CONCEPTOS DE RED (III): Hub y Switch.Dominios de Colisión y Dominios de Difusión

A la hora de conectar los equipos y periféricos en las redes informáticas entran en escena diversos dispositivos según se trata de equipos de la misma red o unir redes diferentes.
En el caso de una red local el Switch o el Hub van a ser los dispositivos más habituales. También nos podemos encontrar con Repetidores de señal para incrementar la superficie física de la red.
Cuando se trata de conectar dos redes locales diferentes o por ejemplo configurar la salida a Internet tenemos los Puentes de Red y sobretodo el Router.

Dispositivos de Interconexión en Redes Locales: El Hub y el Switch.

El Hub al igual que el Switch es un dispositivo que sirve para conectar a su vez varios equipos o dispositivos dentro de una misma red local . Estéticamente pueden resultar idénticos formados por una serie de bocas llamadas puertos conectar los cables procedentes de los dispositivos a unir

El número de puertos es variable, tenemos dispositivos con solo 4 puertos como el switch que lleva el router ADSL de casa hasta los habituales en redes más grandes y organizadas con capacidad para conectar 24 o 48 dispositivos.

A nivel de funcionamiento es donde se encuentran las mayores diferencias. Un Switch es más avanzado y ofrece mucha mas seguridad y estabilidad en la red. Digamos que es una evolución de lo que era un Hub. Es tanta la diferencia entre ambos que el Switch domina claramente el mercado.

• Un Hub o Concentrador es un dispositivo que recibe una señal a través de un puerto y la repite a través del resto de sus puertos.  Trabaja simplemente en la capa fisica del modelo OSI.  Asi pues cuando un equipo A envia un paquete con destino a un equipo B  al que se encuentre conectado mediante un hub dicho paquete va a ser enviado por todos los puertos de ese hub y no solo por el correspondiente al equipo B con la consiguiente perdida en estabilidad, velocidad y seguridad de la red.

• Un Switch o Conmutador por el contrario es un dispositivo que trabaja en la capa de enlace, es capaz de leer un paquete que recibe a través de un puerto y dirigirlo hacia el puerto en el que esta conectado el destinatario de dicho paquete.
  
   Para ello cuando llega un paquete a uno de sus puertos el Switch descifra la cabecera del mismo donde se encuentra la dirección MAC del dispositivo de destino. A continuación acude a la tabla de direcciones MAC que  ha construido con la dirección MAC de todos los dispositivos que tiene conectados en su puerto correspondiente. Si encuentra la coincidencia enviara el paquete por dicho puerto.
  
  Además los Switch conectados en una misma red local comparten entre si su tabla de direcciones MAC . De este modo a su vez aumentan su propia tabla  apuntando en el puerto que los une tanto los dispositivos conectados al switch vecino como aquellos a los que el switch vecino tiene alcance con el mismo método. La tabla de direcciones termina siendo una especie de mapa de toda la red de manera que cuando a un Switch llega un paquete destinado a cualquier dispositivo de su misma red va a conocer el puerto por donde enviarlo para llegar hacia el destino.
  
   El problema que  puede aparecer en estos casos es cuando tenemos varios Switch conectados todos entre si de manera que para llegar a un dispositivo un Switch pueda tener 2 caminos. En ese caso enviaría el paquete por los 2 puertos y al llegar al Switch vecino este repetiría la operación de manera que también volvería al Switch inicial formándose un bucle infinito que colapsa la red.
  
  Tener 2 opciones siempre puede ser bueno para que en caso de que falle un segmento de la red los extremos puedan seguir comunicándose. Por ello una buena solución para el problema de los bucles es el protocolo spanning-tree  que simplemente desactiva automáticamente el puerto de un switch cerrando el circulo para evitar los bucles pero que en el caso de que exista algún fallo en la ruta principal lo activa nuevamente para habilitar la alternativa.

Por lo tanto hemos visto como un Switch  es capaz de dirigir el trafico que le llega al destino correspondiente a diferencia de un Hub que simplemente lo repite por toda la red. Por lo tanto utilizando un Switch la red no queda saturada cuando se comunican 2 equipos y eliminamos los llamados Dominios de Colisión.

Dominio de Colisión

Un dominio de colisión es un segmento de la red en el que se comparte el ancho de banda disponible entre múltiples dispositivos terminales. Como consecuencia si dos o más dispositivos pertenecientes al mismo dominio inician una comunicación de forma simultanea es posible que se produzca una colisión entre sus transmisiones con la consiguiente perdida de datos y de rendimiento de la red.

Cuantos más dispositivos formen parte del mismo dominio de colisión más posibilidad de conflicto entre sus transmisiones nos vamos a encontrar por lo tanto reducir el tamaño de los dominios de colisión es un objetivo fundamental en el diseño de cualquier red.

Para dividir un dominio de colisión recurrimos a dispositivos de la capa 2 o superiores del modelo OSI como puede ser un switch o un router. Por el contrario dispositivos repetidores de señal que operan en la capa 1 como un hub extienden los dominios de colisión al repetir las transmisiones por todos sus puertos.

Visto con ejemplos que se entiende mejor un dominio de colisión se forma por ejemplo entre un equipo y un switch .También formarían parte del mismo dominio de colisión varios equipos conectados a través de un hub.

Dominio de Difusión o Broadcast

Un dominio de difusión es un segmento de red donde los dispositivos que lo forman pueden transmitir datos entre ellos sin la necesidad de utilizar ningún dispositivo de enrutamiento. Podríamos decir que un dominio de difusión lo forman todos los dispositivos que se encuentran en la misma red, vamos lo que sería una red local simple como la que tienes en casa.

Si deciamos que un dominio de difusión viene a ser una red local pues el objetivo de dividir los dominios de difusión es obviamente el mismo de la creación de subredes, es decir, una mejor administración de la red, mayor seguridad, evitar saturaciones puntuales...etc

Para dividir dominios de difusión es necesario utilizar dispositivos que operan en la capa 3 del modelo OSI como un router o los llamados switch de capa 3. También dividimos un dominio de difusión si implementamos VLAN en un switch puesto que vamos a trabajar en subredes diferentes.