Switches, VLANs y Routers: Fundamentos y Funciones

Switches

Encargados de la interconexión de equipos dentro de una misma red, los switches son dispositivos que, junto al cableado, constituyen las redes de área local o LAN.

La Conmutación

La conmutación es la transferencia de datos entre los dispositivos de la red, procesando la información contenida en las cabeceras de la trama Ethernet.

Tareas del switch

• Aprendizaje de direcciones MAC: Tabla en memoria RAM que asocia puerto del switch con dirección MAC del equipo conectado = tabla MAC.
• Inundación de tramas: Switch recibe una trama por un puerto y no conoce el puerto al que corresponde la dirección MAC de destino, reenvía la trama por todos los puertos, y solo responderá al que va dirigida la trama mientras los demás la descartarán.
• Actualización de direcciones MAC: Entradas de la tabla MAC desaparecen al cabo de un tiempo. Se pueden incluir entradas en la tabla MAC que no se borren (entradas estáticas).
• Reenvío selectivo de tramas: Reenvía solo por el puerto adecuado una trama que le llega utilizando su tabla MAC.
• Filtrado de tramas: El switch puede descartar una trama si la dirección de destino es la misma que la de origen, trama errónea (colisión; comprobación de errores falla), dirección MAC o puerto bloqueados mediante seguridad de puerto (puerto solo acepta tramas cuyo origen sea una dirección MAC).
• Evitar bucles con otros switches (STP): Los equipos se conectan a varios switches lo que genera redundancia y se crean bucles. Esto genera un problema de tramas circulando indefinidamente por la red. El protocolo STP elimina los bucles bloqueando determinados puertos. Bloque dinámico y puede cambiar.

Dominio de colisión

Conjunto de equipos conectados mediante hubs o cables (comparten el medio) en los que los switches y routers separan dominios de colisión.

Dominio de difusión

Equipos conectados mediante hubs o switches a los que llegan los mensajes de difusión de la subred y los routers separan dominios de difusión.

Concepto de VLAN

Mecanismo de los switches gestionables que permite dividir la red en dominios de difusión sin usar routers. Permite crear redes lógicas independientes dentro de la misma red física.

Tipos de VLAN

• VLAN de nivel1 por puerto: Miembros identificados por el puerto al que están conectados. Dispositivos de VLANs diferentes tienen que comunicarse a través de un router.
• VLAN de nivel2 por dirección MAC: Miembros identificados por dirección MAC.
• VLAN de nivel3 por direccionamiento IP: Miembros identificados por su dirección IP.
• VLAN etiquetada: Utilizan tramas IEEE 802.1Q. Info de destino en la etiqueta, consiguiendo que un switch pueda reconocer en qué segmento se produce la comunicación y reenviar el mensaje en consecuencia.

Tipos de VLAN según su función

• Predeterminada: VLAN por defecto. Todos los puertos del switch se asignan a ésta al iniciarse.
• De dato o de usuario: Solo envía datos generados por el usuario.
• De admisión: Creada por el administrador para realizar tareas de gestión sobre el switch.
• Nativa: Creada para identificar un enlace troncal, sirve como identificador común en los dos extremos de un enlace troncal.

Principios de ingeniería estructurada

La ingeniería estructurada se basa en principios como jerarquía, modularidad, resistencia y flexibilidad.

Capas de una red jerárquica

Las redes jerárquicas se dividen en capa de acceso, capa de distribución y capa núcleo.

Principios de diseño de redes jerárquicas

Los principios de diseño de redes jerárquicas incluyen el diámetro de la red, la agregación de enlaces y la redundancia.

Routers

Un router es un dispositivo de interconexión de redes de ordenadores que opera en la capa 3 del modelo OSI o nivel IP (nivel de red).

Funciones de los routers

Las funciones de los routers incluyen el encaminamiento del tráfico de red, la adaptación de los datos entre diferentes tecnologías de transmisión, la provisión de los parámetros de configuración de red, el filtrado de datos y la traducción de direcciones de red.

Arquitectura de un router

La arquitectura de un router incluye puertos de entrada, entramado de conmutación, puertos de salida y procesador de enrutamiento.

Funcionamiento de un router

El proceso de un paquete en un router IP incluye la recepción del paquete por el puerto de entrada, la separación de la cabecera IP del contenido, la extracción de la dirección de destino de la cabecera IP, la consulta de la tabla de enrutamiento y la identificación del puerto de salida.