Conmutador (dispositivo de red) para niños
Un conmutador (también conocido como switch) es un aparato digital que ayuda a conectar diferentes equipos en una red. Funciona en la capa de enlace de datos del modelo OSI, que es como una de las capas que organizan cómo se comunican los dispositivos. Su trabajo principal es unir dos o más computadoras o aparatos, de forma parecida a como lo hacen los puentes de red.
Los conmutadores envían datos de una parte de la red a otra. Hacen esto siguiendo la dirección MAC de destino de los paquetes de información, llamados tramas. Una vez que la información llega a su destino, la conexión se cierra. Los conmutadores son muy útiles para conectar varias partes de una red, uniéndolas en una sola.
Al igual que los puentes, los conmutadores actúan como un filtro en la red. Solo reenvían la información a las partes donde se encuentra el aparato que debe recibirla. Esto ayuda a que las redes de área local (LAN) funcionen mejor y sean más seguras.
Contenido
¿Cómo funciona un conmutador?
Los conmutadores tienen una habilidad especial: pueden aprender y recordar las direcciones de red de los dispositivos conectados a cada uno de sus puertos. Estas direcciones se llaman direcciones MAC. Por ejemplo, si conectas una computadora a un puerto del conmutador, este guarda la dirección MAC de esa computadora.
Gracias a esto, la información que va dirigida a un aparato específico viaja directamente desde el puerto de origen al puerto de destino. Esto es diferente de los concentradores, que envían la información a todos los puertos.
Si conectas dos conmutadores entre sí, o un conmutador a un concentrador, cada conmutador aprenderá las direcciones MAC de los dispositivos que puede alcanzar. Así, en el puerto que los une, se guardarán las direcciones MAC de los aparatos del otro conmutador.
¿Qué son los bucles de red y las inundaciones de tráfico?
Un problema que puede surgir con los conmutadores son los "bucles". Esto ocurre cuando hay dos caminos diferentes para que la información llegue de un aparato a otro a través de varios conmutadores. Los bucles se forman porque los conmutadores, al detectar que un dispositivo es accesible por dos puertos, envían la información por ambos.
Cuando esta información llega al siguiente conmutador, este la vuelve a enviar por los puertos que llevan al aparato. Este proceso hace que cada paquete de información se multiplique rápidamente. Esto puede causar una "inundación" en la red, lo que significa que hay demasiada información circulando. Como resultado, las comunicaciones pueden fallar o caerse.
Afortunadamente, existen protocolos especiales para evitar estos problemas y, de hecho, convertirlos en una ventaja. Estos protocolos permiten crear caminos redundantes en la red, lo que significa que si un camino falla, hay otro disponible. Los más usados son STP y su versión mejorada, RSTP. Estos protocolos asignan "pesos" a cada conmutador y buscan el camino con menos "peso" para evitar los bucles.
Tipos de conmutadores
Según cómo manejan la información
Conmutadores "Store-and-Forward"
Los conmutadores Store-and-Forward (que significa "almacenar y reenviar") guardan cada paquete de información en un espacio temporal llamado búfer. Hacen esto antes de enviarlo al puerto de salida. Mientras el paquete está en el búfer, el conmutador revisa si hay errores y verifica su tamaño.
Si encuentra un error o el tamaño no es el correcto (un paquete Ethernet debe medir entre 64 y 1518 bytes), el paquete se descarta. Si todo está bien, se envía al puerto de salida. Este método asegura que la información se transmita sin errores y hace la red más confiable. Sin embargo, el tiempo que se tarda en guardar y revisar cada paquete añade un pequeño retraso. Cuanto más grande es el paquete, más tiempo tarda este proceso.
Conmutadores "Cut-Through"
Los conmutadores Cut-Through (que significa "corte directo") fueron creados para reducir ese retraso. Estos conmutadores minimizan la demora leyendo solo los primeros 6 bytes del paquete. Estos bytes contienen la dirección de destino. Una vez que la leen, envían el paquete inmediatamente.
El problema de este tipo de conmutador es que no detecta paquetes dañados por colisiones o errores. Si hay muchas colisiones en la red, se consume más ancho de banda al enviar paquetes con errores.
Existe una variación llamada fragment free. Este tipo de conmutador siempre lee los primeros 64 bytes de cada paquete. Esto asegura que el paquete tenga al menos el tamaño mínimo y evita que se envíen paquetes incompletos por la red.
Conmutadores "Adaptive Cut-Through"
Estos conmutadores son muy inteligentes. Pueden funcionar tanto en modo Store-and-Forward como en modo Cut-Through. El administrador de la red puede elegir el modo, o el conmutador puede decidir por sí mismo. Lo hace basándose en la cantidad de paquetes con errores que pasan por sus puertos.
Si el número de paquetes dañados es alto, el conmutador puede cambiar del modo Cut-Through al modo Store-and-Forward. Volverá al modo anterior cuando la red funcione normalmente de nuevo.
Los conmutadores Cut-Through se usan más en grupos de trabajo pequeños. En estos casos, es importante que la red sea rápida, y los posibles errores se quedan en esa parte de la red sin afectar a toda la red de la empresa. Los conmutadores Store-and-Forward se usan en redes más grandes, donde es muy importante controlar los errores.
Según cómo dividen las subredes
Conmutadores de capa 2
Estos son los conmutadores más comunes. Funcionan como puentes con muchos puertos. Su objetivo principal es dividir una LAN en varias secciones, o en el caso de las redes en anillo, separar la LAN en diferentes anillos. Toman la decisión de enviar la información basándose en la dirección MAC de destino de cada paquete.
Los conmutadores de capa 2 permiten que varias transmisiones ocurran al mismo tiempo sin interferir entre sí. Sin embargo, no pueden filtrar ciertos tipos de mensajes que se envían a todos los dispositivos (llamados "broadcasts") o a grupos específicos ("multicasts").
Conmutadores de capa 3
Estos conmutadores son más avanzados. Además de las funciones de los conmutadores de capa 2, también pueden realizar algunas tareas de enrutamiento. Esto significa que pueden decidir el mejor camino para los datos basándose en información de la capa de red (capa 3 del modelo OSI). También pueden verificar la calidad del cableado y soportar protocolos de enrutamiento como RIP u OSPF.
Los conmutadores de capa 3 también permiten crear redes virtuales (VLAN). Algunos modelos incluso permiten la comunicación entre diferentes VLAN sin necesidad de un enrutador externo.
Estos conmutadores son muy recomendables para redes LAN muy grandes. Ayudan a dividir la red en secciones, lo que mejora el rendimiento. Sin ellos, una red muy grande con solo conmutadores de capa 2 podría volverse lenta debido a la gran cantidad de mensajes de "broadcast".
Se puede decir que un conmutador de capa 3 es más flexible que un enrutador tradicional. Los enrutadores usan técnicas de enrutamiento en diferentes niveles, mientras que los conmutadores de capa 3 añaden la función de enrutamiento sobre su función principal de envío de paquetes.
Dentro de los conmutadores de capa 3, encontramos:
Paquete por paquete
Un conmutador paquete por paquete es similar a un conmutador Store-and-Forward. Almacena y examina cada paquete, revisa si hay errores y lee la información de la cabecera para decidir la mejor ruta.
"Cut-through" de capa 3
Un conmutador de capa 3 Cut-Through (no confundir con el Cut-Through de capa 2) examina los primeros campos del paquete. Determina la dirección de destino usando la información de las capas 2 y 3. A partir de ese momento, establece una conexión directa para lograr una transferencia de paquetes muy rápida.
Cada fabricante tiene su propia forma de identificar estos flujos de datos. Algunos ejemplos son "IP Switching" de Ipsilon o "Fast IP" de 3Com. Además, un conmutador Cut-Through de capa 3, una vez que la conexión directa está establecida, puede funcionar en modo Store-and-Forward o Cut-Through.
Más información
- Concentrador
- Red de acceso
- Enrutador
- Puente de red
- Brouter o puente de red y enrutador
- Enrutador ADSL
- Ethernet
Véase también
En inglés: Network switch Facts for Kids
