Tecnologías de Interconexión de Redes: Puentes, Routers, Switches y Hubs

Dispositivos de Interconexión: Puentes

Los puentes segmentan redes a nivel de capa 2 (enlace de datos), aumentando el rendimiento, la fiabilidad, la distancia total y la cantidad de hosts soportados. Pueden interconectar distintas tecnologías LAN y son autoadministrables.

Puentes Transparentes 802.1D

Estos puentes poseen autoaprendizaje: escuchan en modo promiscuo, examinan la dirección de destino y ubican el marco en la interfaz de salida correspondiente en su tabla. Una vez que el puente ha anotado las direcciones, las tramas solo se envían a donde deben ir, evitando tráfico innecesario.

Protocolo Spanning Tree (STP)

Los puentes intercambian información sobre sus conexiones siguiendo un protocolo BPDU (Bridge Protocol Data Unit). Cada puente recibe como identificador su dirección MAC y un identificador el cual tiene asociado un costo. Cada puente calcula el grafo de la red y observa si existe algún bucle. En ese caso, desactivan interfaces hasta eliminar todos los bucles y construir un árbol sin bucles (Spanning Tree).

Cuando un puerto de un puente se conecta, pasa por diferentes estados:

Estados del Puerto en Spanning Tree:

• Blocking (Bloqueo): En este estado, el puerto solo capta y procesa los BPDU que le llegan. No reenvía tramas de datos.
• Listening (Escucha): Si no se detectan bucles, el puerto pasa a este estado. Además de procesar BPDU, genera y envía los suyos con su topología.
• Learning (Aprendizaje): En este estado, además de procesar y generar BPDU, el puerto aprende las direcciones MAC de origen que se encuentran en las tramas de datos.
• Forwarding (Reenvío): El puerto reenvía las tramas de datos.

Spanning Tree permite crear topologías redundantes para mejorar la tolerancia a fallos en la red.

Routers

Los routers actúan en la capa de red (capa 3). Conectan redes diferentes, incluso si no son compatibles, y dirigen el tráfico por el mejor camino.

Utilizan protocolos de encaminamiento:

• Estático: El administrador de red actualiza las rutas manualmente.
• Dinámico: Los routers intercambian información de rutas automáticamente (ejemplos: OSPF, RIP).

Tienen un mayor trabajo de procesamiento que un puente y pueden cortar y filtrar paquetes. Los routers son útiles para dividir LANs en dominios de difusión separados. Determinan la mejor ruta para los paquetes que llegan a la red.

Gateway (Pasarela)

Un gateway es una pasarela de aplicación que interconecta redes diferentes a nivel de capa de aplicación (capa 7). Su función principal es traducir la información entre estas redes incompatibles.

Hubs (Concentradores)

Un hub actúa como un repetidor. Cuando una única estación transmite, el hub replica la señal a cada una de las demás estaciones conectadas.

Switches (Conmutadores)

En un switch, una trama procedente de una estación dada es conmutada directamente hacia la correspondiente estación de destino, utilizando una línea de salida específica. Al mismo tiempo, otras líneas desocupadas pueden usarse para otros tráficos, lo que permite múltiples comunicaciones simultáneas.

Tipos de Switches:

• Store and Forward (Almacenar y Reenviar): Acepta una trama completa, la almacena temporalmente, verifica su integridad y luego la encamina a su línea de salida.
• Cut-Through (Corte Directo): El conmutador aprovecha que la dirección de destino se encuentra al comienzo de la trama MAC y retransmite la trama entrante casi de inmediato, antes de que haya llegado por completo.
• Fragment-Free (Libre de Fragmentos): Almacena los primeros 64 bytes de la trama antes de reenviarla. Esto permite detectar colisiones y tramas corruptas pequeñas antes de la transmisión completa.