¿Cuál es la diferencia entre los switches gestionados de capa 2 y los switches gestionados de capa 3?

Conmutador de capa 2: Los conmutadores de capa 2 operan en la segunda capa (capa de enlace de datos) del modelo OSI, identificando la información de la dirección MAC en los paquetes de datos, reenviándolos según las direcciones MAC y registrando estas direcciones MAC y los puertos correspondientes en una tabla de direcciones interna. Por lo tanto, los conmutadores de capa 2 requieren sólidas capacidades de reconocimiento y reenvío de datos.

El conmutador de segunda capa se basa en la información de la capa de enlace (como las direcciones MAC) para completar el intercambio de datos a velocidad de línea entre diferentes puertos. Sus funciones principales incluyen el direccionamiento físico, la detección de errores, la secuenciación de tramas y el control del flujo de datos. Los conmutadores de escritorio generalmente no presentan una alta complejidad operativa y se ubican en la capa inferior de la red, por lo que solo necesitan proporcionar las funciones de enlace de datos más básicas. Además, algunos conmutadores de capa 2 de nivel empresarial pueden implementar VLAN, retransmisión DHCP, QoS, seguridad de puertos, duplicación de puertos y otras funciones.

Cuando un conmutador recibe un paquete de un puerto específico, primero lee la dirección MAC de origen en la cabecera del paquete para saber a qué puerto está conectada la máquina con dicha dirección MAC. A continuación, lee la dirección MAC de destino de la cabecera del paquete y busca el puerto correspondiente en la tabla de direcciones. Después, copia el paquete de datos directamente al puerto correspondiente a la dirección MAC de destino en la tabla. Si no encuentra el puerto correspondiente en la tabla, el paquete se reenvía a todos los puertos. Cuando la máquina de destino responde a la máquina de origen, el conmutador puede saber a qué puerto corresponde la dirección MAC de destino y ya no necesita reenviar el paquete a todos los puertos la próxima vez que transmita datos.

Conmutador de capa 3: Un conmutador de capa 3 es esencialmente un tipo especial de enrutador que se centra en la conmutación de alto rendimiento y es económico. La tecnología de conmutación tradicional opera en la segunda capa del modelo estándar de red OSI (la capa de enlace de datos), mientras que los conmutadores de capa 3 están diseñados para IP, con interfaces sencillas y una gran capacidad de procesamiento de paquetes de capa 2. Pueden operar en la tercera capa del protocolo para reemplazar o complementar parcialmente las funciones de los enrutadores tradicionales, ofreciendo además una velocidad casi comparable a la de la conmutación de capa 2 y precios relativamente bajos.

Principio de funcionamiento de un conmutador de capa 2: Cuando el conmutador recibe un paquete de datos de un puerto específico, primero lee la dirección MAC de origen en la cabecera del paquete para saber a qué puerto está conectada la máquina con dicha dirección MAC. A continuación, lee la dirección MAC de destino de la cabecera del paquete y busca el puerto correspondiente en la tabla de direcciones. El paquete de datos se copia directamente al puerto correspondiente a la dirección MAC de destino en la tabla. Si no se encuentra el puerto correspondiente en la tabla, el paquete se retransmite a todos los puertos. Cuando la máquina de destino responde a la máquina de origen, el conmutador puede identificar el puerto correspondiente a la dirección MAC de destino y, en la próxima transmisión de datos, ya no será necesario retransmitir a todos los puertos.

Principio de funcionamiento de un conmutador de capa 3: En general, las grandes redes de área local (LAN) se dividen en redes más pequeñas según factores funcionales o geográficos. Normalmente, las LAN se conectan mediante enrutadores, lo que permite el uso generalizado de la tecnología VLAN (Red de Área Local Virtual). Sin embargo, la capacidad de enrutamiento de los enrutadores convencionales es muy limitada. El simple uso de enrutadores para lograr el acceso entre redes presenta un número limitado de puertos y una velocidad de enrutamiento lenta, lo que restringe el tamaño y la velocidad de acceso de la red. Si se utilizan puertos Gigabit o de 100 Mbps en un conmutador de capa 3 para conectar diferentes subredes o VLAN, se resuelve de forma económica el problema de depender de enrutadores para la comunicación entre subredes tras la partición de subredes, manteniendo el rendimiento.

La diferencia entre los conmutadores de capa 3 y los conmutadores de capa 2 radica en que los conmutadores de capa 3 funcionan en la tercera capa (capa de red) del modelo OSI, mientras que los conmutadores de capa 2 funcionan en la segunda capa (capa de enlace de datos) del modelo OSI.

Los conmutadores de capa 2 pueden reconocer la información de la dirección MAC en los paquetes de datos, reenviarlos según la dirección MAC y registrar estas direcciones MAC y los puertos correspondientes en una tabla de direcciones interna. La tecnología de conmutación de capa 3 consiste en añadir la tecnología de reenvío de capa 3 a la tecnología de conmutación de capa 2 para lograr un reenvío de paquetes de alta velocidad y acelerar el intercambio de datos en grandes redes de área local.

A desea enviar datos a B. Si conoce la dirección IP de destino, A utiliza una máscara de subred para obtener la dirección de red y determina si la IP de destino se encuentra en el mismo segmento de red que la suya. Si se encuentran en el mismo segmento de red, pero desconoce la dirección MAC necesaria para reenviar los datos, A envía una solicitud y B devuelve su dirección MAC. A utiliza esta dirección MAC para encapsular el paquete de datos y lo envía al conmutador. El conmutador utiliza un módulo de conmutación de capa 2 para consultar la tabla de direcciones MAC y reenviar el paquete de datos al puerto correspondiente.

Si la dirección IP de destino no se encuentra en el mismo segmento de red y no existe una entrada de dirección MAC correspondiente en la caché de flujo, el primer paquete normal se enviará a una puerta de enlace predeterminada correspondiente al módulo de enrutamiento de tercera capa. A continuación, el módulo de tercera capa recibe este paquete, consulta la tabla de enrutamiento para determinar la ruta a B, y el conmutador de tercera capa se encarga del enrutamiento y el reenvío. Una vez establecida la relación correspondiente entre las direcciones MAC y los puertos de reenvío de los hosts A y B, los datos subsiguientes de A a B se transfieren directamente al módulo de conmutación de capa 2 para su procesamiento. Esto se conoce comúnmente como reenvío múltiple por ruta.