Switches de capa 2 vs switches de capa 3: ¿Cuál necesitas?

En general, un conmutador de capa 2 es uno de los dispositivos fundamentales utilizados para conectar todas las redes y dispositivos cliente. Sin embargo, con la creciente diversificación de las aplicaciones de red y la realización de la convergencia de redes, los conmutadores de capa 3 han florecido en centros de datos, redes empresariales complejas y aplicaciones comerciales. Así que surge la pregunta: Entre los conmutadores de capa 2 y de capa 3, ¿cuál es la elección correcta para la conmutación de red?

Conmutadores de capa 2 y conmutadores de capa 3: ¿Qué son?

El modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) emplea conmutadores de capa 2 y de capa 3. Este modelo es un marco de referencia para describir y explicar las comunicaciones de red. El modelo OSI consta de siete capas: Aplicación, Presentación, Sesión, Transporte, Red, Enlace de datos y Física. Las capas 2 y 3 corresponden a las capas de Enlace de datos y Red, respectivamente. Los conmutadores que operan en estas capas se conocen como conmutadores de capa 2 y conmutadores de capa 3.

Figura 1: Capas 2 y 3 en el modelo OSI.

Diferencias entre conmutadores de capa 2 y de capa 3

La principal distinción entre la capa 2 y la capa 3 radica en sus capacidades de enrutamiento. Los conmutadores de capa 2 solo utilizan direcciones MAC y no se preocupan por las direcciones IP ni por los detalles de capas superiores. Los conmutadores de capa 3, o conmutadores multicapa, pueden realizar todas las funciones de los conmutadores de capa 2, además de enrutamiento estático y dinámico adicional. Esto significa que los conmutadores de capa 3 tienen tanto tablas de direcciones MAC como tablas de enrutamiento IP, lo que les permite gestionar la comunicación VLAN y el enrutamiento de paquetes entre diferentes VLAN. También existen conmutadores de capa 2+ (capa 3 Lite) que solo añaden enrutamiento estático. Más allá del enrutamiento de paquetes, los conmutadores de capa 3 incluyen características que requieren el conocimiento de las direcciones IP de los datos entrantes, como etiquetar el tráfico VLAN basándose en direcciones IP en lugar de una configuración manual de puertos. Los conmutadores de capa 3 mejoran la potencia y la seguridad según sea necesario.

Al decidir entre conmutadores de capa 2 y de capa 3, considera el contexto de la aplicación. Si tienes un dominio puramente de capa 2, un conmutador de capa 2 es suficiente. Un dominio puramente de capa 2 es donde se conectan los hosts y los conmutadores de capa 2 funcionan allí. Esto se conoce a menudo como la capa de acceso en la topología de red. Si necesitas agregar conmutadores y realizar enrutamiento VLAN entre ellos, es necesario un conmutador de capa 3. Esto corresponde a la capa de distribución en la topología de red.

Figura 2: ¿Cuándo usar conmutadores de capa 2, conmutadores de capa 3 y routers?

Consideraciones clave al comprar conmutadores de capa 2 y de capa 3

Al comprar conmutadores de capa 2 o de capa 3, se deben examinar varios parámetros clave, como la tasa de reenvío, el ancho de banda del backplane, el número de VLAN, la memoria de direcciones MAC y la latencia.

La tasa de reenvío (o throughput) se refiere a la capacidad del backplane (o estructura de conmutación) para reenviar datos. Cuando la capacidad de reenvío supera la suma de todas las velocidades de puerto, se considera no bloqueante. La tasa de reenvío se mide en paquetes por segundo (pps). La fórmula de cálculo de la tasa de reenvío del conmutador es la siguiente:

Tasa de reenvío (pps) = número de puertos de 10 Gbit/s * 14.880.950 pps + número de puertos de 1 Gbit/s * 1.488.095 pps + número de puertos de 100 Mbit/s * 148.809 pps

Por ejemplo, si el FS S5850-32S2Q tiene 32 puertos de 10G y 2 puertos de 40G, su tasa de reenvío es:

32 * 14.880.950 pps + 2 * 4 * 14.880.950 pps = 595.238.000 pps ≈ 596 Mpps

El siguiente parámetro es el ancho de banda del backplane o la capacidad de la estructura de conmutación, que es la suma de todas las velocidades de puerto. La suma de todas las velocidades de puerto se calcula dos veces, una para la dirección de transmisión (Tx) y otra para la dirección de recepción (Rx). El ancho de banda del backplane se expresa en bits por segundo (bps).

Ancho de banda del backplane (bps) = número de puertos * velocidad de datos del puerto * 2

Así, para el S5850-32S2Q, el ancho de banda del backplane es:

(32 * 10 Gbps + 2 * 40 Gbps) * 2 = 800 Gbps

Otro parámetro crucial es el número de VLAN configurables. Generalmente, un conmutador de capa 2 con 1K (1024) VLAN es suficiente, mientras que un número de VLAN típico para conmutadores de capa 3 es 4k (4096). La memoria de la tabla de direcciones MAC indica el número de direcciones MAC que el conmutador puede almacenar, normalmente representado como 8k o 128k. La latencia se refiere al tiempo de retardo experimentado durante la transmisión de datos, y es deseable que sea lo más corto posible, normalmente medida en nanosegundos (ns).

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