Un concentrador es un repetidor, lo que significa que cada paquete que envía un dispositivo del concentrador es recibido por todos los demás dispositivos del mismo concentrador. Supongamos que un ordenador «A» del concentrador envía un archivo de 10 MB al ordenador «B». Teniendo en cuenta que el ancho de banda total de la LAN creada por el concentrador es de 10 MBps, cuando A transmita el archivo es probable que utilice todo el ancho de banda disponible de 10 MBps durante un segundo. Durante ese segundo, los demás ordenadores de la LAN no podrán comunicarse. Los conmutadores superan esta limitación al tener canales de comunicación separados para cada puerto de la LAN, lo que permite utilizar el ancho de banda de forma eficiente y evitar la congestión de la red. Los concentradores son un sustituto barato de los conmutadores en determinadas situaciones, por ejemplo, cuando se quiere dividir una conexión a Internet de 1Mbps para unos cuantos ordenadores en la habitación, el ancho de banda total de 10/100Mbps del concentrador deja mucho margen de maniobra y no hay ningún problema. Sin embargo, si los mismos ordenadores quieren compartir archivos rápidamente entre sí, un conmutador tendría más sentido.
¿Qué ventajas tiene el uso de conmutadores en lugar de concentradores para la creación de redes?
Un hub es simplemente una interconexión física de los cables de una red. Se limita a recibir un paquete en un puerto y lo replica en los demás puertos, por lo que serán visibles en toda la red. Funciona sólo en la capa física de la red, conocida como capa 1 del modelo OSI. No se diferencian de los cables coaxiales utilizados inicialmente en las redes Ethernet que se utilizaban en un bus que pasaba por los ordenadores.
Los conmutadores son más inteligentes, trabajan en las capas 2 (enlace de datos) y 3 (red), analizando cada paquete recibido antes de enviarlo. Comienza su vida al encenderse como un hub, sólo broacasting paquetes, pero crea una lista de los dispositivos conectados y sus direcciones (MAC e IP), a continuación, entrega los paquetes destinados sólo a una dirección al puerto que…
Routers
Todos estamos conectados de una forma u otra a través de varios dispositivos u ordenadores a Internet, lo que nos ayuda a mantenernos en contacto con nuestros amigos y a realizar nuestras actividades cotidianas en la red, como pedir cosas en una tienda online, consultar el saldo de la cuenta bancaria, chatear con un amigo y controlar la temperatura de la habitación mientras estamos fuera de casa. Pero nada de esto habría sido posible sin una parte de Internet que probablemente nunca hayas visto. De hecho, la mayoría de la gente nunca ha estado «cara a cara» con la tecnología más responsable de la existencia de Internet: el router.
Cuando envías un correo electrónico a un amigo que está en la otra punta del país, ¿cómo sabe el mensaje que va a parar al ordenador de tu amigo y no a uno de los millones de ordenadores que hay en el mundo? Gran parte del trabajo para llevar un mensaje de un ordenador a otro lo hacen los routers, porque son los dispositivos cruciales que permiten que los mensajes fluyan entre redes, en lugar de dentro de ellas. El mensaje se descompone en pequeños trozos de información llamados paquetes antes de ser enviado a su destino, que tiene una longitud de unos 1.500 bytes.
Cada dispositivo de la red se identifica de forma única mediante una dirección llamada dirección de Protocolo de Internet (dirección IP). Esto es análogo a la dirección de la casa de una persona que la oficina de correos utiliza para enrutar el correo electrónico a alguien. El router tiene un registro de cómo encaminar los paquetes a su destino. Este registro se llama tabla de enrutamiento. La tabla de enrutamiento se rellena con la ayuda de los protocolos de enrutamiento y consta de las direcciones IP asignadas a las interfaces del enrutador, las direcciones IP aprendidas por el enrutador con la ayuda de los protocolos de enrutamiento que se ejecutan en el enrutador, las prioridades asociadas con la ruta a cada destino, la ruta óptima hacia un destino cuando se puede elegir entre varias rutas, etc.
Las direcciones IP suelen estar en bloques de direcciones llamados subredes. Y, cada dirección IP tiene una máscara de subred que ayuda al router a saber a qué subred pertenece la dirección IP. Las máscaras de subred son similares a los códigos postales que utiliza un cartero para localizar la dirección de una persona.
Cada dispositivo (ordenador, smartphone, conmutador, etc.) conectado a la red, incluida cada interfaz del router, tiene una dirección única a nivel mundial denominada dirección de control de acceso al medio (MAC). Esta dirección se asigna a la dirección IP asignada a la interfaz de un dispositivo conectado a la red mediante el protocolo de resolución de direcciones (ARP).
Cuando un paquete llega a la interfaz de un router, éste abre el paquete y busca su dirección IP de destino. Comprueba dentro de su tabla de enrutamiento la interfaz de salida y luego reenvía el paquete a través de esa interfaz a su destino. Hay veces en las que el administrador de la red puede querer imponer algún nivel de seguridad en la red y no quiere que el router reenvíe todo tipo de paquetes, por lo que puede implementar una lista de control de acceso (ACL). El router las utiliza para decidir si un paquete debe ser reenviado, descartado sin mantener un registro del paquete o descartado y registrar la información sobre el paquete.
Conmutadores
Los conmutadores evolucionan a partir de los concentradores de red. Los concentradores se utilizaban en los primeros tiempos de las redes informáticas para conectar dos o más dispositivos en la red y que pudieran comunicarse entre sí. Los concentradores son dispositivos «tontos», ya que reciben una trama desde el cable en una interfaz y luego la reenvían (la difunden) desde todas las interfaces del concentrador.
Los conmutadores son mucho más inteligentes hoy en día y sólo reenvían las tramas desde todos los puertos del conmutador, excepto el puerto desde el que se recibe la trama, si no se conoce el destino de la misma. Cada conmutador también tiene interfaces a las que se conectan los dispositivos de red. Estas interfaces tienen direcciones MAC que las identifican de forma única. Los conmutadores tienen un registro de sus propias interfaces, sus direcciones MAC, la dirección MAC de los dispositivos conectados a cada interfaz, las interfaces de las que se aprenden las direcciones MAC de los dispositivos, etc. Los switches utilizan sus tablas de direcciones MAC para reenviar las tramas de forma inteligente en una red. Tradicionalmente, los switches operan en la capa 2 del modelo OSI. Hoy en día pueden operar tanto en la Capa 2 como en la Capa 3. Los conmutadores que pueden operar en estas dos capas se denominan conmutadores multicapa (MLS).
A continuación se destacan algunas similitudes entre los routers y los switches.
Routers
Conmutadores
Tiene un registro de toma de decisiones llamado Tabla de Enrutamiento
Tiene una tabla de decisiones llamada Tabla de Direcciones MAC
Puede ejecutar protocolos de enrutamiento
Puede ejecutar protocolos de enrutamiento si es un conmutador multicapa
Hay un par de diferencias entre los routers y los switches. Estas son
Routers
Conmutadores
Pueden tener varios tipos de interfaces
Suelen tener un tipo limitado de interfaces
Los routers conectan las redes, es decir, conectan diferentes tipos de redes o permiten que las redes ejecuten diferentes protocolos entre sí.
Los conmutadores crean una red, lo que significa que se utilizan principalmente para crear LAN o redes locales.
Funcionan en la capa 3 del modelo OSI
Por lo general, operan en la capa 2 de OSI, a menos que se trate de un conmutador multicapa que opere tanto en la capa 2 como en la 3.
La información enviada a través de los routers se llama paquetes
La información enviada a través de los conmutadores se denomina tramas
Almacenan la dirección IP en la tabla de enrutamiento
Los conmutadores utilizan la tabla de direcciones MAC, también conocida como tabla de memoria accesible al contenido (CAM)
Referencia: Adekunle Ajiboye 2018
