Switches
Es un dispositivo de interconexión utilizado para conectar equipos en red formando lo que se conoce como una red de área local (LAN) y cuyas especificaciones técnicas siguen el estándar conocido como Ethernet (o técnicamente IEEE 802.3).
La función básica de un switch es la de unir o conectar dispositivos en red. Es importante tener claro que un switch No proporciona por si solo conectividad con otras redes, y obviamente, tampoco proporciona conectividad con Internet. Para ello es necesario un router.
Características básicas de los switches
Puertos
Los puertos son los elementos del switch que permiten la conexión de otros dispositivos al mismo. Como por ejemplo un PC, portátil, un router, otro switch, una impresora y en general cualquier dispositivo que incluya una interfaz de red Ethernet. El número de puertos es una de las características básicas de los switches. Aquí existe un abanico bastante amplio, desde los pequeños switches de 4 puertos hasta switches troncales que admiten varios cientos de puertos.
El estándar Ethernet admite básicamente dos tipos de medios de transmisión cableados: el cable de par trenzado y el cable de fibra óptica. El conector utilizado para cada tipo lógicamente es diferente así que otro dato a tener en cuenta es de qué tipo son los puertos. Normalmente los switches básicos sólo disponen de puertos de cable de par trenzado (cuyo conector se conoce como RJ-45) y los más avanzados incluyen puertos de fibra óptica (el conector más frecuente aunque no el único es el de tipo SC).
Velocidad
Dado que Ethernet permite varias velocidades y medios de transmisión, otra de las características destacables sobre los puertos de los switches es precisamente la velocidad a la que pueden trabajar sobre un determinado medio de transmisión. Podemos encontrar puertos definidos como 10/100, es decir, que pueden funcionar bajo los estándares 10BASE-T (con una velocidad de 10 Mbps) y 100BASE-TX (velocidad: 100 Mbps). Otra posibilidad es encontrar puertos 10/100/1000, es decir, añaden el estándar 1000BASE-T (velocidad 1000 Mbps). También se pueden encontrar puertos que utilicen fibra óptica utilizando conectores hembra de algún formato para fibra óptica. Existen puertos 100BASE-FX y 1000BASE-X.
Por último, los switches de altas prestaciones pueden ofrecer puertos que cumplan con el estándar 10GbE, tanto en fibra como en cable UTP.
Puertos modulares
La mayor parte de los switches de gamas media y alta ofrecen los llamados puertos modulares. Estos puertos realmente no tienen ningún conector específico si no que a ellos se conecta un módulo que contiene el puerto. De esta forma podemos adaptar el puerto al tipo de medio y velocidad que necesitemos. Es habitual que los fabricantes ofrezcan módulos de diferentes tipos con conectores RJ-45 o de fibra óptica. Los puertos modulares proporcionan flexibilidad en la configuración de los switches.
Power Over Ethernet
También conocido como PoE, es una tecnología que permite el envío de alimentación eléctrica junto con los datos en el cableado de una red Ethernet. La primera versión de esta tecnología se publicó en el estándar IEEE 802.3af en 2003 y en el año 2009 se publicó una revisión y ampliación en el estándar IEEE 802.3at.
La tecnología PoE permite suministrar alimentación eléctrica a dispositivos conectados a una red Ethernet, simplificando por tanto la infraestructura de cableado para su funcionamiento. Un dispositivo que soporte PoE obtendrá tanto los datos como la alimentación por el cable de red Ethernet.
Los dispositivos que utilizan esta característica son puntos de acceso inalámbricos Wi-Fi, cámaras de video IP, teléfonos de VoIP, switches remotos y en general cualquier dispositivo que esté conectado a una red Ethernet, que no tenga un consumo energético muy elevado y que su ubicación física dificulte la instalación de cableado.
En el mercado podemos encontrar multitud de modelos de switches que incluyen puertos con PoE. En dichos puertos podemos conectar un dispositivo que admita esta característica y recibirá la alimentación eléctrica por el propio cable Ethernet.
Operaciones básicas de un Switch
Aprendizaje
Todo switch tiene una tabla de direcciones MAC con el puerto asociado, cuando el switch se enciende por primera vez, esta tabla esta vacía, ahora con relación a la figura 1, supongamos que A, desea comunicarse con B, para esto, A tiene preparado un frame, en el que entre otras cosas, esta expresadas los direcciones de origen y destino. El siwtch recibe este paquete y toma nota de la dirección de origen y la anota en la tabla de direcciones MAC, esto es la línea 1 de la tabla MAC ilustrada en la figura 1. Inicialmente el switch no conoce donde esta ubicado B, por lo que reenvia el frame a través de todos los puertos excepto en el puerto donde lo recibió, de esta manera B recibe el frame y lo responde nuevamente con un paquete que tiene como origen la dirección MAC de B, por lo que de esta manera, el switch ahora puede determinar donde esta ubicado B y agrega la segunda línea de la pequeña tabla MAC ilustrada en la figura 1. Para la siguiente comunicación entre A y B, el switch conoce la ubicación exacta de ambos y reenvia los frames directamente entre A y B.
Reenvío
Cuando el switch recibe un frame, examina el destino y busca en la tabla el puerto de salida y lo envía únicamente a través de este puerto, esta es la función de filtro, limita el envió del frame al puerto específico en el que se encuentra el destino. Por otra parte, como ya vimos al inicio, si la tabla MAC aun no tiene la información el paquete es reenviado a todos los puertos excepto al puerto en el que se recibió el paquete originalmente, lo mismo pasa cuando ocurre un broadcast (en breves palabras, un broadcast es un frame cuya dirección de destino es todos los del segmento) es decir, cuando una PC envía un frame de broadcast, este es recibido por todas las PCs en el mismo segmento de red, en el caso de los broadcast, el switch los reenvia por todos los puertos, excepto en el puerto que lo recibió originalmente.
Evitar Loops
Una tercera función básica e importante de un switch es evitar loops (uso el ingles, porque me parece más apropiado que bucle, o lazo). Para entender que es un loop, y lo dañino que es para cualquier red, observemos la situación ilustrada en la figura 2. Supongamos que por conveniencia alguien decide que desea tener dos enlaces a un mismo switch, de tal forma que si uno falla el otro funcione, o supongamos que alguien inadvertidamente ve un cable colgando y con la mejor de las intenciones decide conectarlo al switch sin percatarse que ese mismo cable ya estaba conectado en otro puerto del mismo switch, lo que ocurre a continuación es desastroso.
Imaginemos que la PC envía un broadcast, este es recibido por el switch 01 y reenviado a todos los puertos excepto el puerto F0/3 (porque por ahí fue recibido originalmente), el switch 02 recibe uno de los broadcast en el puerto F0/1 y lo reenvia a todos los demás puertos excepto por supuesto el puerto F0/1, el problema es que el broadcast también llego por el puerto F0/2 y reenviado a todos los puertos, así que el resultado es que tanto en F0/1 como en F0/2 del switch 02, tendremos nuevamente un paquete de broadcast enviado al switch 01 que nuevamente repite la acción y de esta forma tenemos un loop infinito, en la práctica lo que ocurre es que esto deja inutilizada la red, ya que los recursos en el switch están totalmente consumidos enviando y recibiendo broadcast. He vivido experiencias de estas y créanme que no es nada agradable.
Por lo anterior, un switch debe proveer de mecanismos que eviten la formación de estos loops, y la solución es el Spanning Tree Protocol o STP, este protocolo evita la formación de loops en los switches.
Routers
Se trata de un producto de hardware que permite interconectar computadoras que funcionan en el marco de una red.
¿De que se encarga?
se encarga de establecer qué ruta se destinará a cada paquete de datos dentro de una red informática. Puede ser beneficioso en la interconexión de computadoras, en la conexión de los equipos a Internet o para el desarrollo interno de quienes proveen servicios de Internet.
Características del Módem/Router
- Interpretan las direcciones lógicas de la capa 3 en lugar de las direcciones MAC como hacen los switchs.
- Son capaces de cambiar el formato de la trama, ya que operan en un nivel superior a la misma.
- Poseen un elevado nivel de inteligencia y pueden manejar distintos protocolos previamente establecidos.
- Proporcionan seguridad a la red puesto que se pueden configurar para restringir los accesos a esta mediante filtrado.
- Reducen la congestión de la red aislando el tráfico y los dominios de colisión en las distintas subredes que conectan. Por ejemplo un router TCP/IP puede filtrar los paquetes que le llegan utilizando las máscaras IP.
Operaciones básicas de un Router
El router toma decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una red interconectada y luego dirige los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados. Sus decisiones se basan en diversos parámetros. Una de las más importantes es decidir la dirección de la red hacia la que va destinado el paquete (En el caso del protocolo IP esta sería la dirección IP). Otras decisiones son la carga de tráfico de red en las distintas interfaces de red del router y establecer la velocidad de cada uno de ellos, dependiendo del protocolo que se utilice.
Referencias: redestelematicas
