SUICHES (SWITCH)
Son dispositivos utilizados para entregar todo el ancho de banda a un segmento de red en una fracción de tiempo. Permite utilizar toda la velocidad inter.-red. Un switch en su presentación es muy parecido al hub, sólo difiere en su función lógica y en la adición de unos puertos para funciones adicionales. El switch realiza transferencia de tráfico de broadcast y de multicast, pero disminuye el dominio de colisión al mínimo.
Algunas características especiales de los switch son las siguientes:
Número de puertos. Se consiguen de 12 o 24 puertos.
Además de los puertos nominales (12 o 24), tienen otros puertos adicionales que sirven para conectar un equipo a una velocidad mayor o para unirlo a otro switch. También se le pueden conectar opcionalmente, módulos para interconexión por fibra óptica.
Velocidad. Los switch manejan las velocidades más estándares de la topología Ethernet, es decir, 10 y 100 Mbps o pueden poseer puertos autosensing. Los puertos adicionales de alta velocidad siempre están por encima de la velocidad de los demás puertos. Por ejemplo, cuando el switch es de 10 Mbps, sus puertos de alta son de 100 Mbps, y cuando son de 100 Mps los puertos los de alta son de 1000 Mbps. La razón de poseer un puerto a una velocidad mayor es con el fin de proveer un canal que pueda manejar en lo posible todo el troughput que se genera en la comunicación entre dos switch, esto añadido a otra característica muy particular de los switch, el multilink trunking.
Además de los puertos nominales (12 o 24), tienen otros puertos adicionales que sirven para conectar un equipo a una velocidad mayor o para unirlo a otro switch. También se le pueden conectar opcionalmente, módulos para interconexión por fibra óptica.
Velocidad. Los switch manejan las velocidades más estándares de la topología Ethernet, es decir, 10 y 100 Mbps o pueden poseer puertos autosensing. Los puertos adicionales de alta velocidad siempre están por encima de la velocidad de los demás puertos. Por ejemplo, cuando el switch es de 10 Mbps, sus puertos de alta son de 100 Mbps, y cuando son de 100 Mps los puertos los de alta son de 1000 Mbps. La razón de poseer un puerto a una velocidad mayor es con el fin de proveer un canal que pueda manejar en lo posible todo el troughput que se genera en la comunicación entre dos switch, esto añadido a otra característica muy particular de los switch, el multilink trunking.
Dominio de Colisión. La gran fortaleza del switch que trae como secuencia el manejo de toda la velocidad inter-red entre cada uno de sus puertos, es el manejo del dominio de colisión. A diferencia del concentrador que repite los paquetes a todos los puertos presentando un dominio de colisión muy alto, el switch sólo establece un bus entre el puerto del paquete de origen y el puerto del paquete destino, con esto la colisión depende de la simultaneidad en la transmisión de estos dos puertos y no de los 6, 8, 12, 16, o 24 puertos de los hub.
Apilable. Es posible apilar varios switch de tal forma que se conserve la característica del suicheo y por consiguiente el dominio de la colisión. Se logra uniéndolos a través de los módulos de apilación o matrix.
Multilink trunking. Cuando se poseen puertos de alta velocidad para unir dos switch, es posible mediante esta característica, sumar el ancho de banda disponible por cada puerto con el fin de tener un canal de más alta velocidad. El multilink trunking, convierte dos enlaces de 100 Mbps entre los switch, en uno único de 200Mbps, con esto se logra mayor acceso entre los dos equipos.
Configuración de VLANS. Las VLANS son redes locales virtuales. Bajo este esquema de funcionamientos, dos o más computadores o host, a pesar de estar geográficamente en puntos diferentes se comportarían como si estuvieran dentro de una misma LAN. Todos los host de una LAN podrían pertenecer a VLANS diferentes
Administración.
Esta característica se hace más necesaria en un equipo con tantas posibilidades de configuración como este. Como se ha visto, no sólo el acceso a la velocidad inter-red es la principal fortaleza de los switch, también lo es el multilink trunking, las VLANS, la comunicación con otros equipos a velocidades hasta de un giga bit por segundo, la conexión a redes ATM y la posibilidad de realizar suicheo a nivel 3 de la capa OSI. La administración permite el manejo de todos estos recursos que hacen al switch un equipo ideal para el acceso a altas velocidades. Al igual que en otros equipos, la administración brinda la posibilidad de monitorear el estado de los puertos y el desempeño del equipo.
VARIEDAD DE SWITCH
Se tiene una gran variedad de switches con distintas características y por ello distintos criterios de clasificación, los cuales son:
Por el Tipo de Administración:
a. Switches Administrables, aquellos que permiten cierta funcionalidad de administración del switch.
b. Switches no Administrables, son aquellos que no permiten ninguna o escasa funcionalidad de configuración y administración.
Por la Capacidad:
a. Switches apilables, permiten agrupar varias unidades sobre un bus de expansión, el bus debe proporcionar suficiente ancho de banda para manejar comunicaciones full-dúplex. Se recomienda comprarlos del mismo fabricante para evitar problemas de administración global e intercomunicación entre los switches. Por lo general son switches administrables.
b. Switches no apilables, son aquellos que no soportan un bus de expansión.
Por la Modularidad:
a. Switches modulares, tienen la capacidad de soportar la agregación de puertos, como nuevos módulos, por lo general son switches multicapa por trabajar en capa 2, 3, u otros superiores (Modelo OSI). Generalmente utilizados como switches de troncal (backbone, columna vertebral de la red). Por lo general son switches administrables.
b. Switches no modulares, no poseen ninguna capacidad de agregación de módulos.
Por la Capacidad de Tráfico:
Se clasifican por las velocidades con las que trabajan, siendo estas 10, 100 y 1000 Mbps., los de mayor velocidad por lo general son utilizados como switch de troncal (backbone), pueden ser modulares y administrables.
DIFERENCIA ENTRE UN "SWITCH" Y UN "HUB"
Por el Tipo de Administración:
a. Switches Administrables, aquellos que permiten cierta funcionalidad de administración del switch.
b. Switches no Administrables, son aquellos que no permiten ninguna o escasa funcionalidad de configuración y administración.
Por la Capacidad:
a. Switches apilables, permiten agrupar varias unidades sobre un bus de expansión, el bus debe proporcionar suficiente ancho de banda para manejar comunicaciones full-dúplex. Se recomienda comprarlos del mismo fabricante para evitar problemas de administración global e intercomunicación entre los switches. Por lo general son switches administrables.
b. Switches no apilables, son aquellos que no soportan un bus de expansión.
Por la Modularidad:
a. Switches modulares, tienen la capacidad de soportar la agregación de puertos, como nuevos módulos, por lo general son switches multicapa por trabajar en capa 2, 3, u otros superiores (Modelo OSI). Generalmente utilizados como switches de troncal (backbone, columna vertebral de la red). Por lo general son switches administrables.
b. Switches no modulares, no poseen ninguna capacidad de agregación de módulos.
Por la Capacidad de Tráfico:
Se clasifican por las velocidades con las que trabajan, siendo estas 10, 100 y 1000 Mbps., los de mayor velocidad por lo general son utilizados como switch de troncal (backbone), pueden ser modulares y administrables.
DIFERENCIA ENTRE UN "SWITCH" Y UN "HUB"
Los "Hubs" y "Switches" llevan a cabo la conectividad de una Red Local (LAN "Local Area Network"), aparentemente las palabras "Hubs" y "Switches" parecieran términos intercambiables pero no lo son. Aunque en ocasiones se utilizan términos como "Switching Hubs" ambas palabras tienen un significado distinto, sin embargo, para entender las diferencias entre un "Hub" y un "Switch" así como sus beneficios es necesario conocer el Protocolo "Ethernet"
Qué es Ethernet
Ethernet es el protocolo por el cual se comunican los computadores en un entorno LOCAL de red. El cable que se inserta atrás de la computadora y parece un "Jack" de teléfono grande es utilizado para enviar información en este protocolo, la computadora utiliza una tarjeta NIC ("Network Interface Card") para realizar la comunicación. Cada tarjeta NIC contiene una dirección MAC (única), esta dirección MAC corresponde a la dirección física o "Hardware" de la computadora, esto sería el equivalente al "Nivel 2" del modelo OSI.
Ahora bien, Ethernet como protocolo es considerado CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Acces Collision Detect"), lo cual significa que por su cable solo puede ser transmitida una sola señal a cierto punto en el tiempo, esto es, si a un cable se encuentran conectadas 10 o 20 PC's, sólo una puede transmitir información a la vez,las demás deben esperar a que finalice la transmisión.
Además de esta característica CSMA/CD, el protocolo "Ethernet" también utiliza lo que es denominado "Broadcast" o "Transmisión a todas las terminales" , considerando el ejemplo anterior, lo que ocurre cuando una PC envía información es que las otras 9 o 19 recibirán esta misma información, lo que sucede posteriormente es que solo la PC con la dirección MAC especificada acepta la información, las restantes la descartan.
Llega un punto en el uso de una red en que estos "Broadcasts" son excesivos, aunado a la característica "CSMA/CD" que sólo una PC puede transmitir a la vez; la transmisión de información ("throughput") en la red (LAN) empieza a decaer, y la forma más común de evitar estos problemas es mediante un "Switch", aunque también pudiera ser utilizado un Router , pero esto dependerá de situaciones especificas.
Ahora bien, Ethernet como protocolo es considerado CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Acces Collision Detect"), lo cual significa que por su cable solo puede ser transmitida una sola señal a cierto punto en el tiempo, esto es, si a un cable se encuentran conectadas 10 o 20 PC's, sólo una puede transmitir información a la vez,las demás deben esperar a que finalice la transmisión.
Además de esta característica CSMA/CD, el protocolo "Ethernet" también utiliza lo que es denominado "Broadcast" o "Transmisión a todas las terminales" , considerando el ejemplo anterior, lo que ocurre cuando una PC envía información es que las otras 9 o 19 recibirán esta misma información, lo que sucede posteriormente es que solo la PC con la dirección MAC especificada acepta la información, las restantes la descartan.
Llega un punto en el uso de una red en que estos "Broadcasts" son excesivos, aunado a la característica "CSMA/CD" que sólo una PC puede transmitir a la vez; la transmisión de información ("throughput") en la red (LAN) empieza a decaer, y la forma más común de evitar estos problemas es mediante un "Switch", aunque también pudiera ser utilizado un Router , pero esto dependerá de situaciones especificas.
Cuál es la diferencia entre un "Switch" y un "Hub”?
El "Hub" básicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que un "Hub" puede ser considerado como una repetidora. El problema es que el "Hub" transmite estos "Broadcasts" a todos los puertos que contenga, esto es, si el "Hub" contiene 8 puertos ("ports"), todas las computadoras que estén conectadas al "Hub" recibirán la misma información, y como se mencionó anteriormente, en ocasiones resulta innecesario y excesivo
Un "Switch" es considerado un "Hub" inteligente, cuando es inicializado el "Switch", éste empieza a reconocer las direcciones "MAC" que generalmente son enviadas por cada puerto, en otras palabras, cuando llega información al "Switch" éste tiene mayor conocimiento sobre qué puerto de salida es el más apropiado, y por lo tanto ahorra una carga ("bandwidth") a los demás puertos del "Switch", esta es una de la principales razones por la cuales en Redes por donde viaja Vídeo o CAD, se procura utilizar "Switches" para de esta forma garantizar que el cable no sea sobrecargado con información que eventualmente sería descartada por las computadoras finales,en el proceso, otorgando el mayor ancho de banda ("bandwidth") posible a los Vídeos o aplicaciones CAD.
SWITCH EN LAS CAPAS 1 2 3 4
Switch en la capa 2 del modelo OSI
Este es el tipo de switch de red de área local (LAN) más básico, el cual opera en la capa 2 del modelo OSI. Su antecesor es el bridge, por ello, muchas veces al switch se le refiere como un bridge multipuerto, pero con un costo más bajo, con mayor rendimiento y mayor densidad por puerto.
El switch capa 2 hace sus decisiones de envío de datos en base a la dirección MAC destino contenida en cada frame. Estos, al igual que los bridges, segmentan la red en dominios de colisión, proporcionando un mayor ancho de banda por cada estación.
El uso de procesadores especializados (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) incrementaron la velocidad de conmutación de los switches, en comparación con los bridges, porque pueden enviar los datos a todos los puertos de forma casi simultánea.
Estos switches siguen, principalmente, dos esquemas para envío de tráfico, los cuales son:
Cut-trough: comienzan el proceso de envío antes de que el frame sea completamente recibido. En estos switches la latencia es baja porque sólo basta con leer la dirección MAC destino para comenzar a transferir el frame. La desventaja de este esquema, es que los frames corruptos (corruptos, enanos, con errores, etc.) son también enviados.
Store-and-forward: lee y valida el paquete completo antes de iniciar el proceso de envío. Esto permite que el switch descarte paquetes corruptos y se puedan definir filtros de tráfico. La desventaja de este esquema es que la latencia se incrementa con el tamaño del paquete.
Algunos switches implementan otros esquemas (Fragment free) o esquemas híbridos en base a rendimiento y porcentaje de errores, pasando en un momento de modo Cut-trough al modo Store-and-forward y, viceversa.
Switch en la capa 3 del modelo OSI
Este tipo de switches integran routing y switching para producir altas velocidades (medidas en millones de paquetes por segundo). Esta es una tecnología nueva (Lippis, 1997) a los cuales los vendedores se refieren muchas veces como: Netflow, tag switching (Packet, 1998), Fast IP (3Com, 1997), etc.
Este nuevo tipo de dispositivos es el resultado de un proceso de evolución natural de las redes de área local, ya que, combinan las funciones de los switches capa 2 con las capacidades de los routers (3Com, 1997).
Existen dos tipos de switches capa 3:
Packet-by-packet (PPL3).
Cut-trough (CTL3).
En ambos tipos de switches, se examinan todos los paquetes y se envían a sus destinos. La diferencia real entre ellos es el rendimiento. PPL3 enruta todos los paquetes, en tanto que los switches CTL3 efectúan la entrega de paquetes de una forma un poco distinta, estos switches investigan el destino del primer paquete en una serie. Una vez que lo conoce, se establece una conexión y el flujo es conmutado en capa 2 (con el consiguiente, rendimiento del switching de capa 2) (Lippis, Jun1997).
Funciones:
Procesamiento de rutas: esto incluye construcción y mantenimiento de la tabla de enrutamiento usando RIP y OSPF.
Envío de paquetes: una vez que el camino es determinado, los paquetes son enviados a su dirección destino. El TTL (Time-To-Live) es decrementado, las direcciones MAC son resueltas y el checksum IP es calculado.
Servicios especiales: traslación de paquetes, prioritización, autenticación, filtros, etc.
Switch en la capa 4 del modelo OSI
La información en los encabezados de los paquetes comúnmente incluyen direccionamiento de capa 2 y 3, tal como: tipo de protocolo de capa 3, TTL y checksum. Hay también información relevante a las capas superiores, como lo es el tipo de protocolo de capa 4 (UDP, TCP, etc.) y el número de puerto (valor numérico que identifica la sesión abierta en el host a la cual pertenece el paquete).
La información del encabezado de capa 4 permite clasificar de acuerdo a secuencias de paquetes manejados por aplicación (denominados "flujos"). Ahora bien, dependiendo del diseño del switch, éste puede prioritizar servicios o garantizar ancho de banda por "flujos". Algunos de los diseños de capa 4 son (Torrent, 1998):
Arquitectura basada en Crossbard: generalmente, sólo proveen prioritización por flujos porque tienen un esquema de buffering y de planificación muy compleja.
Switches con memoria compartida y cola de salida: son capaces de manejar múltiples niveles de prioridades. Resultando con problemas en proveer servicios cuando el número de flujos excede el número de colas disponibles.
Switches con colas por "flujos": son capaces de garantizar ancho de banda y manejar bien la congestión y pudiendo hacer la clasificación por flujos porque existe una cola por cada uno.
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