Commutador (dispositiu de ret)
Commutador (switch) és el dispositiu digital llògic d'interconexió d'equips que opera en la capa d'enllaç de senyes del model OSI. La seua funció és interconectar dos o més host de manera similar als ponts de ret, passant senyes d'un segment a un atre d'acort en la direcció MAC de destí de les trames en la ret i eliminant la conexió una volta finalisada esta.[1]
Els commutadors s'utilisen quan es desija conectar múltiples trams d'una ret, fusionant-los en una sola ret. De la mateixa manera que els ponts, ya que funcionen com un filtre en la ret i solament retransmeten l'informació cap als trams en els que hi ha el destinatari de la trama de ret, milloren el rendiment i la seguritat de les rets d'àrea local (LAN).
Introducció al funcionament de commutadors
Els commutadors posseïxen la capacitat de deprendre i almagasenar les direccions de ret de la capa 2 (direccions MAC) dels dispositius alcanzables a través de cada u dels seus ports. Per eixemple, un equip conectat directament a un port d'un commutador provoca que el commutador almagasene la seua direcció MAC. Açò permet que, a diferència dels concentradorés, l'informació dirigida a un dispositiu vaja des del port orige al port de destí.
En el cas de conectar dos commutadors o un commutador i un concentrador, cada commutador deprendrà les direccions MAC dels dispositius accessibles pels seus ports, per lo tant en el port d'interconexió s'almagasenen les MAC dels dispositius de l'atre commutador.
Bucles de ret i inundacions de tràfic
Un dels punts crítics d'estos equips són els bucles, que consistixen en habilitar dos camins diferents per a aplegar d'un equip a un atre a través d'un conjunt de commutadors. Els bucles es produïxen perque els commutadors que detecten que un dispositiu és accessible a través de dos ports emeten la trama per abdós. En aplegar esta trama al commutador següent, est torna a enviar la trama pels ports que permeten alcançar l'equip. Este procés provoca que cada trama es multiplique de forma exponencial, aplegant a produir les denominades inundacions de la ret, provocant en conseqüència el fallo o caiguda de les comunicacions.
Afortunadament, existixen protocols lliures per a realisar anells o malles en capa d'enllaç, per a convertir este problema en una ventaja, donant redundància a la ret. Els protocols més estesos són [STP [1]] i la seua següent evolució [RSTP [2]]. A molt grans traces: Estos dos protocols donen una série de "pesos" a cada commutador de ret i intenten trobar en camí en menys "pes" entre commutadors.
Classificació
Atenent al método de direccionament de les trames utilisades
Store-and-Forward
- Artícul principal → Almagasenament i reenvío.
Els commutadors Store-and-Forward guarden cada trama en un búfer abans de l'intercanvi d'informació cap al port d'eixida. Mentres la trama està en el búfer, el switch calcula el CRC i medix el tamany de la mateixa. Si el CRC falla, o el tamany és molt chicotet o molt gran (una trama Ethernet té entre 64 bytes i 1518 bytes) la trama és descartada. Si tot es troba en orde és encaminada cap al port d'eixida.
Este método assegura operacions sense error i aumenta la confiança de la ret. Pero el temps utilisat per a guardar i chequear cada trama afig un temps de demora important al processament de les mateixes. La demora o delay total és proporcional al tamany de les trames: quant major és la trama, més temps pren este procés.
Cut-Through
- Artícul principal → Conmutación cut-through.
Els commutadors cut-through varen ser dissenyats per a reduir esta latencia. Eixos switches minimisen el delay llegint només els 6 primers bytes de senyes de la trama, que conté la direcció de destí MAC, i immediatament l'encaminen.
El problema d'este tipo de switch és que no detecta trames corruptes causades per colisions (coneguts com runts), ni errors de CRC. Quant major siga el número de colisions en la ret, major serà l'ample de banda que consumix en encaminar trames corruptes.
Existix un segon tipo de switch cut-through, els denominats fragment free, va ser proyectat per a eliminar este problema. El switch sempre llig els primers 64 bytes de cada trama, assegurant que tinga per lo manco el tamany mínim, i evitant l'encaminada de runts per la ret.
Adaptive Cut-Through
Són els commutadors que processen trames en el modo adaptatiu i són compatibles tant en store-and-forward com en cut-through. Qualsevol dels modos pot ser activat per l'administrador de la ret, o el switch pot ser lo prou inteligent com per a triar entre els dos métodos, basat en el número de trames en error que passen pels ports.
Quan el número de trames corruptes alcança un cert nivell, el commutador pot canviar del modo cut-through a store-and-forward, tornant al modo anterior quan la ret es normalise.
Els commutadors cut-through són més utilisats en chicotets grups de treball i chicotets departaments. En eixes aplicacions és necessari un bon volum de treball o throughput, ya que els errors potencials de ret queden en el nivell del segment, sense impactar la ret corporativa.
Els commutadors store-and-forward són utilisats en rets corporatives, a on és necessari un control d'errors.
Atenent a la forma de segmentación de les subredes
Commutadors de capa 2
Són els commutadors tradicionals, que funcionen com a ponts multi-ports. La seua principal finalitat és dividir una LAN en múltiples dominis de colisió, o en els casos de les rets en anell, segmentar la LAN en diversos anells. Basen la seua decisió d'enviament en la direcció MAC destí que conté cada trama.
Els commutadors de la capa 2 possibiliten múltiples transmissions simultànees sense interferir en atres sub-rets. Els switches de capa 2 no conseguixen, no obstant, filtrar difusió o broadcasts, multicasts (en el cas en que més d'una sub-ret continga les estacions pertanyents al grup multicast de destí), ni trames el destí de les quals encara no haja segut inclós en la taula de direccionament.
Commutadors de capa 3
Són els commutadors que, ademés de les funcions tradicionals de la capa 2, incorporen algunes funcions d'enrutamiento o routing, com per eixemple la determinació del camí basat en informacions de capa de ret (capa 3 del model OSI), validació de l'integritat del cablejat de la capa 3 per checksum i soport als protocols de routing tradicionals (RIP, OSPF, etc.).
Els commutadors de capa 3 soporten també la definició de rets virtuals (VLAN), i segons models possibiliten la comunicació entre les diverses VLAN sense la necessitat d'utilisar un rúter extern.
Per permetre l'unió de segments de diferents dominis de difusió o broadcast, els switches de capa 3 són particularment recomanats per a la segmentación de retés LAN molt grans, a on la simple utilisació de switches de capa 2 provocaria una pèrdua de rendiment i eficiència de la ADSL, per la cantitat excessiva de broadcasts.
Es pot afirmar que l'implementació típica d'un switch de capa 3 és més escalable que un enrutador, puix este últim utilisa les tècniques d'enrutamiento a nivell 3 i enrutamiento a nivell 2 com a complements, mentres que els switches sobreponen la funció d'enrutamiento damunt de l'encaminada, aplicant el primer a on siga necessari.
Dins dels commutadors de la capa 3 tenim:
Paquet per paquet
Bàsicament, un commutador paquet per paquet (packet by packet) és un cas especial d'un commutador Store-and-Forward puix, de la mateixa manera que este, almagasena i examina el paquet, calculant el CRC i decodificando la capçalera de la capa de ret per a definir la seua ruta a través del protocol d'enrutamiento adoptat.
Cut-through
Un commutador de la capa 3 Cut-Through (no confondre en un commutador Cut-Through), examina els primers camps, determina la direcció de destí (a través de l'informació dels headers o capçaleres de capa 2 i 3) i, a partir d'eixe instant, establix una conexió punt a punt (a nivell 2) per a conseguir una alta taxa de transferència de paquets.
Cada fabricant té el seu disseny propi per a possibilitar l'identificació correcta dels fluix de senyes. Com a eixemple, tenim el "IP Switching" d'Ipsilon, el "SecureFast Virtual Networking de Cabletron", el "Fast IP" de 3Com.
Ademés, un switch Layer 3 Cut-Through, a partir del moment en que la conexió punt a punt és establida, podrà funcionar en el modo "Store-and-Forward" o "Cut-Through".
Vore també
- Concentrador
- Ret d'accés
- Enrutador
- Pont de ret
- Brouter o pont de ret i enrutador
- Enrutador ADSL
- Ethernet
Enllaços externs
- Diferència entre switch administrable i switch no administrable
- Qué són els Switches Gestionats i para qué servixen
Notes i referències
Bibliografia
- Este artícul conté una traducció derivada de «Conmutador (dispositivo de red)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.