conmutador de red

Un conmutador de red (inglés: ) es una pieza de hardware de red que recibe y reenvía datos a dispositivos de destino mediante el intercambio de mensajes . Puede conectar diferentes dispositivos en una red informática . También se le conoce generalmente como interruptor.

Conmutador de red de 50 puertos ERS 2550T-PWR de Avaya

Un conmutador es un puente multipuerto que reenvía datos mediante direcciones MAC en la capa de enlace de datos . Al introducir la función de enrutamiento, algunos conmutadores también pueden reenviar datos en la capa de Red . Dichos conmutadores generalmente se denominan conmutadores de capa 3 o conmutadores multicapa.

Los conmutadores Ethernet son la forma más común de conmutadores de red. El primer conmutador Ethernet fue introducido por Kalpana Corporation (adquirida por Cisco en 1994 ). Los conmutadores también son omnipresentes en otros tipos de redes, como Fibre Channel , Asynchronous Transfer Mode e InfiniBand .

El repetidor reenviará los mismos datos en todos sus puertos, lo que permitirá que el dispositivo determine qué datos necesita, pero el conmutador es diferente, solo reenviará los datos al dispositivo que necesita recibirlos.

principio de funcionamiento

una red con conmutadores

interruptor de Eternet

Los interruptores funcionan en la segunda capa del modelo de referencia OSI , la capa de enlace de datos . La CPU dentro del conmutador formará una tabla MAC haciendo coincidir la dirección MAC con el puerto cuando cada puerto se conecte correctamente . En la comunicación futura, el paquete de datos enviado a esta dirección MAC solo se enviará a su puerto correspondiente, no a todos los puertos. Por lo tanto, el conmutador se puede utilizar para dividir las transmisiones de la capa de enlace de datos, es decir, los dominios de colisión, pero no puede dividir las transmisiones de la capa de red, es decir, los dominios de transmisión .

El reenvío de los paquetes de datos por parte del conmutador se basa en la dirección MAC, la dirección física. Para el protocolo de red IP, es transparente, es decir, el conmutador no conoce ni necesita conocer la máquina de origen y el destino al reenviar los paquetes de datos Si desea saber la dirección IP de la computadora, solo necesita saber su dirección física.

Durante la operación, el conmutador recopilará datos continuamente para crear su propia tabla de direcciones. Esta tabla es bastante simple. Muestra en qué puerto se encuentra una determinada dirección MAC, por lo que cuando el conmutador recibe un paquete TCP/IP, comprobará la dirección MAC de destino del paquete de datos y verifique su propia tabla de direcciones para confirmar desde qué puerto debe enviarse el paquete de datos. Dado que este proceso es relativamente simple y esta función la realiza un hardware completamente nuevo: ASIC , la velocidad es bastante rápida. Por lo general, el conmutador solo tarda decenas de microsegundos en decidir dónde enviar un paquete IP.

Si la dirección MAC de destino no se puede encontrar en la tabla de direcciones, el conmutador "inundará" el paquete IP, es decir, lo enviará fuera de cada puerto, tal como lo hace el conmutador cuando procesa un paquete de difusión recibido. La debilidad de un conmutador de capa 2 es que su método de procesamiento de paquetes de difusión no es muy eficaz. Por ejemplo, cuando un conmutador recibe un paquete de difusión enviado desde una estación de trabajo TCP/IP, pasará el paquete a todos los demás puertos. Vaya, incluso si algunos puertos están conectados a estaciones de trabajo IPX o DECnet. Como resultado, el ancho de banda de los nodos que no son TCP/IP se verá afectado negativamente, incluso si los mismos nodos TCP/IP, si su subred es la misma que la subred de la estación de trabajo que envió el paquete de transmisión, entonces no serán razonables. Recibe algunas transmisiones de la red que no tienen nada que ver con ellas, y la eficiencia de toda la red se verá muy reducida.

Manera de trabajar

Después de instalar y configurar un switch, su proceso de trabajo es el siguiente:

Reciba un paquete de una computadora con una dirección MAC de X en un segmento de red (establecido en A) a una computadora con una dirección MAC de Y. Por lo tanto, el conmutador registra que la dirección MAC X está en el segmento de red A. Esto se llama aprendizaje.
El conmutador no sabe en qué segmento de red está la dirección MAC Y, por lo que reenvía el paquete de datos a todos los segmentos de red excepto A. Esto se llama inundación.
La computadora con la dirección MAC Y recibe el paquete de datos y envía un paquete de reconocimiento a la dirección MAC X. Después de recibir el paquete, el conmutador registra el segmento de red donde se encuentra la dirección MAC Y.
El switch reenvía el paquete de confirmación a la dirección MAC X. Esto se llama reenvío.
El conmutador recibe un paquete de datos y, después de comprobar la tabla, descubre que la dirección de origen y la dirección de destino del paquete de datos pertenecen al mismo segmento de red. El switch no procesará el paquete. Esto se llama filtrado.
Cada registro en la tabla de consulta de segmentos de red de direcciones MAC dentro del conmutador utiliza una marca de tiempo para registrar la hora del último acceso. Los registros anteriores a cierto umbral (configurable por el usuario) se eliminan. Esto se llama envejecimiento.

Con una LAN de conmutador completo, solo se conecta un dispositivo a cada puerto del conmutador, por lo que no pueden producirse colisiones. Los interruptores no necesitan filtrar.

Tecnología de conmutación que trabaja en diferentes niveles de OSI

Los conmutadores comerciales modernos utilizan principalmente interfaces Ethernet. La función principal de un conmutador Ethernet es proporcionar un puente de capa 2 multipuerto, y muchos conmutadores también brindan otras capas de servicios.Este tipo de conmutador que no solo proporciona funciones de puente también se denomina conmutador multicapa. Los conmutadores multicapa pueden aprender la topología en muchos niveles y también pueden reenviar en una o más capas.

capa

Una capa de dispositivos de red que transmiten datos sin controlar ningún tráfico, como concentradores . Cualquier paquete de puerto entrante se reenvía a todos los puertos excepto al puerto entrante. Específicamente, cada bit o símbolo se transmite intacto. Dado que cada paquete se distribuye a todos los puertos, sus colisiones pueden afectar a toda la red, lo que limita sus capacidades generales. A principios de la década de 2000, la diferencia de precio entre los concentradores y los conmutadores de gama baja era pequeña. [1] Para ciertas aplicaciones, los concentradores aún pueden ser útiles por un tiempo, como proporcionar un analizador de paquetes con una copia del tráfico de red. La duplicación de puertos del divisor de red y el conmutador también pueden realizar la misma función.

segunda planta

Artículo: puente

Los switches de capa 2 transmiten tramas de red en la capa de enlace de datos (capa 2) en función de las direcciones de hardware (direcciones MAC). Los conmutadores de capa 2 son "transparentes" para los enrutadores y hosts, y cumplen principalmente con el estándar 802.1d. Este estándar estipula que el conmutador obtiene la dirección MAC de origen al observar la trama de datos de cada puerto, y el conmutador establece una tabla de mapeo entre la dirección MAC y el puerto en la memoria caché interna de alta velocidad. Cuando la dirección de destino de la trama de datos aceptada por el conmutador se encuentra en la tabla de asignación, el conmutador envía la trama de datos al puerto correspondiente. Si no puede encontrarlo, transmitirá la trama de datos a todos los puertos de la red de área local virtual (VLAN) a la que pertenece el puerto. Si hay un paquete de datos de respuesta, el conmutador agregará una nueva relación correspondiente en el tabla de mapeo Cuando el conmutador se une a la red por primera vez, dado que la tabla de asignación está vacía, todas las tramas de datos se enviarán a todos los puertos de la LAN virtual hasta que el conmutador "aprenda" cada dirección MAC. Desde este punto de vista, el conmutador es similar al concentrador compartido tradicional cuando recién se inicia, y su rendimiento no puede ejercerse realmente hasta que se establece la tabla de mapeo. Este método cambia la forma en que se acelera el tráfico Ethernet compartido. Es como colocar pasos elevados en diferentes direcciones de manejo. Los vehículos que van en diferentes direcciones pueden pasar al mismo tiempo, lo que mejora enormemente el tráfico. Desde una perspectiva de VLAN, el rendimiento mejora porque solo los nodos dentro de la subred compiten por el ancho de banda. El Host 1 accede al Host 2 Al mismo tiempo, el Host 3 puede acceder al Host 4. Esta ventaja es aún más evidente cuando cada departamento tiene su propio servidor independiente. Pero este entorno está experimentando cambios tremendos, porque los servidores tienden a administrarse de forma centralizada y este modelo no es adecuado para las aplicaciones de Internet. La comunicación entre diferentes VLAN debe completarse a través de enrutadores. Además, para realizar la comunicación entre diferentes segmentos de red, también se requieren enrutadores para la interconexión.

tres pisos

El conmutador de capa 3 puede manejar el protocolo de capa de red de capa 3 y se usa para conectar diferentes segmentos de red y establecer una conexión directa entre dos segmentos de red consultando y aprendiendo la puerta de enlace predeterminada.

Un conmutador de Capa 3 puede realizar todas o parte de las funciones de un enrutador, pero solo puede usarse para la interconexión entre el mismo tipo de subredes LAN. De esta manera, un conmutador de Capa 3 puede identificar paquetes de datos por dirección MAC como un conmutador de Capa 2, y también puede realizar un enrutamiento y reenvío débiles entre dos subredes LAN como un enrutador tradicional.Su enrutamiento y reenvío no se mantienen mediante software. , pero a través de un chip ASIC dedicado para manejar estos reenvíos;

cuatro pisos

El conmutador de cuatro capas puede manejar el protocolo de la capa de transporte de la cuarta capa y puede vincular la sesión con una dirección IP específica para realizar una IP virtual [2] ;

siete pisos

Los conmutadores más inteligentes pueden hacer un uso completo de los recursos de ancho de banda para filtrar, identificar y procesar dispositivos de conmutación para la conversión de datos de la capa de aplicación.

Clasificación

banda ancha

El ancho de banda del conmutador de red se divide en: 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s , 10 Gb/s , 40 Gb/s, 100 Gb/s .

Convertir Mbps a MB/s: 1 Mbps = 0,125 MB/s.

referencias

^ Matthew Glidden. . Acerca de este blog de Macintosh en particular. Octubre de 2001 [9 de junio de 2011]. (Contenido original archivado el 6 de enero de 2019).
^ . Pacific Internet. 2004-06-08 [2014-11-18]. ( Contenido original archivado el 2014-02-28).