Indice
1.
Placas de Red
2. Switch
3. Encapsulamiento
4. Segmentación
5.
Colisión
1. Placas de Red
Un Switch es un
dispositivo de Networking situado en la capa 2 del modelo de
referencia OSI (no confundir
con ISO: Organización Internacional para la Normalización).
En esta capa además se encuentran las NIC (Netwok
Interface Card; Placa de Red) pueden ser
inalámbricas y los Bridges (Puentes).
Comunes (PCI) Para conexión con medios
físicos (cables) e inalámbricas.
Placas para puerto PMCIA (Para computadoras
portátiles), para medios
físicos e inalámbricos
La capa 2 del modelo de
referencia OSI es la capa de
Enlace de datos, esta capa
proporciona un tránsito de datos confiable a
través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de
enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico
(comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la
notificación de errores, entrega ordenada de tramas y
control de
flujo.
Un switch, al igual
que un puente, es un dispositivo de la capa 2. De hecho, el
switch se denomina puente multipuerto, así como el
hub se
denomina repetidor multipuerto. La diferencia entre el hub y el
switch es que los switches toman decisiones basándose en
las direcciones MAC y los hubs no toman ninguna decisión.
Como los switches son capaces de tomar decisiones, así
hacen que la LAN sea mucho
más eficiente. Los switches hacen esto "conmutando" datos
sólo desde el puerto al cual está conectado el host
correspondiente. A diferencia de esto, el hub envía datos
a través de todos los puertos de modo que todos los hosts
deban ver y procesar (aceptar o rechazar) todos los datos. Esto
hace que la LAN sea mas
lenta.
A primera vista los switches parecen a menudo similares a los
hubs. Tanto los hubs como los switches tienen varios puertos de
conexión (pueden ser de 8, 12, 24 o 48, o conectando 2 de
24 en serie), dado que una de sus funciones es la
concentración de conectividad (permitir que varios
dispositivos se conecten a un punto de la red).
La diferencia entre un hub y un switch está dada
por lo que sucede dentro de cada dispositivo.
El propósito del switch es concentrar la conectividad,
haciendo que la transmisión de datos sea más
eficiente. Por el momento, piense en el switch como un elemento
que puede combinar la conectividad de un hub con la
regulación de tráfico de un puente en cada puerto.
El switch conmuta paquetes desde los puertos (las interfaces) de
entrada hacia los puertos de salida, suministrando a cada puerto
el ancho de banda total.
Básicamente un Switch es un administrador
inteligente del ancho de banda.
Diferentes Switchs Netgear de 4 puertos y Linksys de 8
puertos
Cisco de 8 puertos y Linksys de 16 puertos
Linksys de 24 puertos.
Cisco de 48 puertos.
El encapsulamiento es el proceso por el
cual los datos que se deben enviar a través de una red se deben colocar en
paquetes que se puedan administrar y rastrear. Las tres capas
superiores del modelo OSI
(aplicación, presentación y sesión) preparan
los datos para su transmisión creando un formato
común para la transmisión.
La capa de transporte
divide los datos en unidades de un tamaño que se pueda
administrar, denominadas segmentos. También asigna
números de secuencia a los segmentos para asegurarse de
que los hosts receptores vuelvan a unir los datos en el orden
correcto. Luego la capa de red encapsula el segmento creando un
paquete. Le agrega al paquete una dirección de
red destino y origen, por lo general IP.
En la capa de enlace de datos continúa el encapsulamiento
del paquete, con la creación de una trama. Le agrega a la
trama la dirección local (MAC) origen y destino.
Luego, la capa de enlace de datos transmite los bits binarios de
la trama a través de los medios de la capa física.
Cuando los datos se transmiten simplemente en una red de área
local, se habla de las unidades de datos en términos de
tramas, debido a que la dirección MAC es todo lo que se
necesita para llegar desde el host origen hasta el host destino.
Pero si se deben enviar los datos a otro host a través de
una red interna o Internet, los paquetes se
transforman en la unidad de datos a la que se hace referencia.
Esto se debe a que la dirección de red del paquete
contiene la dirección destino final del host al que se
envían los datos (el paquete) .
Las tres capas inferiores (red, enlace de datos, física) del modelo OSI son
las capas principales de transporte de
los datos a través de una red interna o de Internet. La
excepción principal a esto es un dispositivo denominado
gateway. Este es un dispositivo que ha sido diseñado para
convertir los datos desde un formato, creado por las capas de
aplicación, presentación y sesión, en otro
formato. De modo que el gateway utiliza las siete capas del
modelo OSI para hacer esto.
Flujo de paquetes a través de los dispositivos de
Capa 2:
Es importante recordar que los paquetes se ubican dentro de
tramas, de modo que para comprender la forma en que viajan los
paquetes en los dispositivos de la Capa 2, es necesario trabajar
con la forma en que se encapsulan los paquetes, que es la trama.
Cualquier cosa que le suceda a la trama también le sucede
al paquete.
Las NIC, los puentes
y los switches involucran el uso de la información de la dirección de
enlace de datos (MAC) para dirigir las tramas. Las NIC son el
lugar donde reside la dirección MAC exclusiva. La
dirección MAC se utiliza para crear la trama.
Los puentes examinan la dirección MAC de las tramas
entrantes. Si la trama es local (con una dirección MAC en
el mismo segmento de red que el puerto de entrada del puente),
entonces la trama no se envía a través del puente.
Si la trama no es local (con una dirección MAC que no
está en el puerto de entrada del puente), entonces se
envía al segmento de red siguiente.
El puente toma una trama, la remueve, examina la dirección
MAC y luego envía o no la trama, según lo que
requiera la situación.
El switch es como un hub con puertos individuales que
actúan como puentes. El switch toma una trama de datos, la
lee, examina las direcciones MAC de la Capa 2 y envía las
tramas (las conmuta) a los puertos adecuados.
Los switches son dispositivos de enlace de datos que, al
igual que los puentes, permiten que múltiples segmentos
físicos de LAN se interconecten para formar una sola red
de mayor tamaño. De forma similar a los puentes, los
switches envían e inundan el tráfico con base a las
direcciones MAC. Dado que la conmutación se ejecuta en el
hardware en lugar
del software, es
significativamente más veloz. Se puede pensar en cada
puerto de switch como un micropuente; este proceso se
denomina microsegmentación. De este modo, cada
puerto de switch funciona como un puente individual y otorga el
ancho de banda total del medio a cada host. Los switches de LAN
se consideran puentes multipuerto sin dominio de
colisión debido a la microsegmentación. Los datos
se intercambian, a altas velocidades, haciendo la
conmutación de paquetes hacia su destino. Al leer la
información de Capa 2 de dirección
MAC destino, los switches pueden realizar transferencias de datos
a altas velocidades, de forma similar a los puentes. El paquete
se envía al puerto de la estación receptora antes
de que la totalidad del paquete ingrese al switch. Esto provoca
niveles de latencia bajos y una alta tasa de velocidad para
el envío de paquetes.
Hay dos motivos fundamentales para dividir una LAN en segmentos.
El primer motivo es aislar el tráfico entre segmentos, y
obtener un ancho de banda mayor por usuario, al crear dominios de
colisión más pequeños. Si la LAN no se
divide en segmentos, las LAN cuyo tamaño sea mayor que un
grupo de
trabajo pequeño se congestionarían
rápidamente con tráfico y colisiones y virtualmente
no ofrecerían ningún ancho de banda.
Al dividir redes de gran tamaño
en unidades autónomas, los puentes y los switches ofrecen
varias ventajas. Un puente, o switch, reduce el tráfico
que experimentan los dispositivos en todos los segmentos
conectados ya que sólo se envía un determinado
porcentaje de tráfico. Los puentes y los switches
amplían la longitud efectiva de una LAN, permitiendo la
conexión de estaciones distantes que anteriormente no
estaban permitidas.
Aunque los puentes y los switches comparten los atributos
más importantes, todavía existen varias diferencias
entre ellos. Los switches son significativamente más
veloces porque realizan la conmutación por hardware, mientras que los
puentes lo hacen por software y pueden
interconectar las LAN de distintos anchos de banda. Una LAN
Ethernet de 10
Mbps y una LAN Ethernet de 100
Mbps se pueden conectar mediante un switch. Estos pueden soportar
densidades de puerto más altas que los puentes. Algunos
switches soportan la conmutación por el método
cut- through, que reduce la latencia y las demoras de la red
mientras que los puentes soportan sólo la
conmutación de tráfico de guardar y enviar
(store-and-forward). Por último, los switches reducen las
colisiones y aumentan el ancho de banda en los segmentos de red
ya que suministran un ancho de banda dedicado para cada segmento
de red.
Uno de los problemas que
se puede producir, cuando dos bits se propagan al mismo tiempo en la
misma red, es una colisión. En una red pequeña y de
baja velocidad es
posible implementar un sistema que
permita que sólo dos computadores envíen mensajes,
cada uno por turnos. Esto significa que ambas pueden mandar
mensajes, pero sólo podría haber un bit en el
sistema. El
problema es que en las grandes redes hay muchos
computadores conectados, cada uno de los cuales desea comunicar
miles de millones de bits por segundo. Recordar que los "bits" en
realidad son paquetes que contienen muchos bits.
Se pueden producir problemas
graves como resultado del exceso de tráfico en la red. Si
hay solamente un cable que interconecta todos los dispositivos de
una red, o si los segmentos de una red están conectados
solamente a través de dispositivos no filtrantes como, por
ejemplo, los repetidores, puede ocurrir que más de un
usuario trate de enviar datos a través de la red al mismo
tiempo.
Ethernet permite que sólo un paquete de datos por vez
pueda acceder al cable. Si más de un nodo intenta
transmitir simultáneamente, se produce una colisión
y se dañan los datos de cada uno de los dispositivos.
El área dentro de la red donde los paquetes se originan y
colisionan, se denomina dominio de
colisión, e incluye todos los entornos de medios
compartidos. Por ejemplo, un alambre puede estar conectado con
otro a través de cables de conexión, transceptores,
paneles de conexión, repetidores e incluso hubs. Todas
estas interconexiones de la Capa 1 forman parte del dominio de
colisión.
Cuando se produce una colisión, los paquetes de datos
involucrados se destruyen, bit por bit. Para evitar este
problema, la red debe disponer de un sistema que pueda manejar la
competencia por
el medio (contención).
Al igual que lo que ocurre con dos automóviles, que no
pueden ocupar el mismo espacio, o la misma carretera, al mismo
tiempo, tampoco es posible que dos señales ocupen el mismo
medio simultáneamente.
En general, se cree que las colisiones son malas ya que degradan
el desempeño de la red. Sin embargo, una
cantidad determinada de colisiones es una función
natural de un entorno de medios compartidos (es decir, un dominio
de colisión) ya que una gran cantidad de computadores
intentan comunicarse entre sí simultáneamente,
usando el mismo cable.
Los repetidores regeneran y retemporizan los bits, pero no pueden
filtrar el flujo de tráfico que pasa por ellos. Los datos
(bits) que llegan a uno de los puertos del repetidor se
envían a todos los demás puertos. El uso de
repetidor extiende el dominio de colisión, por lo tanto,
la red a ambos lados del repetidor es un dominio de
colisión de mayor tamaño.
Se puede reducir el tamaño de los dominios de
colisión utilizando dispositivos inteligentes de
networking que pueden dividir los dominios. Los puentes, switches
y routers son ejemplos de este tipo de dispositivo de networking.
Este proceso se denomina segmentación.
Un puente puede eliminar el tráfico innecesario en una red
con mucha actividad dividiendo la red en segmentos y filtrando el
tráfico basándose en la dirección de la
estación. El tráfico entre dispositivos en el mismo
segmento no atraviesa el puente, y afecta otros segmentos. Esto
funciona bien, siempre y cuando el tráfico entre segmentos
no sea demasiado. En caso contrario, el puente se puede
transformar en un cuello de botella, y de hecho puede reducir la
velocidad de la
comunicación.
La mejor solución para este problema es la
utilización de switches para la correcta segmentación de una LAN
Autor:
Andrés Bottiroli desde Buenos Aires,
Argentina
Edad 26 años
Trabajo practico de 1º Semestre para Cisco Networking
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