Este documento describe tres dispositivos de interconexión de redes Ethernet: switch, hub y router. Explica sus funciones principales, tipos, marcas y ventajas y desventajas. Los switches aprenden las direcciones MAC y envían datos solo al puerto de destino, los hubs repiten datos a todos los puertos causando colisiones, y los routers enrutan paquetes entre redes usando protocolos de capa 3.

1. Dirección General de Educación Superior Tecnológica
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
TEMA:
Dispositivos de Interconexión en las Redes Ethernet
FACILITADORA:
M.C. Susana Mónica Román Nájera
NOMBRE DE LA ALUMNA:
María Del Rocío Vásquez Ruiz
SEMESTRE:
V
GRUPO: E
CARRERA:
Ingeniería en Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones
SALINA CRUZ, OAXACA

2. A 10 DE DICIEMBRE DEL 2013.
Contenido
Switch ....................................................................................................................................................... 3
Descripción ........................................................................................................................................... 3
Tipos ..................................................................................................................................................... 4
Marcas .................................................................................................................................................. 5
¿Donde se utiliza? ................................................................................................................................ 5
Ventajas y Desventajas......................................................................................................................... 5
Hub ........................................................................................................................................................... 6
Descripción ........................................................................................................................................... 6
Tipos ..................................................................................................................................................... 7
Marcas .................................................................................................................................................. 8
¿Donde se Utiliza? ................................................................................................................................ 8
Ventajas y Desventajas......................................................................................................................... 9
Router..................................................................................................................................................... 10
Descripción ......................................................................................................................................... 10
Tipos ................................................................................................................................................... 11
Marcas ................................................................................................................................................ 12
¿Dónde se Utiliza? .............................................................................................................................. 12
Ventajas y Desventajas....................................................................................................................... 13
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3. Dispositivos de Interconexión en las Redes Ethernet
Switch
Descripción
Un switch o conmutador es un dispositivo de
propósito especial diseñado para resolver
problemas de rendimiento de la red, problemas
de congestión y embotellamientos. Opera
generalmente en la capa 2 del modelo OSI (también existen de capa 3 y últimamente
multicapas).
Los conmutadores funcionan de forma similar a los hubs, pero pueden identificar el destino
deseado de la información que reciben, por lo que la envían únicamente a los equipos que
deben recibirla. Los conmutadores pueden enviar y recibir información de forma simultánea y,
por lo tanto, son más rápidos que los concentradores. Si la red doméstica tiene cuatro o más
equipos o si desea usar la red para actividades que requieren la transferencia de una gran
cantidad de información entre los equipos (como utilizar juegos en red o compartir música),
probablemente tendrá que usar un conmutador en lugar de un concentrador. Los conmutadores
cuestan un poco más que los concentradores.
Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes
(bridges), pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino
de las tramas en la red.
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4. Los conmutadores poseen la capacidad de aprender y almacenar las direcciones de red de nivel
2 (direcciones MAC) de los dispositivos alcanzables a través de cada uno de sus puertos. Por
ejemplo, un equipo conectado directamente a un puerto de un conmutador provoca que el
conmutador almacene su dirección MAC. Esto permite que, a diferencia de los concentradores
o hubs, la información dirigida a un dispositivo vaya desde el puerto origen al puerto de
destino.
Tipos
 Método de direccionamiento de las tramas utilizadas:
-
Store-and-Forward: Guardan cada trama en un buffer antes del intercambio de
información hacia el puerto de salida. Mientras la trama está en el buffer, el
conmutador calcula el CRC* y mide el tamaño de la misma. Si el CRC falla, o el
tamaño es muy pequeño o muy grande la trama es descartada. Si todo se encuentra en
orden es encaminada hacia el puerto de salida.
Este método asegura operaciones sin error y aumenta la confianza de la red. Pero el
tiempo utilizado añade demora al procesamiento.
-
Cut-Through: Fueron diseñados para reducir esta latencia. Esos minimizan el delay
leyendo sólo los 6 primeros bytes de datos de la trama, que contiene la dirección de
destino MAC, e inmediatamente la encaminan. El problema es que no detecta tramas
corruptas causadas por colisiones, ni errores de CRC.
Existe un segundo tipo de conmutador cut-through, denominado fragment free, fue
proyectado para eliminar este problema. Lee los primeros 64 bytes de cada trama,
asegurando que tenga el tamaño mínimo, y evitando el encaminamiento de colisiones
por la red.
-
Adaptative Cut-Through: Estos soportan tanto store-and-forward como cut-through.
Cualquiera de los modos puede ser activado por el administrador de la red, o el mismo
conmutador, basado en el número de tramas con error que pasan por los puertos.
 Forma de segmentación de las sub-redes:
-
Switches de Capa 2: Son los tradicionales, que funcionan como puentes multi-puertos.
Su principal finalidad es dividir una LAN en múltiples dominios de colisión. Basan su
decisión de envío en la dirección MAC destino que contiene cada trama. Los switches
4

5. de nivel 2 posibilitan múltiples transmisiones simultáneas sin interferir en otras subredes.
-
Switches de Capa 3: Además de las funciones tradicionales de la capa 2, incorporan
algunas funciones de enrutamiento, soportan también la definición de redes virtuales
VLAN's sin utilizar un router externo.
-
Switches de Capa 4: Básicamente, incorporan a las funcionalidades de un switch de
capa 3 la habilidad de implementar la políticas y filtros a partir de informaciones de
capa 4 o superiores, como puertos TCP/UDP, SNMP, FTP, etc.
Marcas
Cada fabricante tiene su diseño propio para posibilitar la identificación correcta de los flujos
de datos. Entre las marcas más conocidas están: Ipsilon, Cabletron, 3Com, DLink, Cisco,
Encore, Netgear, Linksys.
¿Donde se utiliza?
Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una
sola. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el
rendimiento y la seguridad de las LANs.
Los conmutadores cut-through son más utilizados en pequeños grupos de trabajo y pequeños
departamentos. Los conmutadores store-and-forward son utilizados en redes corporativas,
donde es necesario un control de errores.
Los conmutadores de capa 3 son particularmente recomendados para la segmentación de redes
LAN muy grandes, donde la simple utilización de switches de capa 2 provocaría una pérdida
de rendimiento y eficiencia de la LAN.
Ventajas y Desventajas.
Ventajas:
-
Agregar mayor ancho de banda.
-
Acelerar la salida de tramas.
-
Reducir tiempo de espera.
-
El conmutador es siempre local.
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6. Desventajas:
-
No consiguen, filtrar difusiones o broadcasts, multicasts ni tramas cuyo destino aún no
haya sido incluido en la tabla de direccionamiento.
-
Para una conexión a internet si el ISP solo nos brinda 1 IP pública, solo una maquina
tendría internet.
-
Muchos conmutadores existentes en el mercado no son configurables.
Hub
Descripción
Un hub o concentrador es un dispositivo que permite
centralizar el cableado de una red y poder ampliarla. Esto
significa que recibe una señal y repite esta señal
emitiéndola
por
sus
diferentes
puertos.
Los
concentradores no logran dirigir el tráfico que llega a
través de ellos, y cualquier paquete de entrada es
transmitido a otro puerto (que no sea el puerto de
entrada).Dado que cada paquete está siendo enviado a
través de cualquier otro puerto, aparecen las colisiones de paquetes como resultado, que
impiden en gran medida la fluidez del tráfico. Cuando dos dispositivos intentan comunicar
simultáneamente, ocurrirá una colisión* entre los paquetes transmitidos, que los dispositivos
transmisores detectan. Al detectar esta colisión, los dispositivos dejan de transmitir y hacen
una pausa antes de volver a enviar los paquetes.
Dentro del modelo OSI el concentrador opera a nivel de la capa física (Capa 2), al igual que
los repetidores, y puede ser implementado utilizando únicamente tecnología analógica.
Simplemente une conexiones y no altera las tramas que le llegan.
Los concentradores permiten que los equipos de una red puedan comunicarse. Cada equipo se
conecta al concentrador con un cable Ethernet y la información que se envía de un equipo a
otro pasa a través del concentrador. Un concentrador no puede identificar el origen o el destino
deseado de la información que recibe, de modo que la envía a todos los equipos conectados a
él, incluido el que envió la información. Un concentrador puede enviar y recibir información,
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7. pero no puede hacer ambas cosas al mismo tiempo. Esto hace que sean más lentos que los
conmutadores. Los concentradores son los dispositivos menos complejos y más económicos.
Tipos
Pasivo: Solo repiten la señal en la red. No necesita energía eléctrica.
Activo: Regeneran y amplifican la señal. Necesita alimentación.
Inteligente: También llamados smart hubs, incluyen microprocesador. Hacen lo que los
activos pero además pueden ser administrados. Un administrador de red puede
monitorear cada puerto e incluso obtener información estadística acerca de ello, tienen
mejores funciones de direccionamiento. Todos los concentradores actuales son
inteligentes.
MAU (Multistation Acess Unit): Básicamente hacen lo mismo pero internamente
trabajan diferente. Las MAUs se diferencian de los hubs Ethernet porque las primeras
repiten la señal de datos únicamente a la siguiente estación en el anillo y no a todos los
nodos conectados a ella como hace un hub Ethernet. Las MAUs pasivas no tienen
inteligencia, son simplemente retransmisores. Las MAUs activas no sólo repiten la
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8. señal, además la amplifican y regeneran. Las MAUs inteligentes detectan errores y
activan procedimientos para recuperarse de ellos.
Solos: Son simplemente una caja con conexiones, normalmente se adhieren a una
pared desde donde trabajan, son normales en las conexiones de las oficinas pequeñas y
hogares donde no se necesita ampliarse, donde el promedio de usuarios es de 12.
Apilables: Son montables uno sobre el otro, y se conectan uno con otro por medio de
un cable. Al apilarse uno sobre el otro son casi modulares y evitan a las empresas
invertir en los chasis que involucra un concentrador modular.
Modulares: Consisten en una serie de tarjetas que se conectan de un chasis, de ahí
mismo se interconectan y forman parte de la red. Estas constituyen el punto más alto
de manejo y capacidad de conexiones, así que solo se les vé en conexiones
verdaderamente industriales o centrales telefónicas.
Marcas
Cada fabricante tiene su diseño propio para posibilitar la identificación correcta de los flujos
de datos. Entre las marcas más conocidas están: Ipsilon, Cabletron, 3Com, DLink, Cisco,
Encore.
¿Donde se Utiliza?
Debido al gran crecimiento de las redes en cuanto a velocidad está dejando de utilizarse, sin
embargo es bastante útil en redes pequeñas de pocas computadoras o como terminador de
redes más grandes ya que en estos casos no afectan a la misma, pero su utilización se debe
realizar con extremo cuidado ya que podemos crear cuellos de botellas y por lo tanto dejar a
una red totalmente inoperable.
Los concentradores tipo Solo son normales en las conexiones de las oficinas pequeñas y
hogares donde no se necesita ampliarse, donde el promedio de usuarios es de 12.
Los concentradores tipo Modular se utilizan en conexiones verdaderamente industriales o
centrales telefónicas. La conexión de un analizador de protocolos con un concentrador permite
ver todo el tráfico en el segmento. Un concentrador hace que los clúster o grupos de
computadoras reciban cada uno todo el tráfico.
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9. Ventajas y Desventajas
Ventajas:
-
El precio es barato por ser un dispositivo simple.
-
Permite aislar a un usuario que tenga problemas en el cable de conexión, evitando que
los demás usuarios sufran contratiempos.
-
Tiene la capacidad de gestión, supervisión y control remoto, prolongando el
funcionamiento de la red gracias a la aceleración del diagnostico y solución de
problemas.
-
El basado en arquitectura RISC elimina la saturación de tráfico de los actuales productos
de segunda generación.
Desventajas:
-
El tráfico añadido genera más probabilidades de colisión.
-
A medida que añadimos ordenadores a la red también aumentan las probabilidades de
colisión.
-
Un concentrador funciona a la velocidad del dispositivo más lento de la red.
-
El concentrador no tiene capacidad de almacenar nada, por lo tanto, en caso de falla es
posible que se pierda el mensaje.
-
Añade retardos derivados de la transmisión del paquete a todos los equipos de la red
(incluyendo los que no son destinatarios del mismo).
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10. Router
Descripción
Un enrutador es un dispositivo de red que puede ser tanto
Hardware como Software. Nos sirve para la interconexión de
redes y opera en la capa 3 del modelo OSI. Mediante estos
podemos encaminar un paquete mediante el camino más corto
a su destino, o guiar a un paquete a su destino. Un router es
capaz de asignar diferentes preferencias a los mensajes que
fluyen por la red y buscar soluciones alternativas cuando un camino está muy cargado.
Los enrutadores permiten que los equipos se comuniquen y puedan pasar información de una
red a otra, como por ejemplo, de la red doméstica a Internet. Esta capacidad de dirigir el
tráfico de una red es lo que da nombre al dispositivo. Los enrutadores pueden ser inalámbricos
o usar cables Ethernet. Si sólo desea conectar los equipos, los concentradores y conmutadores
serán suficientes; sin embargo, si quiere que todos los equipos tengan acceso a Internet a
través de un solo módem, deberá usar un enrutador o un módem con un enrutador integrado.
Por lo general, los enrutadores proporcionan seguridad integrada, como por ejemplo, un
firewall. Son más caros que los concentradores y los conmutadores.
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11. En los routers de tipo hardware se utilizan protocolos de enrutamiento los cuales ayudan que
los enrutadores se comuniquen entre si y de esta manera determinar la ruta que el paquete debe
tomar, de ahí viene su nombre de enrutador, ya que su principal misión es determinar o dar la
ruta a seguir a los paquetes que estén circulando por una red.
Este enrutamiento lo hace gestionando las rutas mediante nodos, lo cual puede ser de forma
dinámica según el protocolo usado (RIP v1 y v2, OSPF v1, v2 y v3, IGRP,EIGRP y BGP v4)
y de esta forma obtener resultados en muchos casos óptimos y en algunos no tan óptimos,
también pueden ser de forma estática en el cual se les da el camino por defecto a seguir lo
cual hará que solo indiquen al paquete que ruta tomar, lo cual en caso de falla de un nodo
podría causar que los paquetes no lleguen a su destino o tal vez tomen un camino muy largo.
Los enrutadores actualmente y de manera muy común se utilizan como puertas de acceso a
internet (enrutadores ADSL) donde se estaría uniendo a 2 redes: una de área local y el internet;
pero el problema de estos routers es que son más pequeños y no tienen reglas ni normativas de
seguridad.
Estos routers antiguamente eran únicamente micro controladores y transistores programados,
actualmente los enrutadores cuentan con memorias flash internas las cuales llevan un firmware
y un sistema muy pequeño lo cual hace que puedan ser administrables, aportando normas y
reglas de seguridad, además de poder llevar un mejor manejo y control de los paquetes.
Tipos
En función del área:
-
Locales: Sirven para interconectar dos redes por conexión directa de los medios físicos
de ambas al router.
-
De área extensa: Enlazan redes distantes.
En función de la forma de actualizar las tablas de encaminamiento (routing):
-
Estáticos: Requiere que un administrador defina y configure manualmente las tablas de
ruteo.
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12. -
Dinámicos: Descubre las rutas y actualiza las tablas de manera automática y requieren
configuración mínima.
En función de los protocolos que soportan:
-
IPX
-
TCP/IP
-
DECnet
-
AppleTalk
-
XNS
-
OSI
-
X.25
En función del protocolo de encaminamiento que utilicen:
-
Routing Information Protocol (RIP): Permite comunicar diferentes sistemas de la
misma red lógica. Tienen tablas de encaminamiento dinámicas. Las tablas contienen
por dónde ir hacia los diferentes destinos y el número de saltos que se tienen que
realizar. Esta técnica permite 14 saltos como máximo.
-
Exterior Gateway Protocol (EGP): Permite conectar dos sistemas autónomos que
intercambien mensajes de actualización. Se sondea entre los diferentes routers para
encontrar el destino. Sólo se utiliza para establecer un camino origen-destino.
-
Open Shortest Path First Routing (OSPF): Está diseñado para minimizar el tráfico de
encaminamiento, permitiendo una total autentificación de los mensajes que se envían.
-
IS-IS: Encaminamiento OSI según las normativas: ISO 9575, ISO 9542 e ISO10589.
Marcas
Las principales marcas en desarrollo de routers son: Cisco/Linksys, NetGear, D-link, Juniper
Networks, 3com, Alcatel/Thompson, Belkin, Conceptronic, SMC, USRobotics, Xavi/Amper,
Zyxel.
¿Dónde se Utiliza?
Los routers pueden encontrarse dentro de las empresas (como empresas de internet y
proveedores ISP), otros enrutadores de uso más liviano como conectar a una red a un servicio
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13. de banda ancha como ADSL o brindar conectividad a una empresa a través de una VPN
segura. Pueden encontrarse también en las casas u oficinas.
Los enrutadores residenciales usan traducción de dirección de red en lugar de enrutamiento.
En lugar de conectar ordenadores locales a la red directamente, un enrutador residencial debe
hacer que los ordenadores locales parezcan ser un solo equipo.
Enrutadores de acceso, se encuentran en sitios de clientes como de sucursales que no necesitan
de enrutamiento jerárquico de los propios. Normalmente, son optimizados para un bajo coste.
Los enrutadores de distribución agregan tráfico desde enrutadores de acceso múltiple, ya sea
en el mismo lugar, o de la obtención de los flujos de datos procedentes de múltiples sitios a la
ubicación de una importante empresa. Los enrutadores de distribución son a menudo
responsables de la aplicación de la calidad del servicio a través de una WAN, por lo que deben
tener una memoria considerable, múltiples interfaces WAN, y transformación sustancial de
inteligencia.
En las empresas, el core router puede proporcionar una "columna vertebral" interconectando la
distribución de los niveles de los enrutadores de múltiples edificios de un campus, o a las
grandes empresas locales. Tienden a ser optimizados para ancho de banda alto.
Ventajas y Desventajas
Ventajas:
-
Seguridad. Permiten el aislamiento de tráfico, y los mecanismos de encaminamiento
facilitan el proceso de localización de fallos en la red.
-
Flexibilidad. Las redes interconectadas con router no están limitadas en su topología,
siendo estas redes de mayor extensión y más complejas que las redes enlazadas con
bridge.
-
Soporte de Protocolos. Son dependientes de los protocolos utilizados, aprovechando de
una forma eficiente la información de cabecera de los paquetes de red.
-
Relación Precio / Eficiencia. El coste es superior al de otros dispositivos, entérminos
de precio de compra, pero no en términos de explotación y mantenimiento para redes
de una complejidad mayor.
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14. -
Control de Flujo y Encaminamiento. Utilizan algoritmos de encaminamiento
adaptativos (RIP, OSPF, etc), que gestionan la congestión del tráfico con un control de
flujo que redirige hacia rutas alternativas menos congestionadas.
Desventajas:
-
Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges.
-
Necesidad de gestionar el sub direccionamiento en el Nivel de Enlace.
-
Precio superior a los bridges.
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