Conmutador de red

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Equipo de red que envía datos en paquetes basados en la dirección de hardware
Avaya ERS 2550T-PWR, un interruptor Ethernet de 50 puertos

Un conmutador de red (también llamado concentrador de conmutación, concentrador puente y, según IEEE, puente MAC) es un hardware de red que conecta dispositivos en una red informática mediante la conmutación de paquetes para recibir y reenviar datos al dispositivo de destino.

Un conmutador de red es un puente de red multipuerto que utiliza direcciones MAC para reenviar datos en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo OSI. Algunos conmutadores también pueden reenviar datos en la capa de red (capa 3) incorporando además la funcionalidad de enrutamiento. Dichos conmutadores se conocen comúnmente como conmutadores de capa 3 o conmutadores multicapa.

Los conmutadores para Ethernet son la forma más común de conmutador de red. El primer puente MAC fue inventado en 1983 por Mark Kempf, un ingeniero del grupo de desarrollo avanzado de redes de Digital Equipment Corporation. El primer producto Bridge de 2 puertos (LANBridge 100) fue presentado por esa empresa poco después. Posteriormente, la empresa produjo conmutadores multipuerto para Ethernet y FDDI, como GigaSwitch. Digital decidió otorgar la licencia de su patente MAC Bridge en una base no discriminatoria y libre de regalías que permitió la estandarización IEEE. Esto permitió que varias otras empresas produjeran conmutadores multipuerto, incluida Kalpana. Ethernet fue inicialmente un medio de acceso compartido, pero la introducción del puente MAC comenzó su transformación en su forma punto a punto más común sin un dominio de colisión. También existen conmutadores para otros tipos de redes, como Fibre Channel, modo de transferencia asíncrona e InfiniBand.

A diferencia de los concentradores repetidores, que transmiten los mismos datos desde cada puerto y permiten que los dispositivos seleccionen los datos dirigidos a ellos, un conmutador de red aprende las identidades de los dispositivos conectados y luego solo reenvía los datos al puerto conectado al dispositivo para la que se dirige.

Resumen

Cisco pequeña empresa SG300-28 28-port Gigabit Interruptor de rack Ethernet y sus interiores

Un conmutador es un dispositivo en una red informática que conecta otros dispositivos entre sí. Varios cables de datos se conectan a un interruptor para permitir la comunicación entre diferentes dispositivos en red. Los conmutadores administran el flujo de datos a través de una red al transmitir un paquete de red recibido solo a uno o más dispositivos para los que está destinado el paquete. Cada dispositivo en red conectado a un conmutador se puede identificar por su dirección de red, lo que permite que el conmutador dirija el flujo de tráfico maximizando la seguridad y la eficiencia de la red.

Un conmutador es más inteligente que un concentrador Ethernet, que simplemente retransmite paquetes desde todos los puertos del concentrador excepto el puerto en el que se recibió el paquete, sin poder distinguir diferentes destinatarios y logrando una eficiencia de red más baja en general.

Un conmutador Ethernet funciona en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo OSI para crear un dominio de colisión independiente para cada puerto del conmutador. Cada dispositivo conectado a un puerto de switch puede transferir datos a cualquiera de los otros puertos en cualquier momento y las transmisiones no interferirán. Debido a que el conmutador aún reenvía las transmisiones a todos los dispositivos conectados, el segmento de red recién formado continúa siendo un dominio de transmisión. Los conmutadores también pueden funcionar en capas superiores del modelo OSI, incluida la capa de red y superiores. Un dispositivo que también opera en estas capas superiores se conoce como conmutador multicapa.

La segmentación implica el uso de un conmutador para dividir un dominio de colisión más grande en otros más pequeños para reducir la probabilidad de colisión y mejorar el rendimiento general de la red. En el caso extremo (es decir, microsegmentación), cada dispositivo está ubicado en un puerto de conmutador dedicado. A diferencia de un concentrador Ethernet, hay un dominio de colisión separado en cada uno de los puertos del conmutador. Esto permite que las computadoras tengan ancho de banda dedicado en conexiones punto a punto a la red y también funcionen en modo dúplex completo. El modo dúplex completo tiene solo un transmisor y un receptor por dominio de colisión, lo que hace que las colisiones sean imposibles.

El conmutador de red desempeña un papel integral en la mayoría de las redes de área local (LAN) Ethernet modernas. Las LAN de tamaño mediano a grande contienen varios conmutadores administrados vinculados. Las aplicaciones para pequeñas oficinas/oficinas domésticas (SOHO) suelen utilizar un único conmutador o un dispositivo multiuso, como una puerta de enlace residencial, para acceder a servicios de banda ancha para pequeñas oficinas/hogares, como DSL o Internet por cable. En la mayoría de estos casos, el dispositivo del usuario final contiene un enrutador y componentes que interactúan con la tecnología de banda ancha física en particular. Los dispositivos de usuario también pueden incluir una interfaz telefónica para Voz sobre IP (VoIP).

Rol en una red

Los conmutadores se utilizan más comúnmente como punto de conexión de red para hosts en el borde de una red. En el modelo jerárquico de interconexión de redes y arquitecturas de red similares, los conmutadores también se utilizan más profundamente en la red para proporcionar conexiones entre los conmutadores en el perímetro.

En los conmutadores destinados a uso comercial, las interfaces integradas o modulares permiten conectar diferentes tipos de redes, incluidas Ethernet, Fibre Channel, RapidIO, ATM, ITU-T G.hn y 802.11. Esta conectividad puede ser en cualquiera de las capas mencionadas. Si bien la funcionalidad de la capa 2 es adecuada para el cambio de ancho de banda dentro de una tecnología, las tecnologías de interconexión como Ethernet y Token Ring se realizan más fácilmente en la capa 3 o mediante el enrutamiento. Los dispositivos que se interconectan en la capa 3 se denominan tradicionalmente enrutadores.

Cuando existe una gran necesidad de análisis del rendimiento y la seguridad de la red, los conmutadores se pueden conectar entre los enrutadores WAN como lugares para los módulos analíticos. Algunos proveedores ofrecen módulos de cortafuegos, detección de intrusos en la red y análisis de rendimiento que se pueden conectar a los puertos del conmutador. Algunas de estas funciones pueden estar en módulos combinados.

A través de la duplicación de puertos, un conmutador puede crear una imagen duplicada de datos que pueden ir a un dispositivo externo, como sistemas de detección de intrusos y rastreadores de paquetes.

Un conmutador moderno puede implementar alimentación a través de Ethernet (PoE), lo que evita la necesidad de que los dispositivos conectados, como un teléfono VoIP o un punto de acceso inalámbrico, tengan una fuente de alimentación independiente. Dado que los conmutadores pueden tener circuitos de alimentación redundantes conectados a fuentes de alimentación ininterrumpidas, el dispositivo conectado puede continuar funcionando incluso cuando falla la alimentación normal de la oficina.

Puente

Un interruptor de red modular con tres módulos de red (un total de 24 puertos Ethernet y 14 puertos Fast Ethernet) y una fuente de alimentación.
A 5-port layer-2 switch without management functionality
Un interruptor de capa-2 de 5 puertos sin funcionalidad de gestión

Los conmutadores comerciales modernos utilizan principalmente interfaces Ethernet. La función central de un conmutador Ethernet es proporcionar múltiples puertos de puente de capa 2. Se requiere la funcionalidad de capa 1 en todos los conmutadores para admitir las capas superiores. Muchos conmutadores también realizan operaciones en otras capas. Un dispositivo capaz de hacer más que un puente se conoce como conmutador multicapa.

Un dispositivo de red de capa 2 es un dispositivo multipuerto que utiliza direcciones de hardware (direcciones MAC) para procesar y reenviar datos en la capa de enlace de datos (capa 2).

Un conmutador que funciona como un puente de red puede interconectar redes de capa 2 separadas. El puente aprende la dirección MAC de cada dispositivo conectado. Los puentes también amortiguan un paquete entrante y adaptan la velocidad de transmisión a la del puerto saliente. Si bien existen aplicaciones especializadas, como las redes de área de almacenamiento, donde las interfaces de entrada y salida tienen el mismo ancho de banda, no siempre es así en las aplicaciones LAN generales. En las LAN, un conmutador utilizado para el acceso del usuario final suele concentrar un ancho de banda más bajo y enlaces ascendentes en un ancho de banda más alto.

Las interconexiones entre conmutadores se pueden regular mediante el protocolo de árbol de expansión (STP) que desactiva el reenvío en enlaces para que la red de área local resultante sea un árbol sin bucles de conmutación. A diferencia de los enrutadores, los puentes de árbol de expansión deben tener topologías con solo una ruta activa entre dos puntos. El puente de ruta más corta y TRILL (interconexión transparente de muchos enlaces) son alternativas de capa 2 a STP que permiten que todas las rutas estén activas con múltiples rutas de igual costo.

Tipos

Un interruptor de 3Com montado en rack

Factores de forma

Los switches están disponibles en muchos factores de forma, incluidas las unidades de escritorio independientes que, por lo general, están diseñadas para usarse en un entorno doméstico o de oficina fuera de un armario de cableado; conmutadores montados en bastidor para su uso en un bastidor de equipo o en una caja; Montaje en carril DIN para uso en entornos industriales; y pequeños interruptores de instalación, montados en un conducto de cables, caja de piso o torre de comunicaciones, como los que se encuentran, por ejemplo, en las infraestructuras de fibra a la oficina.

Los conmutadores montados en bastidor pueden ser unidades independientes, conmutadores apilables o unidades de chasis grandes con tarjetas de línea intercambiables.

Opciones de configuración

  • Interruptores no gestionados no tienen interfaz de configuración ni opciones. Son plug y play. Por lo general son los interruptores menos costosos, y por lo tanto a menudo se utilizan en un pequeño ambiente de oficina / oficina en casa. Los interruptores no gestionados pueden ser montados en escritorio o rack.
  • Interruptores gestionados tener uno o más métodos para modificar el funcionamiento del interruptor. Los métodos de gestión comunes incluyen: una interfaz de línea de comandos (CLI) accedida a través de consola serie, telnet o Secure Shell, un agente integrado de protocolo de gestión de redes simples (SNMP) que permite la gestión desde una consola remota o estación de gestión, o una interfaz web para la gestión desde un navegador web. Ejemplos de cambios de configuración que uno puede hacer desde un conmutador gestionado incluyen: características habilitantes tales como el Protocolo de Árbol de Spanning o el espejo del puerto, el ajuste del ancho de banda del puerto, la creación o modificación de VLANs (LAN virtuales), etc. Dos subclases de interruptores gestionados son interruptores inteligentes y gestionados por la empresa.
  • Interruptores inteligentes (también los interruptores inteligentes) son conmutadores gestionados con un conjunto limitado de características de gestión. Del mismo modo, los interruptores "manejados" son interruptores que caen en un nicho de mercado entre no gestionados y gestionados. Por un precio mucho menor que un interruptor totalmente gestionado proporcionan una interfaz web (y por lo general no hay acceso CLI) y permiten la configuración de configuraciones básicas, como VLAN, ancho de puerto y dúplex.
  • Interruptores gestionados por la empresa (llamados interruptores gestionados) tienen un conjunto completo de características de gestión, incluyendo CLI, agente SNMP, e interfaz web. Pueden tener características adicionales para manipular configuraciones, como la capacidad de mostrar, modificar, respaldar y restaurar configuraciones. Comparado con interruptores inteligentes, los conmutadores de empresa tienen más características que pueden personalizarse o optimizarse y son generalmente más costosos que los interruptores inteligentes. Los interruptores empresariales suelen encontrarse en redes con un mayor número de interruptores y conexiones, donde la gestión centralizada es un ahorro significativo en tiempo y esfuerzo administrativo. Un interruptor apilable es un tipo de interruptor gestionado por la empresa.

Características de administración típicas

Un par de interruptores de rack D-Link Gigabit Ethernet, conectados a los puertos Ethernet en algunos paneles de parche utilizando cables de parche Categoría 6 (todo el equipo está instalado en un rack estándar de 19 pulgadas)
  • Puertos habilitados y deshabilitados
  • Enlace ancho de banda y configuración dúplex
  • Calidad de configuración y monitoreo de servicios
  • Filtro MAC y otras características de la lista de control de acceso
  • Configuración de las características del Protocolo del Árbol de Arbol (STP) y de Aprendizaje de Senderos más cortos (SPB)
  • Control simple del protocolo de gestión de redes (SNMP) de la salud de dispositivos y enlaces
  • Espejo de puerto para monitorear tráfico y solución de problemas
  • Configuración de agregación de enlaces para configurar múltiples puertos para la misma conexión para lograr mayores tasas de transferencia de datos y fiabilidad
  • Configuración VLAN y asignaciones portuarias incluyendo etiquetado IEEE 802.1Q
  • Características de control de acceso a la red como IEEE 802.1X
  • IGMP snooping for control of multicast traffic

Monitoreo de tráfico

Es difícil monitorear el tráfico que se conecta mediante un conmutador porque solo los puertos de envío y recepción pueden ver el tráfico.

Los métodos que están diseñados específicamente para permitir que un analista de red controle el tráfico incluyen:

  • Espejo de puerto – el interruptor envía una copia de paquetes de red a una conexión de red de monitoreo.
  • SMON – "Switch Monitoring" es descrito por RFC 2613 y es un protocolo para controlar instalaciones tales como el espejo de puerto.
  • RMON
  • s Flujo

Estas características de monitoreo rara vez están presentes en los conmutadores de nivel de consumidor. Otros métodos de monitoreo incluyen la conexión de un concentrador de capa 1 o una derivación de red entre el dispositivo monitoreado y su puerto de conmutación.

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