Si está familiarizado con la configuración de una red doméstica, conocerá los conceptos básicos de un enrutador. El enrutador define la red y actúa como puerta de enlace a otras redes. En una red doméstica, esas otras redes son generalmente Internet. Sin embargo, ese no tiene por qué ser el caso. En las redes de clase empresarial, a menudo encontrará una variedad de redes interconectadas por diferentes enrutadores y diferentes puertos en esos enrutadores.
A menudo encontrará que los enrutadores no tienen tantos puertos Ethernet. Muchos enrutadores domésticos ofrecen como máximo dos, tres o cuatro puertos, mientras que algunos solo ofrecen uno. Los enrutadores de nivel empresarial siempre proporcionarán más de cuatro puertos, pero generalmente no ofrecen docenas de puertos. Esto significa que es posible que no tenga suficientes puertos en su enrutador para conectar todos los dispositivos que deben conectarse.
Para evitar esto, dos dispositivos de red pueden ayudar. El primero es un concentrador de red. Esto ofrece una cantidad más significativa de puertos, pero reenvía cualquier tráfico entrante a todos los demás puertos de salida. Todos los dispositivos comparten ancho de banda, lo que puede causar problemas, especialmente en redes grandes. La otra opción es el conmutador de red. El conmutador también ofrece muchos puertos.
Pero a diferencia del concentrador, solo reenvía el tráfico de red al dispositivo al que se supone que debe ir. Esto significa que el ancho de banda de cada host es independiente de cualquier otro host. Los conmutadores de red son significativamente más populares que los concentradores debido a sus mejores capacidades de ancho de banda.
Los fundamentos de un interruptor
Un conmutador de red normalmente ofrece una gran cantidad de puertos Ethernet. Los conmutadores para pequeñas empresas/oficinas domésticas ofrecen cuatro, ocho o doce puertos y, por lo general, no superan esa cantidad. Son pequeños dispositivos diseñados para colocarse encima o debajo de un escritorio, como un enrutador. Los enrutadores de clase empresarial se montan en bastidor como los enrutadores empresariales. Estos generalmente tienen un máximo de 48 puertos estándar por conmutador 1U. Sin embargo, estos también tienden a tener una pequeña cantidad de otros puertos, incluidos los puertos Ethernet. Por lo general, están diseñados para conexiones de mayor ancho de banda a enrutadores.
Los conmutadores generalmente ofrecen puertos Ethernet, aunque algunos dispositivos de clase empresarial pueden ofrecer otras opciones de conectividad. La mayoría de los conmutadores solo proporcionarán una opción de conectividad. Algunos, sin embargo, son modulares y pueden ofrecer más de uno, generalmente ethernet y fibra. Aunque hay otras opciones de conectividad disponibles.
La característica principal
La característica principal de un conmutador es que opera en la capa 2 del modelo OSI, la capa de enlace de datos. Esto significa que enruta los datos a través de direcciones MAC en lugar de direcciones IP. Los switches escuchan el tráfico ARP en la red y construyen una tabla interna de qué direcciones MAC están disponibles en qué puerto físico. Esto significa que cuando el tráfico está destinado a una dirección MAC específica, el conmutador sabe exactamente a qué puerto físico debe enrutar el tráfico para llevarlo al host correcto.
Algunos conmutadores, especialmente aquellos con múltiples medios de conectividad, funcionan tanto en el nivel 2 como en el nivel 3 del modelo OSI. Los conmutadores que no se basan puramente en la capa 2 se denominan conmutadores multicapa.
Los conmutadores básicos no tienen opciones configurables y se denominan no administrados. Muchos conmutadores de oficina en el hogar ofrecen una interfaz de administración web con funcionalidad básica. Los conmutadores de clase empresarial se administran y ofrecen principalmente una configuración basada en CLI. A menudo a través de un puerto de consola, aunque la configuración de red puede ser posible.
Tormentas de difusión
En general, es deseable una malla de conectividad entre dispositivos en las redes informáticas. Una topología de malla ofrece redundancia en caso de falla del enlace o del dispositivo. Sin embargo, hay un problema al hacer eso con los interruptores. Debido a que los conmutadores se encuentran dentro de un dominio de difusión, transmiten cualquier paquete de difusión que reciben en todos los demás puertos. Si hay una malla en su lugar, hay un bucle en el sistema que hace que los paquetes de transmisión entren en un bucle indefinido.
Este bucle de difusión consume el espacio del búfer en un tiempo relativamente corto. Abrumando la capacidad del conmutador para transmitir datos y provocando una tormenta de transmisión. Estos tienden a inutilizar la red. El alto volumen de tráfico de la red también puede causar un aumento significativo en el uso de la CPU de los dispositivos conectados a la red, lo que podría volverlos inútiles. Si una red puede entrar en una tormenta de transmisión, la única forma de resolverlo es romper el ciclo, generalmente desconectando un cable de Ethernet ofensivo.
El software existe para neutralizar el riesgo de una tormenta de transmisión. Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, el sucesor compatible con versiones anteriores del Spanning Tree Protocol. Permite que una red determine las rutas preferidas y deshabilite temporalmente las rutas no preferidas. Cuando se realiza cualquier cambio en la red, como un dispositivo. Si el enlace o falla, el cálculo se vuelve a realizar automáticamente, lo que puede volver a habilitar el enlace de respaldo previamente deshabilitado. STP solía tardar alrededor de un minuto en converger en una configuración preferida. RSTP puede completar todo el proceso en 6 segundos.
Algunos conmutadores administrados incluyen opciones para eliminar el tráfico de transmisión cuando consume más de un ancho de banda específico. Esta técnica permite bucles pero neutraliza el riesgo de tormentas de difusión.
Conclusión
Un conmutador de red es un dispositivo de red de computadoras que ofrece varios puertos de conectividad, generalmente puertos ethernet. Cada puerto puede usar su ancho de banda total independientemente del rendimiento de todos los demás puertos.
Dispositivos de oficina en el hogar que pueden colocarse en un escritorio y, por lo general, ofrecen hasta 12 puertos y presentan opciones de configuración generalmente básicas, si hay alguna disponible. Los conmutadores de clase empresarial están montados en rack, ofrecen hasta 48 puertos en un conmutador de 1U y vienen con opciones de administración completas. Los switches operan en la capa 2 del modelo OSI, enrutando el tráfico por dirección MAC.