Hubs y Switches

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Los "Hubs" y "Switches" llevan acabo la conectividad de una Red Local (LAN "Local Area Network"), aparentemente las palabras "Hubs" y "Switches" parecieran terminos intercambiables pero no lo son. Aunque en ocasiones se utilizan terminos como "Switching Hubs" ambas palabras tienen un significado distinto, sin embargo, para entender las diferencias entre un "Hub" y un "Switch" asi como sus beneficios es necesario conocer el Protocolo "Ethernet"

Qué es Ethernet ?

Ethernet es el protocolo por el cual se comunican las computadores en un entorno LOCAL de red. El cable que se inserta atrás de la computadora y parace un "jack" de teléfono grande es utilizado para enviar información en este protocolo, la computadora utiliza una tarjeta NIC ("Network Interface Card") para realizar la comunicación. Cada tarjeta NIC contiene una direccion MAC (única) , esta dirección MAC corresponde a la dirección fisica o "Hardware" de la computadora, esto sería el equivalente al "Nivel 2" del modelo OSI.

Ahora bien, Ethernet como protocolo es considerado CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Acces Collision Detect"), lo cual significa que por su cable solo puede ser transmitida una sola señal a cierto punto en el tiempo, esto es, si a un cable se encuentran conectadas 10 o 20 PC's, sólo una puede transmitir información a la vez,las demás deben esperar a que finalize la transmisión.

Además de esta caracteristica CSMA/CD, el protocolo "Ethernet" también utiliza lo que es denominado "Broadcast" o "Transmisión a todas las terminales" , considerando el ejemplo anterior, lo que ocurre cuando una PC envía información es que las otras 9 o 19 recibiran esta misma información, lo que sucede posteriormente es que solo la PC con la dirección MAC especificada acepta la información, las restantes la descartan.

Llega un punto en el uso de una red en que estos "Broadcasts" son excesivos, aunado a la caracteristica "CSMA/CD" que sólo una PC puede transmitir a la vez; la transmisión de información ("throughput") en la red (LAN) empieza a decaer, y la forma mas común de evitar estos problemas es mediante un "Switch", aunque también pudiera ser utilizado un Router , pero esto dependerá de situaciones especificas.

Cual es la diferencia entre un "Switch" y un "Hub" ?

El "Hub" basicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que un "Hub" puede ser considerado como una repetidora. El problema es que el "Hub" transmite estos "Broadcasts" a todos los puertos que contenga, esto es, si el "Hub" contiene 8 puertos ("ports"), todas las computadoras que esten conectadas al "Hub" recibiran la misma información, y como se mencionó anteriormente , en ocasiones resulta innecesario y excesivo

Un "Switch" es considerado un "Hub" inteligente, cuando es inicializado el "Switch", éste empieza a reconocer las direcciones "MAC" que generalmente son enviadas por cada puerto, en otras palabras, cuando llega información al "Switch" éste tiene mayor conocimiento sobre que puerto de salida es el más apropiado, y por lo tanto ahorra una carga ("bandwidth") a los demás puertos del "Switch", esta es una de la principales razones por la cuales en Redes por donde viaja Video o CAD, se procura utilizar "Switches" para de esta forma garantizar que el cable no sea sobrecargado con información que eventualmente sería descartada por las computadoras finales,en el proceso, otrogando el mayor ancho de banda ("bandwidth") posible a los Videos o aplicaciones CAD.

Tipos de Ethernet

Cable Coaxial

Este tipo de medio fue el primero en utilizarse para Ethernet y puede ser de dos tipos:

• Thinnet : Grosor de 1/4" o menor, comunmente utilizado en diseños 10Base2 para ambientes ARCnet. Distancia Maxima de 185 mt , el cableado utilizado para Thinnet es por lo general tipo RG-58.
• Thicknet : Comunmente utilizado para "backbones" su tamaño es de 3/8 " (.375 pulgadas),utilizado en backbones de television y en diseños 10Base5, su distancia maxima entre centrales es de 500 mt.

A su vez el cableado coaxial puede ser de varios tipos ,algunos son:

• RG-58 /U : Centro Solido de Cobre "Solid Copper core"
• RG-58 A/U : Acordonado de Cobre "Stranded wire copper"
• RG-58 C/U : Especificación Militar "Military Specification of RG-58 A/U"
• RG-59 : Transmision Altabanda (cable de television) "Broadband transmission"
• RG-62 : Tipo Red ARCnet "ARCnet Network Specific"

El cable coaxial a diferencia del cableado Ethernet que comunmente es utilizado hoy en dia, utiliza conectores llamados "BNC" (British Naval Conectors), que es una "T" con orificios muy similares a los que son utilizados por un TV con cable.

Cable Empalmado "Twisted Pair"

Este tipo de cableado es el que se encuentra en mayor uso y puede ser de 5 tipos:

• Categoria 1 : (UTP) Apto unicamente para voz , utilizado para transmisiónes comunes de telefonía
• Categoria 2 : (UTP) No es muy utilizado, su velocidad maxima de transmisión es 4 Mbps.
• Categoria 3 : (UTP o STP) Optimo para transmisiones 10BaseT ,velocidad máxima hasta 10 Mbps.
• Categoria 4 : (UTP o STP) Velocidad máxima 16 Mbps, comunmente utilizado en un ambiente Token Ring de IBM.
• Categoria 5 : (UTP o STP) Alcanza velocidades de 100 Mbps, utilizado para FastEthernet.
• UTP : Significa que el cable no tiene capa protectora, UTP puede extenderse a una distancia maxima de 100 metros, es utilizado primordialemente para Ethernet
• STP : Utiliza un capa protectora para cada cable para limitar interferencia,permite una mayor distancia que UTP (aunque limitadas) , comunmente utilizado en ARCnet o Redes IBM.

El cable empalmado consta de 4 pares de alambre "empalmado" y utiliza conectores tipo RJ-45 mostrado a continuación:
Este tipo de conector es muy similar al utilizado en telefonos, pero si existe una diferencia; cabe mencionar que el conector de telefonos es llamado RJ-11

Aunque todo "cable empalmado" utiliza conectores RJ-45, el uso de cada alambre dentro del "cable empalmado" depende del medio que se este utilizando, esto dependerá en gran parte de la Tarjeta NIC y Categoria de cable que se utilizen, los distintos medios son:

• 10BaseT : Conocido como IEEE802.3 permite una velocidad maxima de 10Mbps, su distancia maxima entre nodos es 100mt. El surgimiento de tarjetas NIC más eficientes han suplantado el uso de 10BaseT en favor de 100BaseTX-100BaseT4.
• 100BaseTX : También conocido como FastEthernet-especificacion IEEE 802.3u. 100TX solo utiliza 2 de los 4 pares del cableado , su distancia maxima es 100 mt. El cableado de categoria 5 es el minimo requerido para 100TX, su velocidad maxima es de 100Mbps (si se utilza full-duplex esta puede ser 200Mbps).
• 100BaseT4 : Permite la tecnologia de Fast Ethernet sobre cableado de categoria 3 y 4. Utiliza los 4 pares de alambre y altera el funcionamiento nativo de CSMA/CD en Ethernet; sin embargo el uso de los 4 pares de cable elimina la posibilidad de instalar transmisión full-duplex. Este metodo es utilizado exclusivamente cuando ya se tiene cableado categoria 3.
• 100FX : Es la especificacion para correr Fast Ethernet sobre fibra optica.
• 100BaseVG-AnyLAN : 100Base(Voice-Grade)-Any LAN es la especificacion IEEE802.12 que permite la transmision de 100 Mbps sobre cableado Tipo 3.Es capaz de ejecutar tecnologias Token Ring y Ethernet. Sin embargo como es una implementacion que no es estandard ("proprietary") y no ofrece ningun beneficio sobre una instalacion 100BaseTx,generalemente se opta por 100BaseTx en vez de 100BaseVG.

Cuestión de Seguridad

Debido a la naturaleza de Ethernet, siendo un protocolo de transmision "Broadcast" el uso de "Hubs" en la red local ("LAN") puede dar cabida a piratear información, ya que un "Hub" conforme recibe información es enviada a TODOS los nodos que estan conectados al "Hub", y aunque las tarjetas NIC estan diseñadas para descartar información que no va dirigida hacia ellas, si se tiene el suficiente conocimiento se puede alterar una tarjeta NIC para que intercepte estos paquetes de información, contraste esta deficiencia en seguridad con el funcionamiento de un "Switch" que evita la propagación de paquetes de información a sólo ciertos puertos, de esta forma evitando que alguna computadora intrusa intercepte esta información.

Hunt

Existe un programa llamado HUNT que es capaz de engañar un "Switch" para que envie información a una computadora dentro del "LAN", de manera que si cree que su Red (LAN) ya esta protegida del denominado "Sniffing" o Intercepción de información en una "LAN" , realize la prueba con este Software : Hunt

Analizar la Red

El funcionamiento de un "Switch" y "Hub" es sencillo en teoria, pero especificamente:

Cuando se debe utilizar un "Switch" o "Hub" ?

Esto dependerá de la utilización de cada PC o Servidor en la Red, por lo tanto debe utilizar un analizador de redes . Los analizadores pueden variar desde "Hardware" especializado (oscilando $3000-$5000 Dlls U.S) hasta analizadores que consisten de "Software" Open-Source (gratuito).

Inclusive aunque ya este diseñada su Red es conveniente realizar este tipo de analisis cada determinado tiempo; quizas cuando la Red fue diseñada inicialmente no se contemplaron las aplicaciones CAD o la utilización de una bases de datos que actualmente se utiliza.

Una vez analizada la Red estas son algunas acciones que puede tomar:

• Si se determina que una PC o Servidor esta sobrecargado es conveniente colocarlo sobre un puerto dedicado en un "Switch".
• Si diversos nodos (PC o Servidores) se encuentran con poco tráfico y cada uno bajo un puerto de un "Switch" , es conveniente migrarlos a un "Hub", evitando la capacidad de ocio en el "Switch" y utilizandola en otra sección de la Red con mayor tráfico.

Links: Ethereal : Analizador de trafico Open-Source (Disponible para Windows y Unix) Analizador de Clevertools : Analizador de Trafico producido por Clevertools (Disponible para Windows 95,98,NT)