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¿Cuál es la diferencia entre el Switch de Capa 2 y el Switch de Capa 3?

¿Cuál es la diferencia entre el Switch de Capa 2 y el Switch de Capa 3?

Oficial de FS 2018-08-08

Si usted pretende conectar todos los dispositivos de red y los dispositivos clientes en una red, debe saber que por lo general se requiere de un switch de Capa 2, pues es uno de los dispositivos más básicos que se requieren. A medida en que aumenta la diversidad de aplicaciones de red y la implementación de redes convergentes se requiere de switches más sofisticados. Pongamos por ejemplo el switch de Capa 3. Éste tipo de switch innovador se hace cada vez más imprescindible en centros de datos, redes empresariales complejas, aplicaciones comerciales e incluso en proyectos avanzados para clientes.

¿Cuál es el switch de Capa 2?

El modelo de interconexión de sistemas abierto, conocido por sus siglas (OSI) (en inglés: Open System Interconnection), es un modelo de referencia utilizado para describir y explicar las comunicaciones de red. Para entender de donde viene el término Capa 2 o Capa 3 es necesario revisar la normativa del modelo (OSI). La normativa está compuesta por siete Capas: Capa física, Capa de enlace de datos,Capa de red, Capa de transporte, Capa de sesión, Capa de presentación y Capa de aplicación. Habiendo descrito la categorización de las Capas, cada vez que nos refiramos a la Capa 2, aludimos a la Capa de enlace de datos. Cuando nos refiramos a la Capa 3, estamos hablando de la Capa de red.

Imagen 1: Capa 2 y Capa 3 en el modelo OSI.


La Capa 2 proporciona transferencia directa de datos entre dos dispositivos dentro de una red LAN. Un switch de Capa 2 funciona a través de una tabla de direcciones de control de acceso al medio (MAC). La tabla de direcciones MAC del switch registra lo siguente: las direcciones MAC del hardware que se han aprendido, y el puerto físico asociado donde fueron vistas las direcciones por última vez. Las tramas de datos son intercambiadas por direcciones MAC, sólo dentro de la red LAN y no serán reconocidas fuera de ésta. Un switch de Capa 2 puede asignar VLANs a puertos de swictches específicos, que a su vez, se encuentran presentes en diferentes subredes de la Capa 3.

¿Cuál es el switch de Capa 3?

La Capa 3 se encarga del enrutamiento de paquetes mediante el direccionamiento lógico y el control de subredes. Un router es el dispositivo de red más común dentro de la Capa 3. (Hub vs Switch vs Router). Éste se encarga de enrutar los paquetes a su respectiva dirección IP (Internet Protocol) de destino. En la Capa 3, se comprueban las direcciones IP de origen y destino de cada paquete en la tabla correspondiente de enrutamiento IP, y se decide el salto siguiente en la ruta del paquete (a un router o a un switch). Si no se encuentra ninguna IP de destino en la tabla, se soltará el paquete a menos de que disponga de un router predeterminado. Es por esto que el proceso de enrutamiento es frecuentemente sensible a la latencia.

Las funciones de un switch de Capa 3 (o switch multicapa) combinan algunas de las funciones de un switch de Capa 2 y las de un router. En esencia, se trata de tres dispositivos diferentes diseñados para diferentes aplicaciones, que dependen en gran medida de las funciones que pueden proporcionar. De todos modos, tienen algunas semejanzas en sus funciones.

¿Cuál es la diferencia entre un switch de Capa 2 y un switch de Capa 3?

La diferencia principal entre la Capa 2 y la Capa 3 radica en la función de enrutamiento. Un switch de Capa 2 funciona sólo con direcciones MAC y no considera la dirección IP ni ningún elemento de capas superiores. Un switch de Capa 3 hace las funciones de un switch de Capa 2. Además, el switch de capa 3 puede ejecutar enrutamiento estático y enrutamiento dinámico. En otras palabras, un switch de Capa 3 dispone de una tabla de direcciones MAC y de una tabla de enrutamiento IP. Adicional a esto, también controla la comunicación intra-VLAN y el enrutamiento de paquetes entre diferentes VLANs. Un switch que sólo añade enrutamiento estático se conoce como Layer 2+ o Layer 3 Lite. Los switches de Capa 3, además de los paquetes de enrutamiento, también incluyen algunas funciones que requieren la capacidad de comprender la información de la dirección IP de los datos que ingresan al switch; por ejemplo, identificar el etiquetado del tráfico de la VLAN según la dirección IP en vez de configurar un puerto manualmente. Los switches de Capa 3 incrementan la potencia y la seguridad en la medida en que se requiera.

¿ Cómo elegir entre un switch de Capa 2 y un switch de Capa 3?

Al momento de elegir entre un switch de Capa 2 y un switch de Capa 3, deténgase a pensar en dónde lo va a utilizar. Si tiene un dominio puro de Capa 2, opte simplemente por el switch de Capa 2; Sin embargo, si necesita realizar un enrutamiento inter-VLAN, entonces necesitará de un switch de Capa 3. En un dominio puro de Capa 2 es en donde se conectan los servidores, entonces un switch de Capa 2 le va a funcionará bien para este caso; ésto se conoce como capa de acceso en una topología de red. Si se necesita un switch para agregar múltiples switches de capa de acceso y si se necesita realizar enrutamiento inter-VLAN, entonces se requiere de un switch de Capa 3. Esto se conoce como capa de distribución en la topología de red.

Imagen 2: ¿Cuándo usar el switch de Capa 2, el switch de Capa 3 y el router?


Si bien el switch de Capa 3 y el router disponen de la función de enrutamiento, ¿cuál es la mejor opción? En realidad, nos es tanto una cuestión de cuál es la mejor opción de enrutamiento, pues ambos son útiles en aplicaciones particulares. Pero si lo que que usted desea es realizar múltiples conexiones y enrutamientos inter-VLAN, y ya no necesita de más enrutamientos hacia el proveedor de servicios de Internet (ISP)/WAN, entonces opte por un switch de Capa 3. De lo contrario, se le recomienda elegir un router con mayor número de funciones de Capa 3.

¿ Cómo comprar switches de Capa 2 y switches de Capa 3?

Si va a comprar un switch de Capa 2 o de Capa 3, tenga en cuenta algunos parámetros fundamentales; tales como, la velocidad de reenvío, el ancho de banda de los buses en backplane, el número de VLANs, la memoria de la dirección MAC, la latencia, entre otros.

La tasa o velocidad de reenvío (o tasa de rendimiento) es la capacidad de reenvío de un backplane (o tejido de conmutación). Cuando las capacidades de reenvío son mayores que la suma de las velocidades de todos los puertos, nos estamos refiriendo a un backplane non-blocking ( tejido de conmutación sin bloqueo). La velocidad de reenvío se expresa en paquetes por segundo (pps). La siguiente fórmula muestra cómo calcular la tasa de transferencia de un switch:

Velocidad de transmisión (pps) = número de puertos de 10 Gbit/s * 14.880.950 pps + el número de puertos de 1 Gbit/s * 1.488.095 pps+ el número de puertos de 100Mbit/s * 148.809 pps. El siguiente parámetro a tener en cuenta es el ancho de banda del backplane o de la capacidad del tejido de conmutación (en inglés switch fabric). La capacidad del tejido de conmutación es la suma de las velocidades de todos los puertos. Las velocidades de todos los puertos se cuentan dos veces, una para la dirección de transmisión (Tx) y otra para la dirección de recepción (Rx). El ancho de banda de la placa base se expresa en bits por segundo (bps o bit/s). El ancho de banda del backplane (bps) es igual al número de puerto * la velocidad de datos del puerto * 2.

Otros parámetros importantes a tener en cuenta son: el número de VLANs, la memoria de la dirección MAC y la latencia. El número de VLANs hace referencia al número de VLANs que pueden ser configuraradas. Casi siempre, 1K (que es igual a 1024 VLANs) es suficiente para un switch de Capa 2. Por otro lado, el número típico de VLANs para un switch de Capa 3 es de 4k (4k) = 4096. La tabla de memoria de direcciones MAC consigna el número de direcciones MAC que un switch logra almacenar, normalmente expresadas como 8k o 128k. La latencia es el tiempo de retraso que sufre una transferencia de datos. Se requiere que la latencia sea lo más breve posible. La latencia suele expresarse en nanosegundos (ns).

Resumen

A lo largo de este artículo, hemos intentado explicar las características de los diagramas de las capas 2 y 3 y los dispositivos de uso común en estas capas, incluidos el switch de capa 2, el switch de capa 3 y el router. No siempre es el caso que un dispositivo más avanzado sea mejor, sin embargo, es conveniente que escoja el más apropiado para su aplicación específica.


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