Conmutadores (switches)

Como los hubs, pueden conectar varios hosts a la red, pero en esta ocasión sí pueden enviar un mensaje a un host especifico.

Los switches disponen de una tabla de direcciones MAC que contiene una lista de todos los puertos activos y las direcciones MAC de los hosts conectados a cada puerto. Al enviarse un mensaje entre hosts, el conmutador comprueba si la dirección MAC de destino se encuentra en la tabla. Si es así, el switch realiza una conexión temporal, conocida como circuito entre el puerto origen y el de destino.

El nuevo circuito crea un canal dedicado por el cual los dos hosts se comunican. Mientras, el resto de hosts, al no compartir el ancho de banda de este canal, no reciben mensajes que no estén dirigidos a ellos.

Envío y recepción entre hosts utilizando un switch

Tabla MAC

faO/1	faO/2	faO/3	fa0/4
206d.8c01.0000	206d.8c01.1111	206d.8c01.2222	206d.8c01.3333
faO/5	faO/6	fa0/7	fa0/8
206d.8c01.4444	206d.8c01.5555	206d.8c01.6666	206d.8c01.7777

Cuando un switch recibe una trama que está dirigida hacia un Host que no se encuentra aún en la tabla de direcciones MAC y por lo tanto desconoce, utiliza un mecanismo conocido como Flooding. Consiste en enviar un mensaje a todos los hosts conectados, y estos al recibirlos comparan la dirección MAC de destino del mensaje con la suya propia. Solo el Host con la dirección de destino correspondiente procesará el mensaje y responderá al emisor.

Recordemos! Los switches, como los hubs, pueden conectar varios hosts a la red, pero en esta ocasión sí pueden enviar un mensaje a un tosí especifico.

Las tablas de los switches se actualizan de manera dinámica y aprenden y actualizan rápidamente las direcciones MAC de los hosts conectados cada vez que el switch lee una nueva dirección MAC de origen. Hay que tener en cuenta que es posible conectar varios hosts a un mismo puerto si se utiliza, por ejemplo, un hub.

Análisis de su influencia en los dominios de colisión y de Broadcast

Ya que los conmutadores pueden ser utilizados para dividir o segmentar una red, crean varios dominios de colisión, lo que significa que existirán menos hosts en cada dominio de colisión y menor será la probabilidad de que ocurran colisiones.

Además, cada vez que se realiza una comunicación entre hosts mediante un switch se crea un nuevo circuito. Cada uno de estos circuitos permite que existan varias comunicaciones simultáneas de manera independiente, siendo cada uno de ellos un dominio de colisión independiente.

Dominios de colisión en un Switch

Si se encuentra conectado un hub a un puerto de un switch, hay posibilidad de que existan colisiones en el segmento del hub.

Mensaje confuso que ha enviado a todos los hosts conectados al hub por una colisión producida en el segmento  del hub. Mientas, el switch no reenvía el mensaje erróneo.

Recordemos! Que un mensaje confuso es cuando todos los hosts envían al mismo tiempo un mensaje al hub, esos colisionan creado un mensaje confuso.

Importante! El hub en caso de recibir cualquier mensaje dañado, lo reenvía por todos sus puertos, mientras el switch al recibir un mensaje confuso lo desechará.

Cuando un switch recibe una trama de Broadcast eI reenvío lo realiza por todos sus puertos menos por el que recibió. A continuación, cada dispositivo procesa la trama.

Importante! Esto da lugar a que disminuya la eficacia de la red, ya que el ancho de banda de la red se emplea para propagar el tráfico de Broadcast.

Si se conectan dos switches aumenta el dominio de Broadcast. Por ejemplo, en la siguiente imagen los switchs 1 y 2 están conectados. Si se reenvía una trama de Broadcast a todos los puertos del switch 1, la trama se propagará a todos los dispositivos del switch 2.

Dos switches conectados

Comparación de distintos tipos de Conmutación: Cut-trought, Store-and- Forward, Fragment-free Switching

Existen varios modos de Conmutación para enviar una trama a través de un switch:

Cut trought (Método de corte). (Streaming). El switch comprueba la dirección MAC de destino en cuanto recibe la cabecera de la trama, antes de recibir la trama y comienza inmediatamente a enviar la trama aunque no haya llegado completamente. Con esta técnica se reduce el retraso de envío (Latencia), pero la detección de errores es baja.

Store and forward (Almacenamiento y envío). Mediante esta técnica el switch debe recibir la trama completa, comprobarla y, a continuación, enviarla.

 

El switch tiene que recibir la trama completa antes de enviarla al puer­to que corresponda. Lee la dirección MAC de destino; verifica el CRC (contador de redundancia cíclica); aplica el filtrado correspondiente y retransmite la trama. La Latencia suele ser mayor con esta técnica, pero más segura ante posibles errores.

Técnicas Método de Corte y Almacenamiento de envío

Fragment free Switching (Conmutación libre de fragmentos). El switch lee los primeros 64 bytes, los cuales constituyen la mayoría de los erro­res de paquete, antes de empezar la retransmisión. El switch solo realiza el envío en caso de que las tramas estén libres de errores y colisiones.

Comparación entre conmutadores y puentes

Los puentes y conmutadores tienen muchas características en común, pero hay una diferencia principal: un conmutador solo permite conectar LAN que utilicen los mismos protocolos a nivel de enlace y físico, siendo la función principal segmentar una red para aumentar el rendimiento.

Si se utiliza un conmutador o un puente para conectar dos LAN con los mis­mos protocolos se puede decir que el comportamiento de ambos es prácticamen­te idéntico. Pero se recomienda utilizar conmutadores si únicamente se pretende segmentar la red, ya que los puentes introducen retardos en la transmisión de tramas y los conmutadores realizan el procesado de tramas rápidamente.

Mención a la Conmutación de nivel 3 y 4

Los conmutadores de nivel 3 además de disponer de las funciones tradicio­nales en las que solo utilizan la Información de las direcciones MAC, incorpo­ran algunas tareas relacionadas con direcciones IP, como ciertos Procesos de enrutamiento y dirección del tráfico en función de las direcciones IP.

Comparación entre un Switch de Nivel 3 y un Router

Característica	Switch de Capa 3	Router
Enrutamiento de Capa 3	Con soporte	Con soporte
Administración del tráfico	Con soporte	Con soporte
Soporte de WIC		Con soporte
Protocolos de enrutamiento avanzados		Con soporte
Enrutamiento por velocidad de cable	Con soporte

Al utilizar conmutadores de nivel 3 se consigue reducir la cantidad de routers dedicados en una red LAN. Este tipo de switches incorporan un hardware de Conmutación especial (ASIC) que permite enviar datos con la misma rapidez que conmutan, resultando muy efectivos si hay una excesiva cantidad de hosts conectados.

Caracterísiticas de Conmutadores de Nivel 3 (Capa OSI – RED)

• Envío de paquetes basado en hardware
• Conmutación de paquetes de alto desempeño
• Escalabilidad de alta velocidad
• Baja Latencia
• Costo menor por puerto
• Contabilidad de flujo
• Seguridad
• Calidad de Servicio

 Importante! También son capaces de soportar redes de área local virtuales (VLAN).

La Conmutación de nivel 4 es un concepto que aún no esta bien definido y acerca del cual existen varias controversias a la hora de clasificar sus equipos. También son conocidos como Layer 3 plus.

Lo más común es que un conmutador de nivel 4 disponga de las funcionali­dades de un conmutador tradicional, de las de nivel 3 y además disponga de la posibilidad de implementar políticas y filtros para servicios de la capa 4, como puertos TCP/UDP, FTP, POP3, etc.

Enumeración de distintos usos

El objetivo de un switch es segmentar la red en distintos dominios de co­lisión, pero también se puede utilizar para la retransmisión y el filtrado de mensajes y evitar bucles.

Al producirse segmentación del tráfico cuando se utilizan switches, se evita que los paquetes de cada dominio de colisión se propaguen al resto.

Como consecuencia de la segmentación que realizan los switchesse aumenta la capacidad de transmisión e incrementa el ancho de banda por usuario.