¿Qué son las redes conmutadas?
En 1983, cuando Ethernet apenas comenzaba a estandarizarse, los ingenieros se sorprendieron al ver que una red podía seguir funcionando incluso cuando varios dispositivos transmitían "a la vez". Aquello parecía caótico, pero sentó las bases de la conmutación moderna. Hoy, los switches gestionan ese tráfico con una precisión que habría parecido ciencia ficción.
Las redes conmutadas son la base de cualquier infraestructura LAN moderna. Un switch es el dispositivo encargado de recibir tramas Ethernet, aprender la ubicación de los dispositivos conectados y reenviar el tráfico únicamente hacia el destino correcto. Esto permite redes más eficientes, rápidas y escalables.
LAN Ethernet/802.3
La arquitectura LAN más común es Ethernet. Ethernet se utiliza para transportar datos entre dispositivos de red, como PCs, impresoras y servidores de ficheros.
Switch Cisco Catalyst con PCs conectados
La imagen muestra una topología de red con una interconexión de routers y subredes, ilustrando un entorno típico donde se aplica el proceso de forwarding de tramas Ethernet. Este proceso es fundamental para la transmisión eficiente de datos en redes conmutadas. Al recibir una trama Ethernet, un dispositivo de red como un switch o router evalúa la dirección MAC de destino contenida en la trama. El objetivo es determinar el puerto adecuado para reenviar la trama hacia su destino final, minimizando la circulación innecesaria de tráfico.
En la topología se observan múltiples routers conectados mediante enlaces seriales y fibra, formando una estructura que permite la interconexión de distintas subredes. Cada router cuenta con interfaces asociadas a direcciones IP específicas, que facilitan la segmentación y el direccionamiento dentro de la red. Cuando una trama llega a un router, se analiza la información de la cabecera para decidir a qué enlace se debe enviar la trama, utilizando tablas de enrutamiento y protocolos de conmutación.
El forwarding actúa como un filtro selectivo: si la trama está destinada a un dispositivo en la misma subred, se envía directamente al puerto correspondiente; si es para una red remota, se redirige mediante el router adecuado. Este mecanismo reduce colisiones y congestión, asegurando que las comunicaciones dentro de la red local y hacia redes externas, como Internet a través del firewall, se realicen con eficiencia y seguridad.
Simbología Cisco
La imagen muestra la iconografía clásica utilizada en los cursos Cisco CCNA, donde cada dispositivo —switches, routers, hubs, puntos de acceso o servidores— se representa mediante símbolos estandarizados que facilitan la lectura de topologías de red. En el contexto de los módulos IFCM01, IFCM02 e IFCM03, esta simbología es esencial para comprender cómo se estructura, segmenta y comunica una infraestructura de red moderna.
Estos iconos ayudan a identificar los elementos fundamentales de una red: hosts, dispositivos intermediarios, tipos de redes y el flujo de datos a través de tramas, paquetes y segmentos. El alumno aprende a interpretar diagramas donde los switches gestionan dominios de colisión y broadcast, y los routers conectan diferentes redes mediante tablas de enrutamiento.
Además, la simbología permite visualizar procesos como la conmutación, el aprendizaje de direcciones MAC o el funcionamiento de VLANs y NAT, reflejado en fragmentos como "Comprensión del funcionamiento de las VLANs" y "Comprensión del papel que juega el NAT para IPv4."
Los iconos de routers y enlaces ilustran conceptos de direccionamiento IP, subnetting y enrutamiento estático y dinámico, fundamentales para interpretar topologías reales y configurar redes empresariales.
Usaremos esta simbología a lo largo de este curso. Tenla en cuenta.
Desarrollo de una LAN Ethernet/802.3
Una LAN Ethernet/802.3 es, hoy en día, la arquitectura dominante en redes locales debido a su simplicidad, escalabilidad y compatibilidad con una enorme variedad de dispositivos. Su evolución ha estado marcada por la transición desde medios compartidos y tecnologías de acceso por contienda hacia redes totalmente conmutadas, donde cada enlace funciona a velocidad plena y sin interferencias entre nodos.
En sus primeras versiones, Ethernet utilizaba un medio compartido —como coaxial o hubs— donde todos los dispositivos escuchaban y transmitían sobre el mismo canal físico. Para evitar que dos estaciones transmitieran simultáneamente, el estándar IEEE 802.3 definió el mecanismo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Este método obligaba a cada dispositivo a "escuchar" el medio antes de transmitir y, si detectaba una colisión, detener la transmisión y reenviarla tras un tiempo aleatorio. Este comportamiento era esencial para mantener la integridad de la comunicación, pero también limitaba el rendimiento: cuantos más dispositivos compartían el medio, mayor era la probabilidad de colisiones y menor el throughput efectivo.
En este contexto surge el concepto de dominio de colisión, que agrupa a todos los dispositivos que comparten el mismo canal físico y, por tanto, pueden interferir entre sí. La segmentación mediante switches reduce estas colisiones y mejora el rendimiento.
La revolución llega con la aparición de los switches Ethernet, que sustituyen a los hubs y permiten crear redes totalmente conmutadas. Un switch opera en la capa 2, aprende las direcciones MAC de los dispositivos conectados y construye una tabla de direcciones MAC que asocia cada MAC a un puerto. Gracias a este aprendizaje, el switch puede reenviar tramas únicamente hacia el puerto donde se encuentra el destino, eliminando la necesidad de difundirlas por todos los puertos y reduciendo drásticamente las colisiones.
En una LAN conmutada moderna, cada enlace entre host y switch es full‑duplex, lo que elimina por completo el uso de CSMA/CD. Al no existir contienda por el medio, desaparecen las colisiones y cada dispositivo disfruta de todo el ancho de banda del enlace. Esto permite velocidades de 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps o más, manteniendo una arquitectura simple y eficiente.
Además, los switches permiten implementar VLANs, segmentando la red en dominios lógicos independientes. Aunque las VLANs no afectan a los dominios de colisión, sí dividen los dominios de broadcast, mejorando la seguridad y el rendimiento en redes grandes.
El diseño de una LAN Ethernet/802.3 moderna se basa en una arquitectura jerárquica con capas de acceso, distribución y núcleo. Esta estructura facilita la escalabilidad, la redundancia y la gestión del tráfico, garantizando que la red pueda crecer sin perder eficiencia.