El que grita y el que escucha

Un hub es una bocina

En una red local, las computadoras no se hablan directamente: cada una tiene un cable hacia una caja central. La pregunta es qué hace esa caja con lo que recibe.

El dispositivo más simple es el hub. Trabaja en la capa física: no entiende direcciones, solo señales eléctricas. Todo lo que entra por un puerto lo repite por todos los demás. Cada computadora recibe todo y descarta lo que no lleva su dirección.

Hay otro problema: como todos comparten el mismo medio, si dos hablan al mismo tiempo sus señales chocan. Eso es una colisión, y obliga a trabajar en half-duplex: hablar o escuchar, nunca las dos cosas a la vez. Todo el hub es un único dominio de colisión.

Un cartero nuevo en el edificio

El switch trabaja en la capa de enlace de datos y sí lee las direcciones. Piensa en un cartero nuevo: el primer día no sabe quién vive en cada apartamento, así que toca todas las puertas. Pero en cada carta que recoge lee el remitente, y apunta: “Ana vive en el 3”. Al día siguiente, una carta para Ana va directo al 3.

Fíjate en el detalle clave: el switch aprende de la dirección de origen de las tramas que recibe, no de la de destino.

La tabla MAC

Cada tarjeta de red tiene una dirección MAC de 48 bits, escrita en hexadecimal (por ejemplo aa00.0000.000c). Cuando una trama entra al switch:

1. Aprende: anota en su tabla MAC (también llamada CAM) que la MAC de origen está detrás del puerto por donde entró.
2. Decide: busca la MAC de destino. Si la conoce, reenvía la trama solo por ese puerto. Si no la conoce, la inunda por todos los puertos menos el de entrada, igual que un hub, pero solo esa vez.
3. Olvida: las entradas que no se usan durante un tiempo (5 minutos por defecto en Cisco) se borran, por si el equipo se movió.

Además, cada puerto del switch es su propio dominio de colisión y trabaja en full-duplex: puede enviar y recibir a la vez, sin choques.

Unicast, multicast y difusión

La MAC de destino decide a quién va dirigida la trama:

• Unicast (uno a uno): el destino es la MAC de una sola tarjeta. Es casi todo el tráfico: páginas web, archivos, mensajes.
• Multicast (uno a un grupo): el destino es una dirección de grupo. En IPv4 empiezan por 01:00:5E. Sirve, por ejemplo, para mandar el mismo video a varias pantallas a la vez. Un switch sin IGMP snooping no sabe quién está en el grupo y lo trata como difusión.
• Difusión o broadcast (uno a todos): el destino es FF:FF:FF:FF:FF:FF. La usan ARP (“¿quién tiene esta IP?”) y DHCP. El switch siempre la inunda, aunque su tabla esté llena.

¿Cómo distingue el switch una dirección de grupo de una individual? Por un solo bit: el menos significativo del primer byte. Si vale 1, la dirección es de grupo.

Lo que un switch no puede filtrar

Un switch separa colisiones, pero no separa difusiones: todos sus puertos forman un solo dominio de difusión. Si la red crece a cientos de equipos, las difusiones de todos llegan a todos y la red se vuelve lenta. Para dividir ese dominio se usan las VLAN (siguiente lección) o un router.

La tabla MAC también tiene un tamaño fijo. Si alguien la llena con miles de direcciones falsas, el switch ya no puede aprender las reales y empieza a inundar todo, como un hub. Ese ataque se llama MAC flooding, y port security (última lección del módulo) lo frena.

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