SWITCH DE RED

Qué es un Switch?

 Si envías un mensaje al ordenador A, este sólo llega a su destinatario.

Podríamos decir que los Switch son los hermanos listos de los Hub, y también se utiliza para la creación de redes locales. La principal diferencia es que a través del Switch la información enviada por el ordenador de origen va directamente al ordenador de destino sin replicarse en el resto de equipos que estén conectados.
Por lo tanto la red ya no queda "limitada", y mientras le enviamos datos a un ordenador el resto de equipos de la red pueden enviarse también datos entre ellos. El límite está en que cuando dos o más ordenadores están enviando datos simultáneamente a la misma máquina entonces sí que no se pueden enviar más a ese mismo ordenador.
Este tipo de dispositivo nació para poder trabajar en redes con una mayor cantidad de máquinas conectadas que con el Hub. Como la comunicación a través de ellos es mucho más fluida, también disminuye los errores en las redes locales.
Internamente funciona mediante las direcciones MAC. De estas manera puede identificar cada equipo, y si le decimos que queremos enviarle un paquete de información al ordenador A, el Switch lo hará sin enviárselo también a los B y C como haría el Hub.

¿Qué es un Router?

 Conecta tu red doméstica con otra externa.

El Router se encarga de reenviar tus paquetes de datos entre distintas redes, por lo general una local o LAN y una externa con un puerto WAN que puedes utilizar, por ejemplo, para conectarse al ADSL o la fibra y de ahí a Internet.
A día de hoy los Routers pueden cumplir las funciones de los otros dos dispositivos que hemos mencionado, ya que suelen incluir un Switch (o Hub) de entre 4 y 8 puertos Ethernet. De esta manera pueden hacer lo mismo, sólo que sin limitarse a las redes locales y abriendo las puertas a que los ordenadores puedan conectarse también a otras redes externas. De hecho de ahí viene su nombre, a que "enruta" los paquetes de información a otras redes para llevarlos a su destino final.
Los routers también incorporan otras tecnologías como un Firewall basado en hardware, que protege tu red de forma inteligente y sin necesitar instalar nada más de posibles ataques DDoS y otros peligros. Además también incluyen otros servicios básicos como NAT, un servidor DHCP y servidor DNS.

¿Cuales son las diferencias?

Los Hubs y los Switches tienen funciones muy parecidas. Ambos utilizan los Frames, un formato de datos para transportarlos, y cuando reciben un Frame lo amplifican y envían al puerto o dispositivo de destino. La diferencia entre ellos está en cómo envían estos Frames, ya que los Hubs envían los Frames a todos los dispositivos conectados a la red, y el Switch únicamente al dispositivo al que se lo quieres enviar.
Y el Router podríamos considerarlo como un salto evolutivo de estos dispositivos, ya que cumple con todas sus funciones y las amplía permitiendo que los ordenadores se conecten a otra red en vez de limitarse a la local.
En tu casa por lo tanto no te tienes que preocupar, ya que cuando contrates Internet para tu casa con un operadoreste te instalará siempre un Router. De esta manera podrás trabajar tanto en redes locales con el resto de ordenadores que tengas en casa como permitir que cualquiera de estos ordenadores se conecte a Internet. Y todo ello, como hemos dicho, con funciones extra para tu seguridad.

Power Over Ethernet

Power Over Ethernet (Alimentación eléctrica por 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.

Funcionamiento de un switch: la conmutación

La función básica que realiza un switch se conoce como conmutación y consiste en trasferir datos entre los diferentes dispositivos de la red. Para ello, los switches procesan la información contenida en las cabeceras de la trama Ethernet.

En la actualidad ya hay versiones de Ethernet que pueden cubrir distancias de decenas de kilómetros por lo que Ethernet no sólo se usa en redes locales sino que también puede usarse en redes metropolitanas (MAN)

Sin entrar mucho en detalle en el funcionamiento de Ethernet podemos decir que Ethernet es una tecnología de transmisión de datos para redes locales cableadas que divide los datos que se tiene que transmitir en tramas y a cada trama se le añade una determinada información de control llamada cabecera. Dicha cabecera contiene la dirección MAC tanto del emisor como del receptor.

Los switches guardan en una tabla las direcciones MAC de todos los dispositivos conectados junto con el puerto en el que están conectados, de forma que cuando llega una trama al switch,
dicha trama se envía al puerto correspondiente.

• eenvío directo (cut-through). En esta técnica, cuando un switch comienza a recibir datos por un puerto, no espera a leer la trama completa para reenviarla al puerto destino. En cuanto lee la dirección de destino de la trama MAC, comienza a transferir los datos al puerto destino.

Esta técnica proporciona unos tiempos de retardo bastante bajos, sin embargo, tiene como inconveniente que sólo puede usarse cuando las velocidades de todos los puertos son iguales.

Otro problema que plantea la técnica cut-through, debido a su forma de funcionamiento, es que los switches propagan tramas erróneas o tramas afectadas por colisiones. Una posible mejora para evitar la propagación de tramas con colisiones es retrasar el reenvío hasta que se lean los primeros 64 bytes de trama, ya que las colisiones sólo se pueden producir en los primeros 64 bytes de la trama. Esta mejora sin embargo aumenta el tiempo de retardo.

• Almacenamiento y reenvío (Store and Forward). En este caso, cuando un switch recibe datos por un puerto, almacena la trama completa en el buffer para luego reenviarla al puerto destino. La utilización de esta técnica permite realizar algunas comprobaciones de error antes de ser enviada al puerto de destino.

El tiempo de retardo introducido es variable ya que depende del tamaño de la trama, aunque suele ser superior al proporcionado por la técnica cut-through, sin embargo, es imprescindible utilizar esta técnica cuando existen puertos funcionando a diferentes velocidades.

Gestión y configuración

La función básica que llevan a cabo los switches, que es la conmutación de tramas Ethernet, no necesita ninguna configuración manual. Una de las características incluídas en el estándar Ethernet (concretamente en la especificación IEEE 802.3u) es la autonegociación. Esta función permite que se establezca un diálogo entre el switch y cualquier equipo que se conecte a uno de sus puertos para que “negocien” los parámetros de la comunicación de forma transparente al usuario.

Sin embargo, las funciones avanzadas que ofrecen algunos modelos (como por ejemplo, la configuración de redes VLAN) sí requieren una configuración manual. A los switches que proporcionan mecanismos de configuración y gestión se les conoce como switches gestionables (managed switches).

El acceso a la configuración de dichos switches se puede hacer, o bien por un puerto especial de configuración, o por un servicio web interno que proporciona el propio switch. En el primer caso, es necesario conectar un PC a dicho puerto y acceder mediante algún software específico (como por ejemplo un programa de terminal de comandos). En el segundo caso basta con utilizar un navegador web en algún PC conectado en un puerto Ethernet del switch. El acceso a la interfaz de configuración del switch requiere que se configure en el mismo una dirección IP dentro del rango de la red donde esté conectado.

Pantalla de configuración de un switch gestionable

Algunas de las características que suelen incluir los switches gestionables y que describiremos en detalle en próximos artículos son:

• Gestión de VLAN
• Monitorización de puertos (Port Mirroring)
• Agregación de enlaces (Link Aggregation / Port Trunking)
• Seguridad IEEE 802.1X
• Control de bucles: Spanning Tree

Switches de Nivel 3 y Nivel 3 / 4

Los switches de gama alta utilizados en el troncal de redes Ethernet de mediana y gran envergadura suelen ofrecer capacidades de enrutamiento de paquetes IP. A este tipo de switches se le conoce como switches de nivel 3. Un switch de nivel 3 realiza todas las funciones de conmutación de un switch pero además proporciona funciones de enrutamiento IP. Esta característica es especialmente útil para switches que utilicen VLAN y necesiten comunicar algunas de sus redes LAN virtuales.

Además, pueden existir switches que ofrezcan características relacionadas con funciones del nivel 4, como control de puertos. A estos switches se le conoce como switches de nivel 3 / 4.

Arquitectura de las redes Ethernet

Como hemos visto anteriormente, las redes actuales basadas en Ethernet siguen una topología en estrella donde el elemento central es el switch. En los casos en los que el número de equipos supera la capacidad del switch, es posible ampliar dicha capacidad conectando otro switch a la red. En este caso, la topología sigue siendo en estrella.