Funcionamiento y Clasificación de los Conmutadores en Redes de Datos

¿Qué es un conmutador?

Un conmutador (o switch) es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

¿Cuál es su función?

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.

Interconexión de conmutadores y puentes

Los puentes (bridges) y conmutadores (switches) pueden conectarse unos a los otros, pero siempre hay que hacerlo de forma que exista un único camino entre dos puntos de la red. En caso de no seguir esta regla, se forma un bucle o loop en la red. Para evitar esto, los dispositivos utilizan el algoritmo de Spanning Tree Protocol (STP) para evitar bucles, haciendo la transmisión de datos de forma segura.

Introducción al funcionamiento de los conmutadores

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. Esto permite que, a diferencia de los concentradores o hubs, la información dirigida a un dispositivo vaya directamente desde el puerto origen al puerto de destino.

Bucles de red e inundaciones de tráfico

Como anteriormente se comentaba, uno de los puntos críticos de estos equipos son los bucles (ciclos), que consisten en habilitar dos caminos diferentes para llegar de un equipo a otro a través de un conjunto de conmutadores. Los bucles se producen porque los conmutadores que detectan que un dispositivo es accesible a través de dos puertos emiten la trama por ambos. Este proceso provoca que cada trama se multiplique de forma exponencial, llegando a producir las denominadas inundaciones de la red, provocando en consecuencia el fallo o caída de las comunicaciones.

Clasificación de los switches

Atendiendo al método de direccionamiento de las tramas utilizadas:

• Store-and-Forward: Los switches Store-and-Forward guardan cada trama en un buffer antes del intercambio de información hacia el puerto de salida.
• Cut-Through: Los switches Cut-Through fueron diseñados para reducir esta latencia, iniciando el reenvío tan pronto como se identifica la dirección de destino.
• Adaptive Cut-Through: Los switches que procesan tramas en el modo adaptativo pueden alternar entre los métodos anteriores según la tasa de error.

Atendiendo a la forma de segmentación de las subredes:

• Switches de Capa 2 o Layer 2 Switches: Son los switches tradicionales, que funcionan como puentes multipuertos.
• Switches de Capa 3 o Layer 3 Switches: Son los switches que, además de las funciones tradicionales de la capa 2, incorporan algunas funciones de enrutamiento o routing. Dentro de los switches de Capa 3 tenemos diversas variantes según su capacidad de proceso.