Dominios de Switching

1. Dominios de Colisión

En el tema anterior, obtuviste una mejor comprensión de lo que es un switch y cómo funciona. Este tema trata sobre cómo funcionan los switches entre sí y con otros dispositivos para eliminar las colisiones y reducir la congestión de la red. Los términos colisión y congestión se usan aquí de la misma manera que se usan en el tráfico de las calles.

En los segmentos Ethernet basados en concentradores heredados, los dispositivos de red competían por el medio compartido. Los segmentos de red que comparten el mismo ancho de banda entre los dispositivos se conocen como dominios de colisión. Cuando dos o más dispositivos dentro del mismo dominio de colisión intentan comunicarse al mismo tiempo, se producirá una colisión.

Si un puerto de switch Ethernet funciona en semidúplex, cada segmento se encuentra en su propio dominio de colisión. No hay dominios de colisión cuando los puertos del switch funcionan en full-duplex. Sin embargo, podría haber un dominio de colisión si un puerto del switch funciona en semidúplex.

De forma predeterminada, los puertos de switch Ethernet se autonegocian en full-duplex cuando el dispositivo adyacente también puede funcionar en dúplex completo. Si el puerto del switch está conectado a un dispositivo que funciona en semidúplex, como un concentrador heredado, entonces el puerto del switch funcionará en semidúplex. En el caso del semidúplex, el puerto del switch formará parte de un dominio de colisión.

Como se muestra en la figura, se elige el full-duplex si ambos dispositivos tienen la capacidad junto con su mayor ancho de banda común.

2. Dominios broadcast

Un conjunto de switches interconectados forma un único dominio de broadcast. Sólo un dispositivo de capa de red, como un router, puede dividir un dominio de difusión/broadcast de capa 2. Los Routers se utilizan para segmentar los dominios de broadcast, pero también segmentarán un dominio de colisión.

Cuando un dispositivo envía una broadcast de capa 2, la dirección MAC de destino en la trama se establece en todos los binarios.

El dominio de broadcast de la capa 2 se conoce como el dominio de broadcast de MAC. El dominio de broadcast de MAC consiste en todos los dispositivos en la LAN que reciben tramas de broadcast/difusión de un host.

Haz clic en la figura para ver esto en la primera mitad de la animación.

Cuando un switch recibe una trama de broadcast, reenvía la trama a cada uno de sus puertos, excepto al puerto de entrada donde se recibió la trama de broadcast. Cada dispositivo conectado al switch recibe una copia de la trama de broadcast y la procesa.

Las broadcasts son a veces necesarias para localizar inicialmente otros dispositivos y servicios de red, pero también reducen la eficiencia de la red. El ancho de banda de la red se utiliza para propagar el tráfico de broadcast. Demasiadas broadcasts y una gran carga de tráfico en una red pueden dar lugar a la congestión, lo que ralentiza el rendimiento de la red.

Cuando se conectan dos switches entre sí, el dominio de broadcast aumenta, como se ve en la segunda mitad de la animación. En este caso, una trama broadcast se reenvía a todos los puertos conectados en el switch S1. El switch S1 está conectado al switch S2. La trama también se propaga a todos los dispositivos conectados al switch S2.

3. Aliviar la congestión de la red

Los switches de LAN tienen características especiales que les ayudan a aliviar la congestión de la red. Por defecto, los puertos de los switches interconectados intentan establecer un enlace en full-duplex, eliminando así los dominios de colisión. Cada puerto full-duplex del switch proporciona el ancho de banda completo al dispositivo o dispositivos que están conectados a ese puerto. Las conexiones full-duplex han aumentado drásticamente el rendimiento de la red LAN, y son necesarias para velocidades Ethernet de 1 Gbps y superiores.

Los Switches interconectan segmentos de LAN, utilizan una tabla de direcciones MAC para determinar los puertos de salida y pueden disminuir o eliminar por completo las colisiones. Entre las características de los switches que alivian la congestión de la red se incluyen las siguientes:

• Velocidades de puerto rápidas – Las velocidades de puerto del switch Ethernet varían según el modelo y el propósito. Por ejemplo, la mayoría de los switches de capa de acceso admiten velocidades de puerto de 100 Mbps y 1 Gbps. Los switches de capa de distribución admiten velocidades de puerto de 100 Mbps, 1 Gbps y 10 Gbps y los switches de capa central y de centro de datos pueden admitir velocidades de puerto de 100 Gbps, 40 Gbps y 10 Gbps. Los switches con velocidades de puerto más rápidas cuestan más pero pueden reducir la congestión.
• Conmutación interna rápida: los Switches utilizan un bus interno rápido o memoria compartida para proporcionar un alto rendimiento.
• Búferes de tramas grandes: los Switches utilizan búferes de memoria grandes para almacenar temporalmente más tramas recibidas antes de tener que empezar a soltarlos. Esto permite que el tráfico de entrada de un puerto más rápido (por ejemplo, 1 Gbps) se reenvíe a un puerto de salida más lento (por ejemplo, 100 Mbps) sin perder tramas.
• Alta densidad de puertos – Un switch de alta densidad de puertos reduce los costos generales, ya que disminuye la cantidad de switches requeridos. Por ejemplo, si se requirieran 96 puertos de acceso, sería menos costoso comprar dos switches de 48 puertos en lugar de cuatro switches de 24 puertos. Los switches de alta densidad de puertos también ayudan a mantener el tráfico local, lo que contribuye a aliviar la congestión.

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