Las redes de hoy en día son esenciales para apoyar a las empresas, proporcionar comunicación, ofrecer entretenimiento… la lista es interminable. Un elemento fundamental que tienen en común las redes es el conmutador de red, que ayuda a conectar dispositivos con el fin de compartir recursos.
¿Qué es un conmutador de red?
Un conmutador de red es un dispositivo que opera en la capa de Enlace de Datos del modelo OSI-Capa 2. Toma los paquetes enviados por los dispositivos que están conectados a sus puertos físicos y los envía de nuevo, pero sólo a través de los puertos que conducen a los dispositivos a los que los paquetes están destinados. También pueden operar en la capa de red, la capa 3, donde se produce el enrutamiento.
Los conmutadores son un componente común de las redes basadas en ethernet, Fibre Channel, Asynchronous Transfer Mode (ATM) e InfiniBand, entre otras. Sin embargo, en general, la mayoría de los conmutadores actuales utilizan ethernet.
¿Cómo funciona un conmutador de red?
Una vez que un dispositivo se conecta a un conmutador, éste anota su dirección de control de acceso al medio (MAC), un código que se encuentra en la tarjeta de interfaz de red (NIC) del dispositivo que se conecta a un cable ethernet que se conecta al conmutador. El conmutador utiliza la dirección MAC para identificar desde qué dispositivo conectado se envían los paquetes salientes y dónde entregar los paquetes entrantes.
Así, la dirección MAC identifica el dispositivo físico en contraposición a la dirección IP de la capa de red (capa 3), que puede asignarse dinámicamente a un dispositivo y cambiar con el tiempo.
Cuando un dispositivo envía un paquete a otro, éste entra en el conmutador y éste lee su cabecera para determinar qué hacer con él. Hace coincidir la dirección o direcciones de destino y envía el paquete a través de los puertos apropiados que conducen a los dispositivos de destino.
Para reducir la posibilidad de colisiones entre el tráfico de red que va hacia y desde un conmutador y un dispositivo conectado al mismo tiempo, la mayoría de los conmutadores ofrecen una funcionalidad full-duplex en la que los paquetes que van y vienen de un dispositivo tienen acceso a todo el ancho de banda de la conexión del conmutador. (Imagínese a dos personas hablando por un teléfono móvil en lugar de un walkie-talkie).
Si bien es cierto que los switches operan en la Capa 2, también pueden operar en la Capa 3, lo cual es necesario para que soporten LANs virtuales (VLAN), segmentos lógicos de red que pueden abarcar subredes. Para que el tráfico llegue de una subred a otra debe pasar entre conmutadores, y esto se facilita mediante las capacidades de enrutamiento incorporadas en los conmutadores.
Conmutadores frente a concentradores
Un concentrador también puede conectar varios dispositivos entre sí con el fin de compartir recursos, y el conjunto de dispositivos conectados a un concentrador se conoce como segmento de LAN.
Un concentrador se diferencia de un conmutador en que los paquetes enviados desde uno de los dispositivos conectados se difunden a todos los dispositivos que están conectados al concentrador. Con un conmutador, los paquetes se dirigen sólo al puerto que lleva al dispositivo al que se dirigen los paquetes.
Los conmutadores suelen conectar segmentos LAN, por lo que los concentradores se conectan a ellos. Los conmutadores filtran el tráfico destinado a los dispositivos del mismo segmento LAN. Debido a esta inteligencia, los conmutadores hacen un uso más eficiente de sus propios recursos de procesamiento, así como del ancho de banda de la red.
Conmutadores frente a routers
Los conmutadores se confunden a veces con los routers, que también ofrecen el reenvío y enrutamiento del tráfico de red, de ahí su nombre. Pero lo hacen con un propósito y una ubicación diferentes.
Los routers operan en la Capa 3 -la capa de red- y se utilizan para conectar redes a otras redes.
Una forma fácil de pensar en la diferencia entre switches y routers es pensar en las LAN y WAN. Los dispositivos se conectan localmente a través de conmutadores, y las redes se conectan a otras redes a través de routers. Si piensas en la ruta general que puede seguir un paquete para llegar a Internet -por ejemplo: dispositivo > hub > switch > router > Internet- eso también debería ayudar.
Por supuesto, hay casos en los que la funcionalidad de conmutación está integrada en el hardware de un router, y el router actúa también como conmutador.
El caso más fácil aquí es pensar en el router inalámbrico de su casa. Se dirige a una conexión de banda ancha a través de su puerto WAN, pero normalmente también tiene puertos ethernet adicionales que puede utilizar para conectar un cable ethernet para un ordenador, televisión, impresora o incluso una consola de juegos. Aunque otros dispositivos de la red, como otros portátiles y teléfonos, se conectan a través del router Wi-Fi, éste sigue ofreciendo funciones de conmutación a través de la LAN. Así que el router, en efecto, es también un conmutador. E incluso puede conectar un conmutador independiente al router para proporcionar tanto acceso a Internet como a la LAN para dispositivos adicionales.
Tipos de conmutadores
Los conmutadores varían en tamaño, dependiendo de cuántos dispositivos necesite conectar en un área específica, así como del tipo de velocidad/ancho de banda de la red que necesiten esos dispositivos. En una pequeña oficina o en una oficina doméstica, suele bastar con un conmutador de cuatro u ocho puertos, pero para despliegues más grandes se suelen ver conmutadores de hasta 128 puertos. El factor de forma de un conmutador más pequeño es un aparato que puede caber en un escritorio, pero los conmutadores también se pueden montar en un bastidor para colocarlos en un armario de cableado o en un centro de datos o una granja de servidores. Los tamaños de los conmutadores para montaje en bastidor van de 1U a 4U, pero también hay disponibles conmutadores de mayor tamaño.
Los conmutadores también varían en cuanto a la velocidad de red que ofrecen, desde Fast ethernet (10/100 Mbps), Gigabit ethernet (10/100/1000 Mbps), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps) e incluso velocidades de 40/100 Gbps. La velocidad que se elija dependerá del rendimiento que se necesite para las tareas que se vayan a realizar.
Los conmutadores también difieren en sus capacidades. Aquí hay tres tipos.
No gestionados
Los switches no gestionados son los más básicos y ofrecen una configuración fija. Por lo general, son plug-and-play, lo que significa que tienen pocas o ninguna opción para que el usuario elija. Pueden tener configuraciones predeterminadas para características como la calidad del servicio, pero no pueden cambiarse. La ventaja es que los conmutadores no gestionados son relativamente baratos, pero su falta de características los hace inadecuados para la mayoría de los usos empresariales.
Conmutadores gestionados
Los conmutadores gestionados ofrecen más funcionalidad y características para los profesionales de TI y son el tipo más probable que se vea en entornos empresariales o de negocios. Los switches gestionados tienen interfaces de línea de comandos (CLI) para configurarlos. Admiten agentes del protocolo simple de gestión de redes (SNMP) que proporcionan información que puede utilizarse para solucionar problemas de la red.
También pueden admitir LAN virtuales, configuraciones de calidad de servicio y enrutamiento IP. La seguridad también es mejor, protegiendo todos los tipos de tráfico que manejan.
Debido a sus características avanzadas, los switches gestionados cuestan mucho más que los switches no gestionados.
Switches inteligentes o smart
Los switches inteligentes o smart son switches gestionados que tienen algunas características más allá de lo que ofrece un switch no gestionado, pero menos que un switch gestionado. Por lo tanto, son más sofisticados que los switches no gestionados, pero también son menos costosos que un switch totalmente gestionable. Por lo general, carecen de soporte para el acceso a telnet y tienen GUIs web en lugar de CLIs. Otras opciones, como las VLAN, pueden no tener tantas funciones como las soportadas por los switches totalmente gestionados. Pero como son menos costosos, pueden ser una buena opción para las redes más pequeñas con menos recursos financieros y aquellas con menos necesidades de características.
Características de gestión
La lista completa de características y funcionalidades de un conmutador de red variará dependiendo del fabricante del conmutador y de cualquier software adicional proporcionado, pero en general un conmutador ofrecerá a los profesionales la capacidad de:
- Habilitar y deshabilitar puertos específicos en el conmutador.
- Configurar los ajustes para el dúplex (medio o completo), así como el ancho de banda.
- Configurar los niveles de calidad de servicio (QoS) para un puerto específico.
- Habilitar el filtrado MAC y otras funciones de control de acceso.
- Configurar la monitorización SNMP de los dispositivos, incluyendo la salud del enlace.
- Configurar la duplicación de puertos, para monitorizar el tráfico de la red.
Otros usos
En las redes más grandes, los switches se utilizan a menudo como una forma de descargar el tráfico con fines analíticos. Esto puede ser importante para la seguridad, donde un switch puede colocarse delante de un router WAN, antes de que el tráfico vaya a la LAN. Puede facilitar la detección de intrusiones, el análisis del rendimiento y el cortafuegos. En muchos casos, la duplicación de puertos se utiliza para crear una imagen en espejo de los datos que fluyen a través del conmutador antes de que se envíen a un sistema de detección de intrusiones o a un rastreador de paquetes, por ejemplo.
En su aspecto más básico, sin embargo, es la simple tarea de un conmutador de red de entregar rápida y eficientemente los paquetes del ordenador A al ordenador B, tanto si los ordenadores están situados al otro lado del pasillo como al otro lado del mundo. Varios otros dispositivos contribuyen a esta entrega a lo largo del camino, pero el conmutador es una parte esencial de la arquitectura de red.