Router, switch y hub. Trabajando capas de red.

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Todos tenemos en nuestras casas un aparato por el que entra la red de Internet. Una caja con entradas para cables y antenas a lo que llamamos router. (En algunos casos tenemos adicionalmente un módem o modulador que hace de interfaz entre dos medios físicos de transmisión como podrían ser la fibra óptica y Ethernet.)

Estos dispositivos son los encargados de distribuir Internet en nuestro hogar. Pero no se diferencian excesivamente de los que tienen las empresas para gestionar sus redes internas. Existen varios tipos de «cajas» para realizar esta función, pero hay tres que destacan. Los switch, los hub y los routers.

Su función con los datos no es muy diferente que la de las regletas y transformadores con los electrones que forman las corrientes eléctricas. Por lo que podemos decir que son distribuidores de paquetes. Y la diferencia entre ellos radica en la capa de red en la que trabajan.

Por eso vamos a empezar haciendo una pequeña descripción de este modelo de capas en las que está definido todo el sistema en el que se sostenta Internet.

Modelo de capas:

Es el nombre común por el que se conoce al Modelo OSI (Open Systems Interconnection). Es un protocolo estándar que clasifica las redes en las que se despliega la infraestructura de Internet.

Después de que este saliera de los laboratorios del DARPA, las compañías comenzaron a implantar sus métodos y patentes. Un poco como la guerra entre el VHS y BETA. Pero en este caso se dieron cuenta de que o trabajaban todos juntos, o caían todos. Pues llenar las ciudades con sistemas que no podían comunicarse entre ellos no era práctico.

Al poco tiempo surgieron dos estándares. Uno para la información que se iba a transmitir, y otra para el medio en el que se iba a hacer. El primero define el medio, que se clasificó en siete capas. Mientras que la trama de datos que compone un mensaje está especificado por los protocolos definidos dentro del IEEE-802.

Por lo tanto las capas son:

  • Capa 1 o Nivel Físico: Esta primera capa es la que se encarga de definir el medio físico o tangible de comunicación. Cables, conectores, etc.
  • Capa 2 o Nivel de Enlace: Es la capa que se encarga de la conexión entre dispositivos. Divide los datos en tramas y debe asegurar que la transmisión se produzca sin errores.
  • Capa 3 o Nivel de Red: Se encarga de encaminar o enrutar los paquetes desde el origen a su destino. Controla el camino que recorren los datos.
  • Capa 4 o Nivel de Transporte: Realiza una conexión extremo a extremo entre los dispositivos definiendo la segmentación, transferencia y reensamblado de tramas.
  • Capa 5 o Nivel de Sesión: Define y gestiona los datos para el uso desde las aplicaciones definidas en la capa de Presentación. Organiza las transferencias.
  • Capa 6 o Nivel de Presentación: Representación de la información. Lenguaje, semántica, etc.
  • Capa 7 o Nivel de Aplicación: son los medios de comunicación. Emulación de terminales, transferencia de ficheros, correo electrónico, etc.

Una vez que hemos clasificado los diferentes sistemas implicados en la realización de una conexión de red entre dos dispositivos, vamos a ver dónde encajan el hub, el switch y el router.

Hub:

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Ruta de datos en una red mediante HUB

Es muy parecido a una regleta de corriente. Tiene una boca de entrada y distribuye la corriente por igual entre todas sus salidas. En este caso una trama llega a la red de dispositivos conectados al hub y este repite la señal a todos. El hub no tiene implementada ninguna lógica de distribución. Simplemente realiza una repetición Broadcast (a todos). Por lo que un hub trabaja solo en la capa física.

Switch:

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Ruta de datos en una red SWITCH

También son denominados conmutadores pues su función es similar a la de los conmutadores eléctricos, que son capaces de dirigir la corriente de forma auntónoma. Por esos se dice que este dispositivo es más «inteligente». Es capaz de reconocer los dispositivos que tiene en su red y distribuir la señal solo al que está dirigida la trama.

Cuando un dispositivo se conecta a un switch, este recoge la dirección física o MAC y la almacena en una tabla de direcciones interna. Cuando una trama llega con una dirección dada, el switch la busca en su tabla y la envía solo a ese dispositivo.

Este dispositivo, por tanto, trabaja en la capa de enlace.

Router:

capa de un router
Capa de trabajo de un router

Es capaz de realizar las tareas de los dos anteriores y de enrutar la red. Por tanto se mueve en el ámbito de la capa 3. Es el más completo de los sistemas de conexión que se usan para montar redes de datos. También tienen la capacidad de enlazar dos redes diferentes.

Esto quiere decir que mientras que un switch reconoce todos los dispositivos conectados a una sola red, el router es capaz de manejar dos redes. Este punto puede parecer una pequeña mejora pero es fundamental para entender cómo funciona Internet.

La red mundial está estructurada como si fuera un árbol genealógico. Como un árbol invertido. En la parte superior se encuentran los nodos que controlan las redes a nivel de área. Estas redes WAN (Wide Area Network) distribuyen y filtran la red de los nodos inferiores. Esto es importante, pues es como China realiza el filtrado de compañías y aplicaciones en su zona de influencia. O como se puede «restringir» accesos a ciertas redes sociales en partes del mundo.

Debajo de estos supernudos, se van dando de alta otros nudos más pequeños, por ciudades o MAN (Metropolitan Area Network) por ejemplo. Luego barrios, calles y al final las viviendas de un edificio. Siendo estos últimos las conocidas LAN o Local Area Network. Por último, está la red interna o Personal Area Network (PAN).

Y al igual que una dirección postal, la dirección de un nodo debe ser única, para que los enrutadores y los switchs sepan a donde tienen que enviar los paquetes.

Si alguna vez has intentado obtener la dirección IP de tu dispositivo, seguramente sea de este estilo: 192.168.1.XXX. ¿Y por qué suele ser así? ¿Eso no es opuesto a lo de una dirección única? Si y no.

Para entenderlo con un ejemplo podemos acceder a una de las muchas webs que nos informan de nuestra dirección IP, en las que para sorpresa, obtendremos resultados completamente diferentes según la red a la que estemos conectados. Como mejor se ve es si accedemos desde un smartphone conectado al wifi de nuestra casa, y repetimos la opción solo con datos.

La explicación es sencilla.

Tanto el router de nuestra casa como el smartphone con datos están conectados a los nodos de nuestro proveedor de Internet en nuestra zona. A su LAN. Al conectarnos estos nodos nos registran en sus tablas de direcciones y nos asignan una IP. Esta IP es la que aparece en la web.

¿Y que pasa con la 192.168.1.XXX? Pues es la IP correspondiente a la PAM a la que nos hemos conectado, y que puede ser nuestra casa o compañía. Aunque las compañías suelen cambiar la red. Igual que podemos cambiar la de nuestro hogar. Solo tenemos que acceder a la configuración del router y modificarla. Incluso podemos asignar claves, o filtrar MACs deseadas o indeseables. Hay muchas opciones.

Por eso los router son tan especiales, pues son los que permiten que nuestra pequeña red doméstica o la más grande de nuestra compañía, pueda conectar sus dispositivos entre sí de una forma aislada del resto del mundo, pero a la vez tengan acceso al Internet global.

Por lo que si quieres montar una red en la que vas a conectar varios equipos para que reciban todos la misma señal, tu dispositivo es un hub. Si quieres ampliar la red de ethernet que dispones para conectar más dispositivos independientes, necesitarás un switch. Pero si necesitas que la red tenga un poco de autogestión y que sea capaz de navegar por la red o de conectarse a otra subred bajo tu control, lo que necesitas es un router.





Referencias:

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