¿Qué son los Conmutadores de Red o Switch?

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Los conmutadores de red o switch son equipos encargados de conectar diversos dispositivos, como impresoras, computadoras etc. Los dispositivos a conectar deben poseer una tarjeta LAN Ethernet o Wifi, ya que la conexión puede ser inalámbrica. Su función es similar a un puente de red, enviando datos entre un segmento a otro de la red y cortando la conexión una vez terminada la transferencia.

El auge de los conmutadores de red data de la década de 1980 con el aumento de las necesidades por conectar equipos de cómputos. No se sabe a ciencia cierta quien diseñó y fabricó el primer Switch.

Principio de funcionamiento de los conmutadores de red o switch

Los conmutadores de red funcionan en la capa de enlace de datos o capa 2 del modelo OSI. La función principal de esta capa es garantizar la transmisión confiable de los datos entre dos nodos conectados por un medio físico. Los conmutadores tienen la capacidad de almacenar las direcciones MAC de todos los dispositivos conectados a él.

Esto les permite enviar los paquetes de datos desde el puerto de origen hacia el puerto destino, es decir, direccionar el paquete correctamente. Básicamente, cuando un equipo envía un mensaje, el switch lo captura y envía solo por el puerto del equipo destinatario del mensaje.

Componente de un Switch

Los principales componentes de un conmutador de red o switch son:

  • Interfaces de conexión: Esta parte contiene los puertos a través de los cuales se conectará el cableado. La cantidad y tipos de puertos depende del tamaño del conmutador. Estas interfaces suelen proporcionar velocidades de 10 Mbps, 100 Mbps y 1 Gbps.
  • Interfaces para administración: Estas interfaces son comunes de conmutadores grandes y modernos. Permite conectar equipos de cómputo al conmutador para establecer su configuración y posterior administración.
  • Memorias Internas: Dependiendo del tipo de switch este contará con algunos componentes para el almacenado de información. Poseen una memoria volátil donde se almacenan instrucciones y configuraciones, además de la tabla de direcciones MAC. También una memoria de almacenamiento permanente para guardar datos y software del firmware del equipo.

Clasificación de los conmutadores de red o switch

Los conmutadores se pueden clasificar según el método que utilizan para direccionar los paquetes de datos en:

  • Almacenamiento y reenvío: Estos switches guardan en memoria todo el paquete de datos y lo analizan. Luego, se hace una verificación por redundancia cíclica CRC y una medición del tamaño del paquete. Si estas comprobaciones fallan el paquete es descartado, de lo contrario se envía al destinatario. Este método asegura la transmisión sin errores, pero puede generar latencia en la comunicación.
  • Conmutación Cut-through: Este método fue creado para eliminar la latencia generada en el método de almacenamiento y envío. En este tipo de conmutación sólo se obtiene la dirección del destinatario y el paquete se envía. Como consecuencia, se pueden enviar paquetes con errores generados por colisiones saturando el ancho de banda.
  • Cut-through adaptativo: Este tipo de switch pose los dos métodos de conmutación, pudiendo ser configurados para usar uno o el otro. Además, los switch pueden usar los dos modos simultáneamente, donde el mismo decide qué modo emplear en cada momento. Si se generan muchas tramas con error el switch puede cambiar a modo de almacenamiento y reenvío hasta que la red se estabilice.

MÁS clasificaciones

Otra forma de clasificar los conmutadores es según la capa donde actúan dentro del modelo OSI. Si bien los switches tradicionales actúan sobre la capa 2, algunos más modernos pueden actuar sobre la capa 3 o de red del modelo OSI.

Conmutador de red o switch capa 2.

Conmutador de red o switch capa 2 de 5 puertos.
Conmutador de red o switch capa 2 de 5 puertos.

Actúan como puentes multi puertos dentro de una LAN y dividen a la misma en subredes. Estos switch deciden el destino de los paquetes de datos según la dirección MAC de destino contenida en el paquete. Esto conmutadores posibilitan transmitir datos simultáneamente sin causar interferencias en otras sub-redes.

Su principal limitación es que no permiten filtrar difusiones de datos o broadcast. Además, nunca se podrá enviar un paquete cuya dirección MAC de destino no se encuentre almacenada en la tabla de direcciones del conmutador.

Conmutador de red o switch capa 3.

Conmutador de red o switch capa 3 de 48 puertos.
Conmutador de red o switch capa 3 de 48 puertos

Estos conmutadores permiten realizar todas las funciones de los switches capa 2 además de incorporar algunas otras. Entre las funcionalidades nuevas está el enrutamiento basado en la capa de red del modelo OSI.

Esto posibilita, poder enviar paquetes de datos aun cuando la dirección del destinatario no esté en la tabla de direcciones del conmutador. Además, este tipo de switch permite la creación de redes virtuales o VLAN y posibilitar la comunicación entre ellas sin necesidad de un router.

Los switches capa 3 son comúnmente utilizados para particionar redes LAN grandes. El utilizar switches capa 2 en estas redes causaría una pérdida de rendimiento debido a la cantidad excesiva de broadcast. Un switch capa 3 es más adaptable que un enrutador en algunas circunstancias proporcionando un mejor soporte para configuraciones LAN virtuales.

Comparación de los conmutadores de red o switch con los concentradores y enrutadores

Los concentradores de red solo se encargan de dar una mayor concentración a la red, pero solo actúan como un puente punto a punto en el camino del cableado. Es ventajosos usar concentradores, ya que con ellos se puede monitorizar mejor la red y acelerar su mantenimiento.

Sin embargo, como ya se ha explicado los conmutadores son capaces de determinar el camino por el cual debe transitar la información. Puede recibir la información por un puerto y decidir su salida por el puerto al que está conectado el equipo destino.

Los dispositivos de conmutador Ethernet independientes, eran de uso común en redes domésticas muchos años antes de que los routers de banda ancha. Los routers domésticos modernos integran los conmutadores Ethernet directamente en la unidad como una de sus funciones principales.

Las posibilidades de los router son mayores, ya que estos están diseñados para conectar diferentes redes entre sí. Los conmutadores por su parte, crean la red en si al conectar diferentes dispositivos entre ellos.

Enrutador de red con funciones de Wifi.
Enrutador de red con funciones de Wifi.

Conmutadores de red o switch administrados y no administrados

Los conmutadores de red básicos no requieren ninguna configuración especial más allá de conectar los cables de enlace y la alimentación. En comparación, los dispositivos de gama alta utilizados en redes empresariales admiten una serie de características avanzadas diseñadas para ser controladas por un administrador. Las características populares de los switches administrados incluyen supervisión SNMP, agregación de enlaces y compatibilidad con QoS.

Los conmutadores administrados se construyen para ser controlados desde interfaces de línea de comandos de estilo Unix. Una categoría más reciente de conmutadores administrados llamados conmutadores inteligentes, dirigidos a redes empresariales de nivel de entrada y de rango medio, admiten interfaces basadas en web similares a un enrutador doméstico.

Otras características de los conmutadores de red o switch

Alguno switches tiene incorporada una función llamada Alimentación eléctrica por Ethernet (Power Over Ethernet POE). Esta funcionalidad permite a los conmutadores de red obtener la energía de alimentación eléctrica de conjunto con los datos a través del cableado Ethernet. Esto elimina del switch las fuentes de poder y los cables para conexión eléctrica tradicionales.

Tipos de conmutadores de red o switch

Los conmutadores Ethernet son el tipo más común, pero también existen conmutadores optimizados para arquitecturas de red ATMFibre ChannelToken Ring.

Los conmutadores Ethernet convencionales admiten velocidades de hasta 1gb Ethernet por enlace individual. Al contrario, los conmutadores de alto rendimiento como los de los centros de datos, suelen admitir velocidades de hasta 10 Gbps por enlace.

Diferentes modelos de conmutadores de red admiten un número variable de dispositivos conectados. Las conexiones se pueden realizar mediante cables UTP, coaxial o fibra óptica.  Los conmutadores de red de nivel de usuario generalmente proporcionan cuatro u ocho conexiones para dispositivos Ethernet, mientras que los conmutadores corporativos suelen admitir entre 32 y 128 conexiones.

Las gamas y configuración son disímiles entre los fabricantes de los conmutadores de red o switch. Este es un producto bastante escalable en cuanto a su uso, y casi siempre se podrá contar con uno que satisfaga nuestras necesidades.


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