Hardware de red

Hardware de red

Hardware de red cableada. Aproximación a la teoría del diseño de redes.

En este post hablaremos de las características y servicios que ofrecen los equipos usados en la infraestructura física básica que permite el funcionamiento de una red.

El equipo final

Todos los sistemas de redes de comunicaciones tienen una única finalidad, permitir la conexión entre computadoras personales, teléfonos móviles, radio, servidores web y un largo etcétera. La infraestructura de red no tiene sentido sin la necesidad de enviar información de un equipo a otro, en lugares diferentes.

YTB-equipo

Los equipos finales de usuario dentro de una red de comunicaciones deben a utilizar los mismos protocolos y un hardware adecuado para el canal físico implementado, por ejemplo en caso de una oficina una computadora debe tener una tarjeta de red si el acceso es vía cable o una antena de wifi si el acceso a la red es inalámbrico. No necesariamente las comunicaciones son entre computadoras, pueden ser entre equipos de radio o la telefonía celular. Lo que es común a todos estos equipos finales es que cada uno tiene implementado todos los protocolos de red necesarios para garantizar la comunicación entre ellos.

Aunque los protocolos y las configuraciones de seguridad implementan medidas para detectar y/o bloquear, terminales que envíen información errónea, ya sea de forma voluntaria o no, un administrador de red monitoriza la red para evitar que un mal funcionamiento afecte a la integridad de los datos.

Hub o concentradores

Nació para cubrir la necesidad de disminuir el número de cables necesarios para el montaje de una red. Hasta ese momento, había que poner un cable de red nuevo e independiente por cada conexión. Los concentradores permitieron dar conexión a diferentes equipos cercanos utilizando un único cable de salida. Así, en caso de añadir un nuevo equipo a la red en la misma habitación, solo había que tirar un cable hasta el concentrador para que así tuviese acceso a la red.

Trabaja en la capa física (capa 1) del modelo OSI o la capa de acceso en el modelo TCP/IP. Cuando un concentrador recibe una señal por una interfaz, simplemente la repite por todas sus interfaces, excepto aquella por donde entró la emisión. Todos los equipos conectados reciben las comunicaciones que pasan por él, así todos saben si el canal está libre y si pueden o no enviar información. Aunque en el momento de la creación de este sistema no se tenía un especial interés por la confidencialidad, es claro que se trata de un sistema que permite controlar todas las comunicaciones que pasan por ese computador.

Dado que cada paquete se envía a través de cualquier otro puerto, aparecen las colisiones que impiden la fluidez del tráfico. Debido a estos problemas, el concepto de concentrador evolucionó al de conmutador.

Switches o conmutadores

Es un dispositivo digital lógico que interconecta dos o más hosts de forma inteligente. Opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Si el dispositivo sabe por cual interfaz “escucha” el destinatario de la información, solo envía el tráfico por esa boca. Así se reduce el tráfico y se minimizan las colisiones consiguiendo una mayor eficiencia. La aparición de los switches permitió la creación de grandes redes de área local y facilitó en gran medida la implantación en entornos corporativos.

YTB-switches

Es un equipo que nos permite ahorrar en cableado, y con la aparición de los protocolos de estado de red como, por ejemplo, “Spanning Tree Protocol”, o simplemente STP, se consiguió la creación de estructuras de red redundantes que eliminaban la posibilidad de que el fallo de un único equipo implicase la pérdida de toda la red.

Aprendizaje automático

Supongamos que tenemos un switch nuevo recién conectado a una red. En este momento, el switch no conoce nada de la red. Cuando recibe el primer mensaje desde una computadora, el switch anota la dirección MAC del remitente en su tabla de direccionamiento y la asocia a la interfaz física por la que ha recibido el tráfico (La boca del switch).

Cuando revisa la dirección MAC destino, comprueba que no la tiene en su tabla por lo tanto, enviará ese paquete de datos por todas sus interfaces de red. Hasta el momento, trabaja como un hub, pero es solo el proceso inicial, al cabo de un tiempo, cuando el receptor del mensaje anterior decide responder, el nuevo tráfico llegará a una boca del switch. El switch apuntará la nueva MAC de origen en su tabla de direcciones y comprobará la dirección MAC de destino. En el caso que haya un segundo envío de información, ya tiene esa MAC registrada, por lo que enviará el tráfico únicamente por esa interfaz. Aquí ya no trabaja como un hub. Con el paso del tiempo, aprenderá nuevas asignaciones de direcciones MAC e interfaces físicas, consiguiendo que la red sea cada vez más eficiente. Con este tráfico conmutado se mejora la privacidad de las comunicaciones, ya que no reenvía tráfico a equipos que no estén interesados en recibirlo.

Uno de los problemas de los conmutadores son los bucles o routing Loop que se producen porque detectan que un dispositivo es accesible a través de dos puertos emiten la trama por ambos, pero de esto escribiré más adelante así que no hay de qué preocuparse.

Routers

Los routers son equipos de red que trabajan a nivel de la capa 3 OSI o de la capa de Internet en el modelo TCP/IP. Su función es enviar los paquetes de datos entre las diferentes redes a las que están directamente conectados y encaminar los paquetes que vayan a redes remotas por el mejor camino posible. Su funcionamiento se basa en el mantenimiento de una tabla de rutas que le permita enviar la información a su destino. Existen decenas de protocolos de enrutamiento que permiten alimentar estas tablas de tal forma que es fácil encontrar el que mejor se adapte a las necesidades de la infraestructura. Cuando los routers se encuentran con tráfico cuyo destino no está en sus tablas, reenvían dicho tráfico hacia su puerta de enlace predeterminada con la esperanza de que ese equipo sí sepa cómo hacer llegar los datos al destino. Los switches se decantan por la inundación, los routers simplemente tienen fijado como última opción en su tabla un nodo de último recurso al que enviar la información si no sabe dónde. Una característica que debemos tener en cuenta es que los routers no permiten el reenvío de los mensajes de difusión, por lo que la información de red local enviada a las direcciones de “broadcast” no sale de la propia red. Por esto se suele decir que los routers son delimitadores del dominio de colisión.

Switches de capa 3: (equipos de red intermedios)

Un switch de Capa 3 (o multi capa) combina algunas de las funciones de un Switch (capa 2 modelo OSI) y las de un Router (capa 3 del modelo OSI).

YTB-switchsCapa3

Gracias a la evolución de la tecnología se pueden delegar muchas funciones a un software, esto permite reducir costos y añadir nuevas funcionalidades que antes estaban reservadas a otros equipos, como por ejemplo, la capacidad de creación de redes VLAN para separar distintos flujos de tráfico dentro de una red de área local o la posibilidad de detectar y bloquear otros equipos de red no autorizados mediante el uso de “access lists”.

Puente de red

Puente de red (en inglés: bridge) es el dispositivo de interconexión de redes de computadoras opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI; permite la conexión entre equipos sin necesidad de routers. Funciona a través de una tabla de direcciones MAC detectadas en cada segmento al que está conectado. Cuando detecta que un nodo de uno de los segmentos está intentando transmitir datos a un nodo del otro segmento, el bridge copia la trama para el otro segmento de red, teniendo la capacidad de filtrar la trama en caso de no tener dicho segmento de red como destino.

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Para saber por dónde debe enviar cada trama que le llega, incluye un mecanismo de aprendizaje automático por lo que no necesitan configuración manual. Esto lo veremos más detalladamente cuando tratemos el tema del enrutamiento.

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