante recordar que se debe configurar manual en ambos extremos, de lo contrario podemos obtener resultados inesperados, como una operación half-duplex que pueden afectar severamente el rendimiento.