Los diferentes dispositivos de conexión en redes (Repetidor, Hub, Bridge, Switch, Router y Gateway)

Antes de describir los diferentes dispositivos de conexión que existen en las redes, primero tengo que explicar el protocolo TCP/IP que es el utilizado por Internet.

TCP/IP son dos protocolos (TCP y IP), es un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI (Open Systems Interconnection).

El protocolo TCP (Transmission Control Protocol), traducido es : Protocolo de Control de la Transmisión y el protocolo IP (Internet Protocol), traducido es : Protocolo Internet.

El protocolo TCP es el encargado de manejar los datos y comprobar si existen errores en la transmisión. El protocolo IP se encarga de trasportar los paquetes de datos de un lugar a otro.

TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware y es la arquitectura más adoptada para la interconexión de sistemas.

Al contrario de lo que ocurre con OSI (Interconexión de sistemas abiertos), el modelo TCP/IP es software, es decir, es un modelo para ser implementado en cualquier tipo de red. Facilita el intercambio de información independientemente de la tecnología y el tipo de subredes a atravesar, proporcionando una comunicación transparente a través de sistemas heterogéneos.

El protocolo TCP/IP y OSI se dividen en niveles, y es tratar la información para pasarla a los niveles adyacentes. El número de niveles varía según la red. Cada nivel n de una máquina se comunica con el nivel n de otras máquinas llamándose proceso entre pares.

Para entablar una comunicación cada nivel, empezando por él más alto, envía la información al nivel lindante inferior hasta llegar al nivel más bajo que accede directamente al medio físico. En la máquina receptora la información seguirá el camino ascendente hasta llegar al nivel superior.

Para normalizar las redes estructuradas en niveles la Organización Internacional de Estándares (ISO) propuso su Modelo de Referencia OSI (Interconexión de sistemas abiertos).

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El sistema OSI tiene 7 niveles que son: Físico, Enlace, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación. Cada uno de estos niveles es realizado por una parte de hardware y/o software del sistema.

(Capa 1) Nivel Físico : Es prácticamente todo hardware y define el medio de comunicación (tipo de cable y conectores).
(Capa 2) Nivel de Enlace : Se refiere a la conexión entre máquinas adyacentes. Debe asegurar la transmisión sin errores, para ello divide los datos emitidos en tramas.
Capa 3) Nivel de Red : Se encarga de encaminar los paquetes desde su origen a su destino.
(Capa 4) Nivel de Transporte : Realiza una conexión extremo a extremo entre los niveles de transporte de las máquinas origen y destino.
(Capa 5) Nivel de Sesión : Gestiona el control de diálogo entre los usuarios de diferentes máquinas mejorando los servicios entre ellos.
(Capa 6) Nivel de Presentación : Se ocupa de los aspectos de representación de la información.
(Capa 7) Nivel de Aplicación : Se ocupa de emulación de terminales, transferencia de ficheros, correo electrónico y otras aplicaciones.

Una vez explicado los diferentes niveles que componen una red, ya podemos ver los diferentes dispositivos para poder ampliar una red aislada o interconectar redes individuales, con el propósito de compartir o unir los ordenadores y los recursos que contienen, se necesitan dispositivos de interconexión. Dichos dispositivos son :

Repetidor (Repeater)
Concentrador (Hub)
Puente (Bridge)
Conmutador (Swich)
Dispositivo de encadenamiento (Router)
Pasarela (Gateway)

Repeater (Repetidor)

Es un dispositivo electrónico que conecta dos segmentos de una misma red, transfiriendo el tráfico de uno a otro extremo, bien por cable o inalámbrico.

Los segmento de red son limitados en su longitud, si es por cable, generalmente no superan los 100 M., debido a la perdida de señal y la generación de ruido en las líneas.

Con un repetidor se puede evitar el problema de la longitud, ya que reconstruye la señal eliminando los ruidos y la transmite de un segmento al otro.

En la actualidad los repetidores se han vuelto muy populares a nivel de redes inalámbricas o WIFI.

El Repetidor amplifica la señal de la red LAN inalámbrica desde el router al ordenador. Un Receptor, por tanto, actúa sólo en el nivel físico o capa 1 del modelo OSI.

Hub (Concentrador)

Contiene diferentes puntos de conexión, denominados puertos, retransmitiendo cada paquete de datos recibidos por uno de los puertos a los demás puertos.

El Hub básicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que puede ser considerado como una repetidor.

El Hub transmite los «Broadcasts» a todos los puertos que contenga, esto es, si contiene 8 puertos, todas las computadoras que estén conectadas a dichos puertos recibirán la misma información.

Se utiliza para implementar redes de topología estrella y ampliación de la red LAN. Un Hub, por tanto, actúa sólo en el nivel físico o capa 1 del modelo OSI.

Bridge (Puente)

Como los repetidores y los hub, permiten conectar dos segmentos de red, pero a diferencia de ellos, seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo (Router, Ordenador o Gateway) de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del bridge. Con un Bridge, se puede reducir notablemente el tráfico de los distintos segmentos conectados a él. Los Bridge actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2. A nivel de enlace el Bridge comprueba la dirección de destino y hace copia hacia el otro segmento si allí se encuentra la estación de destino. La principal diferencia de un receptor y hub es que éstos hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino. Switch (Conmutador)

Interconecta dos o más segmentos de red, pasando segmentos de uno a otro de acuerdo con la dirección de control de acceso al medio (MAC). Actúan como filtros, en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo OSI. Las funciones son iguales que el dispositivo Bridge o Puente, pero pueden interconectar o filtrar la información entre más de dos redes. El Switch es considerado un Hub inteligente, cuando es activado, éste empieza a reconocer las direcciones (MAC) que generalmente son enviadas por cada puerto, en otras palabras, cuando llega información al conmutador éste tiene mayor conocimiento sobre qué puerto de salida es el más apropiado, y por lo tanto ahorra una carga («bandwidth») a los demás puertos del Switch. Router (dispositivo de encaminamiento) Operan entre redes aisladas que utilizan protocolos similares y direcciones o encaminan la información de acuerdo con la mejor ruta posible.

………………………………………………. La primera función de un router, es saber si el destinatario de un paquete de información está en nuestra propia red o en una remota. Para determinarlo, el router utiliza un mecanismo llamado «máscara de subred». La máscara de subred es parecida a una dirección IP (la identificación única de un ordenador en una red de ordenadores) y determina a qué grupo de ordenadores pertenece uno en concreto. Si la máscara de subred de un paquete de información enviado no se corresponde a la red de ordenadores de nuestra LAN (red local), el router determinará, lógicamente que el destino de ese paquete está en otro segmento de red diferente o salir a otra red (WAN), para conectar con otro router. Los router pueden estar conectados a dos o más redes a la vez, e implica la realización de tareas que conciernen a los tres niveles inferiores del modelo OSI: físico, enlace de datos y red. Existen router que son también Switch con 4 puertos y punto de acceso WIFI. Dichos aparatos son los utilizados por las operadores de telefonía para conectar las líneas de comunicaciones ADSL de Internet con los dispositivos de una LAN (red local) de un domicilio particular.

Gateway (Pasarela)

Son router que tienen programas adicionales (correspondientes a niveles de transporte, sesión, presentación y aplicación, del modelo OSI), que permiten interconectar redes que utilizan distintos protocolos: por ejemplo TCP/IP,SNA, Netware, VoIP.

Los Gateway deben desensamblar las tramas y paquetes que le llegan para obtener el mensaje original y a partir de éste volver a reconfigurar los paquetes y las tramas, pero de acuerdo con el protocolo de la red donde se encuentra la estación de destino.

En la actualidad los Gateway son muy utilizados en la voz sobre IP (VoIP) entre telefonía convencional, operadoras, ordenadores y telefonía VoIP.

Para mayor profundidad, leer el post : Los 7 niveles del modelo OSI

Saludos de Telepieza