Actualizado a: 19 de enero de 2024
En los sistemas de red modernos se emplean dispositivos como los hubs o concentradores y los switches o conmutadores de red. En el caso de un switch, es un elemento fundamental para muchas tareas, como podrás descubrir en este artículo donde te expicamos todo lo que debes saber.
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¿Qué es un switch de red?
Un conmutador de red, o switch en inglés, es un dispositivo que funciona en la capa de enlace de datos del modelo de interconexión OSI, es decir, en la capa 2 (también podrían funcionar en la capa 3). Los switches reciben paquetes enviados por dispositivos que están conectados a sus puertos físicos y los reenvía a otros dispositivos.
Funciona de forma similar a un hub, aunque con diferencias que veremos más adelante. Pero su función es interconectar o entrelazar diferentes dispositivos de red de una forma centralizada.
Los conmutadores son un componente común de las redes basadas en Ethernet, ya sean mediante cableado de cobre, fibra óptica, etc. Especialmente se encuentran en centros de datos, servidores y supercomputadoras para los diferentes enlaces de red de los equipos. Un ejemplo de este tipo de redes es Infiniband, una tecnología muy popular para HPC.
¿Cómo funciona un conmutador o switch de red?
Cuando se han conectado correctamente todo el cableado a los puertos del switch y éste está alimentado y conectado, empleará las direcciones MAC para determinar de dónde vienen los paquetes y a dónde tienen que ir. De esa forma se pueden realizar las comunicaciones.
Recuerda que la dirección MAC identifica el dispositivo físico y no cambia, mientras que la dirección IP de la capa de red (Capa 3) se puede asignar dinámicamente a un dispositivo y cambiar con el tiempo.
Cuando un paquete ingresa al switch, el dispositivo leerá su encabezado, luego 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 y viene de un conmutador, es decir, para evitar colisiones entre paquetes y que se produzcan problemas en la conexión, la mayoría de estos equipos ofrecen buses tipo full dúplex en la que los paquetes que van y vienen de un dispositivo tienen acceso al ancho de banda completo del conmutador.
Como dijimos antes, funcionan principalmente en la capa 2 del modelo OSI, pero también pueden hacerlo en la capa 3. Esto es necesario para que admitan LAN virtuales (VLAN), segmentos de red lógicos que pueden abarcar subredes. Para que el tráfico pase de una subred a otra, debe pasar entre switches, y esto se ve facilitado por las capacidades de enrutamiento integradas en los conmutadores.
¿Cuál es la diferencia entre un conmutador o switch y un concentrador o hub?
Como dije anteriormente, un hub o concentrador también puede conectar varios dispositivos con el fin de compartir recursos en una red LAN, como lo hace un switch. Pero no es exáctamente lo mismo. Algunos piensan que solo se diferencian en la cantidad de puertos disponible, que suele ser superior en un switch, pero esto no es verdad, hay otras diferencias más profundas.
Un hub se diferencia en que los paquetes enviados desde uno de los dispositivos conectados se transmiten a todos los dispositivos que están conectados al él. Con un switch solo se dirigen al puerto con la dirección marcada en el paquete.
En muchas redes encontrarás hubs conectados a switches para enlazar distintos segmentos de red LAN y que todo el entramado funcione de forma correcta.
¿Cuál es la diferencia entre un switch y un router o enrutador?
Por otro lado, tampoco debes confundir un router o enrutador con un switch, ya que son cosas diferentes. Es cierto que los conmutadores de red también tienen funciones de enrutamiento como hemos visto anteriormente, pero actúan con un propósito diferente. Los routers actúan en la capa 3, la capa de red, y se utilizan para conectar redes a otras redes. Por ejemplo, tu red LAN o WLAN interna con la WAN o Internet.
Por supuesto, hay casos en los que la funcionalidad de conmutación está integrada en el hardware de un enrutador, y el enrutador también funciona como conmutador. Pero esto no es lo habitual.
Piensa en el router inalámbrico de tu hogar. Gracias a él se pueden conectar todos los dispositivos a través de WiFi para que tengan acceso a Internet. Es el router lo que actúa como una puerta de enlace entre la red WLAN interna e Internet. Sin embargo, un switch lo podrías usar para conectar diferentes dispositivos de una red al router o a otros dispositivos de red necesarios.
Tipos de switches
Los switches varían en tamaño, número de puertos, según la cantidad de dispositivos que necesite conectar en un área específica, así como el tipo de velocidad de red/ancho de banda requerido. En un hogar u oficina pequeña se pueden tener conmutadores de red que solo tengan 4 u 8 puertos, mientras que en servidores podemos ver hasta 128 puertos o más. Es decir, varían enormemente dependiendo de la aplicación. En el caso de los centros de datos, vienen en formato rack 1U a 4U para montarlos en los armarios de estos equipos.
En cuanto a la velocidad, como le ocurre a otros dispositivos de red, puedes encontrar switches desde el Fast Ethernet (10/100 Mbps), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps) e incluso 40/100 Gbps. velocidades. Todo dependerá del tipo de rendimiento requerido en cada aplicación.
Los interruptores también difieren en sus capacidades. En este sentido se pueden diferenciar cuatro tipos:
- No administrado: 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, lo que los hace ideal para uso particular o para principiantes. Pueden tener configuraciones predeterminadas para funciones como la calidad del servicio, pero no se pueden cambiar. La ventaja es que los conmutadores no administrados son relativamente económicos, pero su falta de funciones los hace inadecuados para la mayoría de los usos empresariales.
- Administrado: ofrecen más funciones y características para los profesionales y redes empresariales más complejas, por lo que tienen sus ventajas respecto a los anteriores, aunque son algo más complicados de gestionar y necesitan de expertos. Se suelen poder administrar mediante CLI o interfaz de línea de comandos. Admiten agentes de protocolo de administración de red simple (SNMP) que brindan información que se puede usar para solucionar problemas de red y monitorizarlos. Por supuesto, estos también pueden usarse para VLANs, enrutamiento IP, su seguridad es mejor, ya que protegen el tráfico, y tienen otras funciones avanzadas de las que carecen los no administrados. Así mismo, son más caros.
- Inteligentes: se denominan así a los switches administrados que tienen algunas características más allá de las que ofrece un conmutador no administrado, pero menos que un conmutador administrado. Si bien son más sofisticados que los conmutadores no administrados, también son menos costosos que un conmutador totalmente administrado. Por lo general, carecen de soporte para el acceso a telnet y tienen GUI web en lugar de CLI para su configuración, lo que hace todo mucho más intuitivo a la hora de realizar ajustes. No obstante, es posible que carezcan de algunas funciones que los administrados tienen.
- KVM: es un tipo específico de conmutador utilizado en centros de datos u otras áreas con grandes cantidades de servidores. Este tipo de switch proporciona conexión de teclado, monitor y ratón (es decir, una terminal) para conectarse y gestionar un servidor o supercomputador. De esta forma, desde una hubicación te podrás conectar fácilmente a estas grandes máquinas, pudiendo centralizar la administración del sistema operativo, el mantenimiento, etc.
¿Cuáles son las características de administración del conmutador de red?
Antes hemos hablado de los diferentes tipos de switches que existen, y de algunas de las características que posee cada uno. Pero ahora vamos a ver una lista completa de características y funcionalidades de un conmutador de red (hay que tener en cuenta que éstas podrían variar de un modelo a otro o entre fabricantes, por lo que no siempre serán las mismas):
- Permite la gestión de puertos, es decir, habilitar y deshabilitar puertos de red según te convenga o por cuestiones de seguridad.
- Admite configuraciones sobre el ancho de banda con el que se puede contar.
- Establezca niveles de calidad de servicio (QoS) para un puerto específico.
- Se puede filtar por dirección MAC y otras funciones de control de acceso.
- Se puede realizar el monitoreo por SNMP de todos los dispositivos conectados, incluido el propio enlace.
- Configura la duplicación de puertos para monitorear el tráfico de la red.
Aplicaciones
Por último, y no menos importante, es los usos que se le puede dar a uno de estos switches o conmutadores de red. Algunos de los habituales suelen ser:
- En redes de gran tamaño, los conmutadores de red se suelen usar para descargar tráfico para el análisis. Esto puede ser importante para los profesionales de la seguridad del servidor, interponiendo uno de estos dispositivos entre el router WAN, antes de que el tráfico llegue a la LAN. De esta forma, se facilita la detección de intrusos.
- También se puede usar para el análisis de rendimiento.
- Puede usarse como protección de cortafuegos o para anular ciertos puertos. Al duplicar los puertos, los datos o paquetes pueden fluir a través de varios dispositivos, como podrían ser sistemas de detección de intrusos, rastreadores, etc.
- Incluso pueden usarse en grandes centros de datos o servidores para entrlazar los distintos clusters o servidores a alta velocidad y de forma eficiente.
- Otro uso fundamental ede los conmutadores de red es entregar paquetes de manera rápida y eficiente desde un dispositivo A a un dispositivo B, estén donde estén situados.
Como ves, el switch es un elemento fundamental de red y por eso merecía ser tratado en este artículo.
