En las redes, la elección correcta de los switches es esencial para garantizar un rendimiento y una seguridad óptimos. Los dos tipos de interruptores que se comparan a menudo son Layer 2 y Layer 3. Exploremos las diferencias y cómo afectan a la experiencia del usuario.
Layer 2 Switches y Layer 3 Switches son dispositivos de red utilizados para administrar el tráfico de datos dentro de las redes informáticas. Aunque ambos tienen la misma función básica a la hora de facilitar la comunicación entre dispositivos, operan en diferentes Layers en el modelo OSI (Open Systems Interconnection), lo que afecta a su funcionamiento y funcionamiento.
¿Qué son los interruptores Layer 2 y Layer 3?
La principal diferencia entre los interruptores Layer 2 y Layer 3 radica en el nivel del modelo OSI en el que operan. El modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un marco estándar que divide el proceso de comunicación de red en siete Layers.
Layer 2 switches operan en Layer 2 (Data Link Layer). En este Layer, el switch utiliza la dirección MAC (Media Access Control) para identificar el dispositivo y pasar datos entre dispositivos dentro del mismo segmento de red. Tener la capacidad de crear y administrar VLAN (redes de área local virtual) para la segmentación de la red.
Layer 3 switches operan en Layer 3 (Network Layer). En este Layer, el switch utiliza direcciones IP (Internet Protocol) para identificar dispositivos y pasar datos entre diferentes segmentos de red, incluso entre diferentes redes (por ejemplo, entre diferentes VLAN o subredes). Puede ejecutar protocolos de enrutamiento como OSPF, EIGRP y BGP, lo que permite una gestión de rutas de datos más compleja.
Layer 2 Conceptos básicos de Switch
Layer 2 Switches son dispositivos de red que funcionan en el Data Link Layer del modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos). Su función es pasar datos en forma de fotograma en función de la dirección MAC (Media Access Control) del origen y destino de ese fotograma.
Layer 2 Switches se utilizan a menudo en redes de área local (LAN) para conectar dispositivos dentro de un solo segmento de red, lo que permite una comunicación rápida y eficiente entre dispositivos.
Cómo funcionan los interruptores Layer 2
Layer 2 Switches funcionan utilizando tablas de direccionamiento MAC para determinar dónde se deben reenviar las tramas de datos. Así es como funciona un Layer 2 Switch:
Conmutación y direccionamiento MAC
Switching:
- Cuando una trama de datos ingresa a uno de los puertos del switch, el switch lee la dirección MAC de destino de la trama.
- El switch verifica la tabla de direcciones MAC que tiene para encontrar el puerto que coincide con la dirección MAC de destino.
- Si la dirección MAC de destino se encuentra en la tabla, la trama se reenvía al puerto adecuado.
- Si no se encuentra la dirección MAC de destino, el switch transmitirá la trama a todos los puertos excepto al puerto de origen.
MAC Addressing:
- Cada dispositivo de la red tiene un MAC address único.
- El conmutador utiliza esta dirección MAC para identificar el dispositivo y tomar decisiones de conmutación.
Puente
Layer 2 Switches también funcionan como puentes, lo que significa que pueden conectar dos o más segmentos de red y hacerlos funcionar como una red lógica. Bridging permite que diferentes segmentos se comuniquen entre sí como si estuvieran en la misma red.
Ventajas de usar interruptores Layer 2
Simple y eficiente
Layer 2 Switches son relativamente fáciles de implementar y administrar. Las operaciones de conmutación basadas en direcciones MAC son simples y rápidas, lo que hace que Layer 2 Switches una solución eficiente para las redes locales.
Baja latencia
Dado que solo funciona en el Data Link Layer, la latencia generada por Layer 2 Switches es muy baja. Esta baja latencia es importante para las aplicaciones que requieren respuestas rápidas, como VoIP (voz sobre IP) y transmisión de video.
Desventajas de los interruptores Layer 2
Limitado al direccionamiento MAC
Layer 2 Switches solo puede usar direcciones MAC para tomar decisiones de conmutación. No se puede comprender ni procesar información en Layers superiores como las direcciones IP.
No admite el enrutamiento
Layer 2 Switches no puede enrutar entre diferentes redes o subredes. Para el enrutamiento, se requiere otro dispositivo, como un Layer 3 Switch o enrutador, que puede reenviar paquetes en función de las direcciones IP.
Layer 3 Conceptos básicos de Switch
Un conmutador Layer 3 es un dispositivo de red que combina la funcionalidad de conmutación de Layer 2 con las capacidades de enrutamiento de Layer 3 en el modelo OSI. Esto significa que los switches Layer 3 pueden reenviar paquetes de datos basados en direcciones IP y admiten el enrutamiento entre redes.
En otras palabras, Layer 3 Switches son capaces de administrar el tráfico no solo dentro de una sola red de área local (LAN), sino también entre diferentes subredes o VLAN.
Cómo funcionan los interruptores Layer 3
Layer 3 Switches funcionan combinando capacidades de conmutación y enrutamiento para administrar el tráfico de datos. Así es como se Layer 3 Switch works básicos:
Enrutamiento y direccionamiento IP
Layer 3 Switches utilizar tablas de enrutamiento para tomar decisiones de enrutamiento basadas en las direcciones IP de los paquetes de datos. Cuando un paquete de datos ingresa al switch, verifica la dirección IP de destino y determina la mejor ruta para reenviar el paquete.
Cada dispositivo de la red tiene una dirección IP única. Layer 3 Switches utilizan estas direcciones IP para identificar dispositivos y tomar decisiones de enrutamiento.
Uso de protocolos de enrutamiento como OSPF, BGP
Layer 3 Switches puede ejecutar varios protocolos de enrutamiento como OSPF (Open Shortest Path First) y BGP (Border Gateway Protocol). OSPF se utiliza para encontrar la mejor ruta en una red grande calculando el camino más corto al destino. BGP utiliza para el enrutamiento entre diferentes redes, como entre dos proveedores de servicios de Internet (ISP).
Ventajas de usar el interruptor Layer 3
Admite el enrutamiento entre redes
Layer 3 Switches son capaces de enrutar entre diferentes redes o subredes, lo que permite una comunicación más eficiente y estructurada. Esto es particularmente útil en redes grandes donde se requiere la segmentación y administración del tráfico entre subredes o VLAN.
Más flexible y escalable
Layer 3 Switches ofrecen una mayor flexibilidad en la gestión y regulación del tráfico de red. Permita el crecimiento de redes más grandes y complejas con soporte para enrutamiento dinámico y protocolos de enrutamiento avanzados.
Desventajas de los interruptores Layer 3
Más complejo y caro
Layer 3 Switches son generalmente más caros que Layer 2 Switches debido a sus capacidades más avanzadas y hardware más potente. Requiere una mayor inversión en términos de costos de compra y mantenimiento.
Requiere una configuración más complicada
Layer 3 Switches requieren configuraciones más complejas y conocimientos especializados para la gestión y el mantenimiento. El uso de protocolos de enrutamiento y la configuración de la tabla de enrutamiento requiere una comprensión profunda de las redes y el enrutamiento.
Comparación detallada entre los interruptores Layer 2 y Layer 3
Principales diferencias en la arquitectura
Conmutación vs. enrutamiento
Layer 2 Switch:
- Switching: Funciona en el Data Link Layer mediante el uso de direcciones MAC para reenviar tramas de datos dentro de la red local (LAN).
- Direccionamiento MAC: utiliza la dirección MAC para determinar la ruta de la trama de datos al destino exacto.
Layer 3 Switch:
- Routing: Funciona a la Network Layer mediante el uso de direcciones IP para reenviar paquetes de datos y enrutar entre redes.
- Direccionamiento IP: Utiliza direcciones IP para administrar el enrutamiento de paquetes de datos, lo que permite la comunicación entre diferentes subredes o VLAN.
Performance and Scalability
Latency and Throughput
Layer 2 Switch:
- Latency: Ofrece baja latencia gracias a operaciones de conmutación rápidas y sencillas.
- Throughput: Por lo general, tiene un alto rendimiento en un entorno LAN debido a la falta de sobrecarga de enrutamiento.
Layer 3 Switch:
- Latency: Puede tener una latencia ligeramente superior debido a la adición del proceso de enrutamiento, aunque sigue siendo rápido y eficiente.
- Throughput: Puede manejar un alto rendimiento al tiempo que admite el enrutamiento entre redes, ideal para redes grandes y complejas.
Capacidad de manejo de tráfico
- Layer 2 Switch:
- Ideal para redes de alto tráfico dentro de un solo segmento de red.
- Limitado al manejo del tráfico dentro de una sola VLAN o subred.
- Layer 3 Switch:
- Capaz de manejar tráfico más grande y complejo mediante el enrutamiento entre subredes o VLAN.
- Admite la distribución eficiente del tráfico dentro de grandes redes.
Capacidades y funciones
VLAN
- Layer 2 Switch:
- Admite VLANs para la segmentación de red y el aislamiento del tráfico.
- Layer 3 Switch:
- Admite VLANs y puede enrutar entre VLAN, lo que mejora la flexibilidad y la gestión del tráfico.
QoS (Calidad de Servicio)
- Layer 2 Switch:
- Admite QoS básicas para la priorización del tráfico en la red local.
- Layer 3 Switch:
- Admite QoS más avanzados, lo que permite la priorización del tráfico en función de la aplicación, el usuario o el tipo de datos para garantizar un rendimiento óptimo.
Multidifusión
- Layer 2 Switch:
- Admite multidifusión con protocolos como IGMP (Internet Group Management Protocol) para administrar grupos de multidifusión.
- Layer 3 Switch:
- Admite el enrutamiento de multidifusión con protocolos como PIM (Protocol Independent Multicast), lo que permite una distribución eficiente del tráfico de multidifusión a través de la red.
Costo y complejidad
Precios de hardware y costos operativos
- Layer 2 Switch:
- Por lo general, son más baratos en términos de hardware y costos operativos debido a su funcionalidad más simple.
- Layer 3 Switch:
- Más caro debido a las capacidades de enrutamiento adicionales y al hardware más avanzado, lo que requiere una mayor inversión.
Necesidades de recursos humanos y experiencia
- Layer 2 Switch:
- Requiere experiencia básica en configuración y administración de redes, más fácil de administrar.
- Layer 3 Switch:
- Requiere experiencia especializada en enrutamiento y gestión de redes más complejas.
- Requiere una comprensión profunda de los protocolos de enrutamiento y configuraciones más complejas.
Cuándo usar los interruptores Layer 2
Redes pequeñas y medianas
Layer 2 Switches son ideales para su uso en redes pequeñas y medianas donde no se requiere enrutamiento entre subredes o VLAN. Estos son algunos ejemplos de escenarios:
- Pequeña oficina en casa (SOHO):
- Conexión de dispositivos como ordenadores, impresoras y servidores en un único segmento de red.
- Permite una comunicación rápida y eficiente entre dispositivos sin necesidad de un enrutamiento complejo.
- Red local de pequeñas escuelas o campus:
- Conexión de ordenadores, dispositivos de almacenamiento y acceso a Internet en un único segmento de red.
- Proporcionar una conectividad fiable y fácil de gestionar para el entorno educativo.
- Pequeña fábrica o red industrial:
- Conexión de máquinas, sensores y sistemas de control en una sola red.
- Garantizar la comunicación en tiempo real que es fundamental para las operaciones industriales.
Requisitos de baja latencia
Layer 2 Switches también son muy útiles en escenarios donde la baja latencia es una prioridad máxima. Algunos ejemplos incluyen:
- Aplicaciones VoIP (Voz sobre IP):
- Proporciona una conexión de baja latencia para una comunicación de voz clara y sin demoras.
- Streaming de video y multimedia:
- Conecte dispositivos de transmisión con latencia mínima para una experiencia de visualización fluida y sin búfer.
- Juegos en línea o de deportes electrónicos:
- Conecte una consola de juegos o una computadora de baja latencia para garantizar una respuesta rápida y un juego competitivo.
Layer 2 Ejemplo de implementación de switch
Pequeñas oficinas con necesidades básicas de conexión
En una oficina pequeña con menos de 50 dispositivos, Layer 2 Switches se puede usar para conectar todos esos dispositivos en una sola red. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: computadoras, impresoras, servidores de archivos y puntos de acceso Wi-Fi.
- Configuración:
- Todos los dispositivos están conectados a un Layer 2 Switch.
- Las VLAN se pueden utilizar para la segmentación, por ejemplo, para separar las redes de empleados e invitados.
- Se puede implementar QoS básica para la priorización del tráfico de VoIP y video.
Escuela secundaria con red local
En una escuela secundaria, Layer 2 Switches se puede usar para conectar computadoras de laboratorio, dispositivos de almacenamiento y sistemas de gestión escolar en una sola red local. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: Ordenadores de laboratorio, servidores escolares, dispositivos de almacenamiento, impresoras de red.
- Configuración:
- Layer 2 Switches se alojan en la sala de servidores y se conectan a todos los dispositivos a través de cables Ethernet.
- Las VLAN se pueden utilizar para separar las redes administrativas y las redes de estudiantes.
- IGMP se utiliza para admitir la multidifusión en clases en línea o transmisión de video educativo.
Pequeñas industrias con necesidades en tiempo real
En una fábrica pequeña, Layer 2 Switches se puede usar para conectar máquinas, sensores y sistemas de control. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: Máquinas de producción, sensores, sistemas de control, ordenadores de operador.
- Configuración:
- Layer 2 Switches están alojados en la sala de control y conectados a todos los dispositivos a través de cables Ethernet industriales.
- Las VLAN se utilizan para separar la red de control y la red de administración.
- QoS se implementa para priorizar el tráfico de control industrial que requiere una latencia muy baja.
Cuándo usar los interruptores Layer 3
Redes grandes y complejas
Layer 3 Switches son ideales para su uso en redes grandes y complejas donde se requieren necesidades de enrutamiento entre subredes o VLAN. Estos son algunos ejemplos de escenarios:
- Grandes Corporaciones:
- Conecte diferentes departamentos que pueden estar repartidos en varias ubicaciones o pisos.
- Garantiza una comunicación eficiente entre diferentes subredes o VLAN.
- Campus Universitario:
- Conectando varias facultades, laboratorios y dormitorios.
- Permite el enrutamiento del tráfico entre subredes para satisfacer las necesidades académicas y administrativas.
- Centro de datos:
- Administre el tráfico entre servidores, almacenamiento y redes externas.
- Proporciona un enrutamiento rápido y fiable para admitir aplicaciones críticas para el negocio.
Necesidades de enrutamiento entre redes
Layer 3 Switches también son muy útiles en escenarios donde las necesidades de enrutamiento entre redes o subredes son críticas. Algunos ejemplos incluyen:
- Redes que requieren aislamiento y segmentación:
- Aísle el tráfico entre las redes de los empleados, los invitados y los dispositivos IoT por motivos de seguridad y gestión.
- Utilice VLANs y ruta entre VLAN para optimizar el rendimiento de la red.
- Redes que requieren alta redundancia y confiabilidad:
- Implemente protocolos de enrutamiento como OSPF y BGP para garantizar el mejor enrutamiento y proporcionar redundancia.
- Admite conmutación automática por error en caso de falla de la red.
Layer 3 Ejemplo de implementación de switch
Grandes empresas con departamentos separados
En una gran empresa con varios departamentos repartidos en varios pisos o edificios, Layer 3 Switches se puede utilizar para administrar el enrutamiento entre subredes y VLAN. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: Computadoras, impresoras, servidores, puntos de acceso Wi-Fi en varios departamentos.
- Configuración:
- Cada departamento tiene su VLAN para el aislamiento del tráfico.
- Layer 3 Switches ruta entre VLAN para permitir la comunicación entre departamentos.
- QoS se implementa para priorizar el tráfico crítico, como VoIP y aplicaciones empresariales.
Campus universitario con muchas facultades
En un campus universitario, Layer 3 Switches se puede utilizar para conectar varias facultades, laboratorios y dormitorios, lo que garantiza una comunicación eficiente entre subredes. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: Ordenadores de laboratorio, servidores de la facultad, dispositivos de almacenamiento, impresoras de red.
- Configuración:
- Cada facultad tiene su subred o VLAN.
- Layer 3 Switches ruta entre subredes para satisfacer las necesidades académicas y administrativas.
- El enrutamiento de multidifusión se utiliza para admitir conferencias en línea y videos educativos en streaming.
Centros de datos con altas necesidades de redundancia
En un centro de datos, Layer 3 Switches se puede utilizar para administrar el tráfico entre servidores, almacenamiento y redes externas, lo que garantiza un alto rendimiento y redundancia. A continuación, se muestra un ejemplo de implementación:
- Dispositivos conectados: Servidores, dispositivos de almacenamiento, firewalls, enrutadores.
- Configuración:
- Layer 3 Switches se utilizan para el enrutamiento entre subredes que conectan varias zonas de seguridad dentro de un centro de datos.
- Los protocolos de enrutamiento, como OSPF y BGP, se utilizan para garantizar el mejor enrutamiento y proporcionar redundancia.
- QoS se implementa para la priorización del tráfico de aplicaciones empresariales críticas y servicios en la nube.
Conclusión
Al elegir entre Layer 2 y Layer 3 Switch, debemos comprender las diferencias y necesidades de la red que queremos construir. Aquí hay un resumen y sugerencias sobre el uso de ambos:
Layer 2 Interruptor:
- Funciona en el Layer de enlace de datos (modelo OSI).
- Utiliza una dirección MAC (Media Access Control) para dirigir el flujo de datos.
- Adecuado para redes de área local (LAN) menos complejas.
- No tiene capacidades de enrutamiento.
- Eficiente y más barato.
- Rápido de configurar.
- Se utiliza para conectar varios dispositivos en la oficina o en el hogar.
Layer 3 Interruptor:
- Funciona en el network Layer (modelo OSI).
- Utiliza el protocolo IP (Protocolo de Internet) para dirigir los flujos de datos en función de las direcciones IP.
- Capaz de realizar funciones de enrutamiento, conectándose entre subredes o inter-VLAN en redes más complejas.
- Una combinación entre un conmutador Layer 2 y un enrutador.
- Adecuado para redes amplias con múltiples subredes o VLAN.
- Maneje múltiples flujos de datos de manera eficiente y a alta velocidad.
Si tiene una red de área local pequeña sin necesidades de enrutamiento complejas, Layer 2 Switches será suficiente.
Si tiene una red amplia con múltiples subredes o VLAN y necesita capacidades de enrutamiento, entonces Layer 3 Switches son una mejor opción.
