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Switch




Enviado por andres_bottiroli



    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.

    2. Switch

     

    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.

    3.
    Encapsulamiento

    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.

    4.
    Segmentación

    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.

    5.
    Colisión

    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
    Academy

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