¿Cómo Funciona un Swtich?

Explicar cómo funciona un Swtich es sencillo, realiza tres simples pasos. Los Switches reciben tramas Ethernet y toman decisiones. Entre reenviar la trama hacia otro puerto o ignorar la trama.

Los pasos que realiza un switch son los siguientes:

  1. Paso 1: El switch reenvía tramas basándose en la dirección MAC de destino:
    1. Si la MAC de destino es una broadcast, multicast o unicast con el destino desconocido (no exite en la tabla de MAC), el switch inundala red reenviando la trama a todos los puertos.
    2. Si la dirección MAC de destino es una dirección conocida (existe en la tabla de MAC):
      1. Si la interfaz de salida en la tabla de direcciones MAC es diferente a la interfaz desde donde la recibió, el switch reenvía la trama a la interfaz de salida.
      2. Si la interfaz de salida en la tabla de direcciones MAC es la misma que la interfaz desde donde la recibió, el switch filtra la trama, esto quiere decir que el switch simplemente ignora la trama y no la reenvía.
  2. Paso 2: El switch utiliza la siguiente lógica para aprender las entradas de la tabla de direcciones MAC:
    1. Reenvía cada trama recibida, examina la dirección MAC de origen y anota la interfaz por donde la trama fue recibida.
    2. Si no existe la dirección MAC de originen la tabla, agrega la dirección y la interfaz por donde la aprendió.
  3. Paso 3: El switch utiliza STP para prevenir loops (bucles) bloqueando algunas interfaces, es decir, esas interfaces no podrán enviar o recibir tramas.

Paso 1. Como se Reenvían las Tramas Unicast Conocidas

La primera acción del switch es reenviar tramas que le van llegando o ignorarlas.

Para decidir a donde reenviar una trama, el switch utiliza una tabla dinámica que él construye, en esta tabla se listan todas las direcciones MAC y sus interfaces de salida.

El switch compara la dirección MAC de destino de la trama con su tabla para decidir a donde debe reenviar la trama o simplemente la ignora.

Una manera muy simple de entender cómo se reenvían las tramas unicast cuando son conocidas es con las siguientes dos figuras:

Reenvio de tramas unicast en un Switch
Reenvío de tramas unicast en un Switch
Reenvío de tramas unicast entre dos Switches
Reenvío de tramas unicast entre dos Switches

Paso 2. Cómo Aprende Direcciones MAC un Switch

La segunda acción del switch se trata de aprender las direcciones MAC e Interfaces para agregar a su tabla.

Los switches aprenden las direcciones MAC y las interfaces para agregarlos a su tabla de direcciones.

El switch crea la tabla de direcciones leyendo la MAC de origen de las trama que ingresan.

Si la MAC de origen de una trama no existe en su tabla de enrutamiento, el switch crea una entrada en su tabla. La tabla lista también la interfaz por donde la trama llego.

La siguiente es una figura donde muestro de manera muy simple cómo aprende direcciones MAC un switch:

Switch Aprendiendo una MAC y Agregandola a la Tabla
Switch Aprendiendo una MAC y Agregandola a la Tabla

Paso 3. Cómo Evitar Loops Utilizando STP (Spanning Tree Protocol)

La tercera acción importante que realiza un switch es prevenir loops (bubcles) utilizando STP.

Si no existiera STP en cualquier inundación de tramas (cuando recibe una trama unicast desconocida o una trama de broadcast) quedara en loop por un tiempo indefinido cuando existen enlaces físicos redundantes.

Para prevenir lo anterior, STP bloquea puertos para que sólo exista un camino activo si existe más de un camino físico para un mismo destino.

Si bien STP es una gran solución, también tiene aspectos negativos, por ejemplo, se necesita algo de trabajo para balancear el tráfico a través de un enlace redundante alternativo.

Cómo ver la tabla de direcciones MAC

show mac address-table dynamic

SW1# show mac address-table dynamic
Mac Address Table
-------------------------------------------

Vlan    Mac Address       Type       Ports
----    -----------       --------   -----
1       0100.1111.1111    DYNAMIC    Fa0/1
1       0100.2222.2222    DYNAMIC    Fa0/2
1       0100.3333.3333    DYNAMIC    Fa0/3
1       0100.4444.4444    DYNAMIC    Fa0/4
Total Mac Addresses for this criterion: 4
SW1#

Estado de la Interfaz y Razones Cuando No Funcionan

Los comandos del switch show interfaces y show interfaces description listan los dos estados de la interfaz (line status ó estado de línea y protocol status ó estado del protocolo).

Line status hace referencia por lo general al funcionamiento de la Capa 1, protocol status generalmente hace referencia al funcionamiento de la Capa 2.

Nota: El estado del puerto se lista con los dos estados y slash en el medio de ellos, por ejemplo: up/up. Los datos de la siguiente tabla están en ingles ya que así es la salida de los comandos de la interfaz.

Line StatusProtocol StatusInterface StatusCausas Principales Típicas
administratively downdowndisableEl comando shutdown esta configurado en la interfaz.
downdownnotconnectedSin cable; cable roto, pinouts del cable erróneos; velocidad desincronizada; el vecino esta (a) apagado, (b) en shutdown, o (c) en estado error disable.
updownnotconnectedNo esperado en las interfaces LAN físicas del switch.
downdown (err-disable)err-disablePort security tiene deshabilitada la interfaz.
upupconnectedLa interfaz esta funcionando.

Observa por un momento los estados notconnect, este estado puede tener varias causas, por ejemplo, usar los pinouts del cable incorrectamente, velocidad, etc. En el siguiente capítulo veremos en mayor profundidad éste tipo de estado.

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