Diferencias técnicas entre un Hub y un Switch: ¿Por qué elegir un switch para nuestra red?

Para interconectar diferentes dispositivos utilizando Ethernet, es necesario disponer de dispositivos como un switch o un hub que utilizan el popular conector RJ-45. A continuación, veremos en detalle las diferencias entre estos dos dispositivos y las ventajas que ofrece un switch sobre un hub.

Tanto un hub como un switch permiten la conexión de equipos mediante cables de red con conectores RJ-45, lo que permite la interconexión entre ellos o su conexión a otra red. En nuestros hogares, solemos contar con un dispositivo de este tipo, ya que los routers proporcionados por las empresas de telecomunicaciones suelen tener incorporados un switch, que cuenta con varios puertos LAN en lugar de uno solo, y una parte interna que actúa como switch para ofrecer múltiples puertos.

¿Qué es un hub?

Es importante tener en cuenta que un hub es mucho más simple que un switch y actualmente se encuentra en desuso debido a su rendimiento y falta de opciones de configuración. Cuando un equipo envía datos a la red a través de un hub, este dispositivo se encarga de reenviar la trama de datos a todos los puertos de red, excepto por donde la ha recibido. En otras palabras, el hub no sabe a qué equipo va dirigido y envía la trama a todos los dispositivos conectados.

Los hubs surgieron décadas atrás como una forma de interconectar dispositivos que utilizan la tecnología Ethernet. Sin embargo, las velocidades máximas que se pueden alcanzar utilizando un switch son de 10/100Mbps, ya que los hubs no admiten velocidades Gigabit o superiores. Además, un hub se comporta como un medio compartido, lo que significa que se activa el protocolo CSMA/CD para detectar colisiones y reenviar las tramas para asegurar que lleguen a su destino.

Debido a su funcionamiento, los hubs consumen mucho ancho de banda, ya que los bits se envían a todos los dispositivos conectados en lugar de dirigirse únicamente al destino deseado. Esta limitación se traduce en una desventaja clara, sobre todo en términos de velocidad, ya que se limita al Fast Ethernet.

Hoy en día, los hubs ya no se venden ni se utilizan, ya que han sido reemplazados por los switches, que ofrecen mejoras significativas. Esto es comprensible si consideramos las limitaciones de los hubs y la pequeña diferencia de precio en comparación con los switches, que proporcionan mayor velocidad y evitan ciertos problemas.

¿Por qué los hubs caen en desuso?

Los hubs han sido una parte fundamental de las redes informáticas durante mucho tiempo. Sin embargo, con el avance de la tecnología y la aparición de nuevas alternativas, los hubs han dejado de utilizarse ampliamente en las redes modernas. A continuación, se presentan algunas razones por las cuales los hubs están en desuso:

• Limitaciones de rendimiento: Los hubs operan en la capa física del modelo OSI, lo que implica que simplemente replican las señales de entrada en todos los demás puertos. Esto genera colisiones y ruido en la red, lo que resulta en una disminución del rendimiento y un aumento de la latencia. A medida que las redes se han vuelto más rápidas y exigentes, los hubs han demostrado ser ineficientes para satisfacer las necesidades de ancho de banda y rendimiento de las redes modernas.
• Falta de características avanzadas: Los hubs son dispositivos bastante básicos y carecen de características avanzadas que son necesarias en las redes actuales. Por ejemplo, los hubs no pueden segmentar una red en dominios de difusión separados, lo que significa que todos los dispositivos conectados al hub se encuentran en el mismo dominio de difusión y pueden recibir todos los paquetes de datos. Esto puede plantear problemas de seguridad y rendimiento, ya que los paquetes innecesarios pueden congestionar la red.
• Aumento en el uso de switches: Los switches se han convertido en la alternativa preferida a los hubs en las redes modernas. A diferencia de los hubs, los switches operan en la capa de enlace de datos del modelo OSI y tienen la capacidad de aprender las direcciones MAC de los dispositivos conectados a ellos. Esto permite que los switches establezcan conexiones directas entre los dispositivos, lo que mejora el rendimiento de la red al evitar colisiones y reducir el ruido.
• Mejor seguridad: Los switches ofrecen una mayor seguridad en comparación con los hubs. Los switches pueden utilizar características como VLAN (Virtual LAN) para segmentar una red en dominios de difusión separados y controlar el flujo de datos entre ellos. Esto ayuda a mejorar la seguridad de la red al evitar que dispositivos no autorizados accedan a ciertas partes de la red.
• Menor costo: A medida que los switches se han vuelto más económicos y accesibles, el costo ya no es una barrera para su adopción. Los switches ofrecen un mejor rendimiento y más características que los hubs, lo que los convierte en una opción más rentable a largo plazo.

Definición de un Switch

Un switch es un dispositivo de red que almacena información sobre la red en una CAM (Content Addressable Memory). Esta información incluye las direcciones MAC de los dispositivos conectados a los diferentes puertos físicos y las VLAN asociadas a cada puerto. Cuando el switch recibe un paquete de datos de un dispositivo, verifica la tabla CAM para determinar a qué puerto debe enviarlo, asegurando así que llegue al dispositivo correcto. A diferencia de un hub, que envía los datos recibidos a todos los puertos, un switch los envía únicamente al puerto del dispositivo destinatario.

Es importante destacar que los switches utilizan una arquitectura store-and-forward, lo que significa que almacenan temporalmente los datos en un búfer antes de reenviarlos al destinatario correspondiente.

En la actualidad, existen dos tipos principales de switches: los switches gestionables y los switches no gestionables. Los switches no gestionables funcionan como «ladrón de puertos», permitiendo la conexión de varios dispositivos al mismo tiempo en un entorno conmutado. Además, ofrecen velocidades Gigabit o Multigigabit y no están limitados a velocidades de 100Mbps. Estos switches no permiten configuración avanzada. Por otro lado, los switches gestionables brindan un mayor grado de configuración y control en la capa de enlace de datos L2. Permiten la creación de VLANs para segmentar el tráfico, la agregación de enlaces para aumentar la velocidad de acceso a servidores con múltiples tarjetas de red, la prevención de bucles mediante la configuración del Spanning-Tree, la limitación de ancho de banda, la priorización del tráfico mediante QoS y la configuración de listas de control de acceso para permitir o denegar el acceso a recursos específicos.

En resumen, los switches de red son ampliamente utilizados en empresas y también pueden ser útiles en entornos domésticos para conectar múltiples dispositivos por cable en lugar de utilizar la red Wi-Fi.

Diferencias entre un hub y un switch

La principal diferencia entre un hub y un switch radica en la capacidad de conexión de equipos. Un hub no puede soportar tantos dispositivos como un switch, ya que enviaría los datos de todos los dispositivos a todos los puertos, causando saturación en el tráfico de la red. En cambio, un switch «inteligente» tiene una tabla de dispositivos conectados y solo envía los datos al puerto correspondiente. Los switches gestionables ofrecen características aún más avanzadas, como la capacidad de crear VLANs, realizar agregación de enlaces y configurar redes redundantes complejas.

En el pasado, los hubs eran populares porque eran más económicos que los switches y podían ser suficientes para algunas necesidades de conexión. Sin embargo, con la llegada de Ethernet Gigabit, los switches se volvieron más populares debido a sus mayores velocidades de transferencia de datos. En la actualidad, los switches no gestionables siguen existiendo, pero los usuarios avanzados tienden a preferir los switches gestionables debido a sus capacidades de configuración avanzada. Aunque la diferencia de precio entre ambos tipos de switches ha disminuido, los switches no gestionables también han incorporado algunas funcionalidades que antes eran exclusivas de los switches gestionables, como el IGMP Snooping para el manejo de tráfico multicast en servicios de IPTV.

Una diferencia clara entre un switch de red y un hub es su capacidad de conectar equipos. Los switches tienen la capacidad de agregar una cantidad mucho mayor de dispositivos, incluso modelos con decenas de puertos. Por otro lado, los hubs tienen limitaciones y solo permiten conectar unos pocos dispositivos. La forma en que funcionan y sus limitaciones en cuanto al ancho de banda crean una brecha significativa en este aspecto.

Otra diferencia destacable es que los hubs suelen estar vinculados a un hub central debido a sus limitaciones en términos de puertos, mientras que los switches, al tener más puertos y ancho de banda, permiten múltiples conexiones de sistema y la administración de puertos y configuración de seguridad y protección de las VLAN.

Además, los datos se transfieren en forma de bits o señales eléctricas en un hub, mientras que en un switch, como se explicó anteriormente, se transfieren en forma de paquetes o tramas desde el nivel L2 o L3 respectivamente.

Otra distinción es que un hub es un dispositivo pasivo, mientras que un switch es un dispositivo activo que participa en la red según los parámetros establecidos.

En los hubs, una puerta de enlace de red no reconoce ni almacena las direcciones MAC, mientras que los switches utilizan en su mayoría la tabla CAM, la cual accede a un ASIC y está disponible para la memoria de contenidos.

Diferencias técnicas entre un Hub y un Switch

En un hub, cuando recibe tramas de datos, se pueden producir colisiones porque el hub actúa en la capa 1 del modelo OSI y reenvía todos los datos a todos los puertos. Cuantos más hubs haya en la red o más tráfico reciban, aumentan las probabilidades de colisiones y pérdida de datos.

Por otro lado, los switches, al ser dispositivos de capa 2 y 3 de OSI, segmentan los dominios de colisión debido a la memoria CAM que almacena información sobre las direcciones MAC conectadas a los puertos físicos y sus parámetros VLAN asociados. Por lo tanto, es imposible que ocurran colisiones, sin importar la cantidad de equipos o transferencias de datos que se realicen. Con un switch, se tiene un dominio de colisión por cada equipo conectado.

Sin embargo, cuando se utilizan hubs, es necesario utilizar el protocolo de acceso al medio compartido CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Este algoritmo mejora el rendimiento de los dispositivos Ethernet al escuchar la red antes de transmitir datos, evitando así colisiones. Veamos más detalles sobre cómo funciona.

El algoritmo CSMA puede basarse en uno de los siguientes procedimientos:

• CSMA Persistente: Cuando un dispositivo desea transmitir datos, primero escucha si hay alguna transmisión en curso. Si el canal está libre, procede a transmitir. En caso contrario, espera hasta que el canal esté disponible.
• CSMA no persistente: Funciona de manera similar al persistente, pero con una diferencia clave. Si no hay ninguna transmisión en curso, el dispositivo transmite de inmediato. Sin embargo, si hay una transmisión en curso, el dispositivo se desconecta y vuelve a intentarlo después de un tiempo prudente.
• CSMA p-persistente: Al igual que los anteriores, el dispositivo escucha para detectar transmisiones en el canal. Si el canal está libre, tiene la opción de transmitir con una probabilidad p, o de retrasar la transmisión en una ranura temporal con una probabilidad q (donde q = 1-p). La duración de la ranura temporal suele ser igual al máximo retardo de propagación de la señal.

Como se puede observar, este sistema nos permite reducir las colisiones en la red. Sin embargo, presenta algunas desventajas, como la reducción en el rendimiento cuando hay múltiples dispositivos conectados y transmitiendo información. Por esta razón, y también debido a los estándares actuales (como los estándares 1000BASE-T o superiores, que no son compatibles con los hubs), los hubs han quedado obsoletos y en la actualidad se utilizan switches de forma generalizada.

A pesar de las diferencias mencionadas anteriormente, es importante destacar que tanto los switches como los hubs tienen la capacidad de utilizar direcciones MAC para la transmisión de datos.

Otra similitud entre ellos es que ninguno requiere una conexión a Internet para funcionar correctamente, ya que ambos pueden operar en redes totalmente locales sin acceso externo.

¿Cómo elegir un switch para nuestra red?

Cuando consideramos adquirir nuevo hardware, es normal que tengamos dudas debido a la amplia variedad de marcas y productos disponibles en el mercado. Algunos consejos útiles a la hora de elegir un switch son:

• Calidad: La calidad es fundamental en todos los casos. Es recomendable buscar productos de calidad que cumplan con altos estándares de rendimiento, funcionalidad y seguridad.
• Tipo: Hay diferentes tipos de switches, algunos con más opciones de configuración, como compatibilidad con VLAN, PoE, análisis de tráfico o multidifusión. También se pueden distinguir en switches administrados y no administrados, con diferencias en precios y características.
• Velocidad: Es importante elegir un switch que aproveche la velocidad de nuestra red. Los switches Multi-Gigabit y Gigabit son ideales para la mayoría de usuarios, ya que ofrecen escalabilidad.
• Puertos: La cantidad de puertos del switch es relevante según el número de dispositivos que vayan a conectarse. Es recomendable dejar algunos puertos libres para futuras conexiones.
• Tamaño: El tamaño del switch puede ser importante según las preferencias del usuario. Existen switches compactos que ocupan poco espacio y otros más grandes.

En resumen, si necesitas conectar varios dispositivos a tu red de Internet mediante cable, es recomendable adquirir un switch administrable. Esto te permitirá configurar parámetros específicos y tener un mayor control sobre la conexión. A diferencia de los hubs, que no se venden actualmente, todavía es posible encontrar switches no administrables, aunque su uso es cada vez menos común.

Las conexiones por cable ofrecen mayor estabilidad

Para conectarnos a Internet, podemos utilizar conexiones Wi-Fi o por cable. Si bien la opción inalámbrica ha ganado popularidad en los últimos años debido al auge de los dispositivos móviles y a la mejora en la calidad de las conexiones Wi-Fi, las conexiones Ethernet por cable suelen ofrecer mayor estabilidad y calidad. También suelen ser más rápidas, lo cual es un factor importante para los usuarios.

Como hemos señalado anteriormente, la conexión por cable LAN tiende a ofrecer mejores resultados. Es menos probable que haya una pérdida de velocidad, interrupciones o problemas de conectividad. En definitiva, las redes inalámbricas requieren una cobertura óptima y equipos que reciban una señal fuerte. No obstante, el inconveniente es que podemos estar limitados por el número de puertos Ethernet disponibles en nuestro enrutador. Por lo general, suelen ser cuatro puertos, aunque algunos tienen menos. Esto podría ocasionar problemas si deseamos conectar varios dispositivos, como computadoras, televisores, consolas de videojuegos, entre otros.

Debido a esto, debemos buscar alternativas para conectar todos los dispositivos a nuestra red doméstica. La opción más sencilla es utilizar Wi-Fi, que prácticamente todos los equipos tienen en la actualidad. Sin embargo, como mencionamos anteriormente, esto también puede tener consecuencias negativas en términos de estabilidad y velocidad. Afortunadamente, contamos con diferentes opciones para conectarnos mediante cable.

Posibles soluciones para conectar más dispositivos mediante Ethernet

Existen diferentes opciones para ampliar el número de puertos Ethernet disponibles en nuestro enrutador. De esta manera, podemos llevar la señal a otros dispositivos domésticos sin necesidad de utilizar la red inalámbrica y evitar problemas de cobertura o estabilidad. Para lograr esto, necesitaremos algunos dispositivos adicionales, como veremos a continuación.

Usar un conmutador de red

Una solución muy útil es utilizar un conmutador de red. Básicamente, se trata de un dispositivo que se conecta al enrutador y proporciona múltiples puertos Ethernet para conectar muchos otros dispositivos. La cantidad de puertos disponibles dependerá del modelo, así como de si es Fast Ethernet o Gigabit Ethernet.

Podemos encontrar conmutadores de red desde 4 o 5 puertos hasta otros más profesionales que tienen más de 50 disponibles, siendo especialmente adecuados para empresas. La elección dependerá de nuestras necesidades, ya que no es lo mismo un usuario doméstico que solo necesita conectar una televisión, una computadora o una consola de videojuegos, que una empresa que debe conectar en red numerosas computadoras, servidores, etc.

Estos dispositivos son muy fáciles de usar, ya que generalmente son Plug and Play y no requieren una configuración complicada. Podremos conectar dispositivos de todo tipo siempre que tengan conexión Ethernet, lo que nos permitirá mejorar la estabilidad, la calidad y la velocidad de la conexión.

Cubo Ethernet

Aunque no sea exactamente lo mismo, un cubo Ethernet tiene ciertas similitudes con un conmutador. También permite utilizar los puertos disponibles para conectar una serie de dispositivos compatibles y así evitar la conectividad inalámbrica, que suele ocasionar más problemas.

Sin embargo, debido a sus limitaciones, estos dispositivos están en desuso. En la actualidad, no son lo más recomendable ya que consumen más ancho de banda y están limitados a conexiones Fast Ethernet con una velocidad máxima de 100 Mbps. Esto está muy por debajo de la capacidad de un switch, que puede ofrecer hasta 1 Gbps en la mayoría de los modelos sin problemas.

Otras alternativas

Si deseas conectar más dispositivos a tu red local, existen otras opciones que puedes utilizar:

• Router antiguo: puedes utilizar uno viejo para actuar como un switch de red. Siempre y cuando tenga puertos Ethernet, podrás aprovecharlo para conectar otros equipos por cable. La mayoría de los dispositivos tienen al menos cuatro puertos, lo que te permitirá conectar una televisión, un ordenador, una consola, etc. Es una forma de darle utilidad a dispositivos que a menudo tenemos en casa sin usar. Es común que cuando cambiamos de proveedor de servicios de telefonía, nos proporcionen un nuevo router y dejemos el antiguo en el olvido. De esta manera, podrás darle una segunda vida al conectar otros equipos mediante cable LAN e incluso ampliar la cobertura a otras áreas de la casa. La capacidad dependerá de si cuenta con Fast Ethernet o Gigabit Ethernet, así como de la cantidad de puertos disponibles.
• Repetidores: muchos modelos no solo nos permiten conectarnos a través de la red inalámbrica, sino que también cuentan con uno o más puertos Ethernet. Esto nos permite aprovechar la conectividad por cable y conectar otros dispositivos sin tener que utilizar la red inalámbrica, lo cual puede presentar problemas de estabilidad o velocidad.
• Dispositivos PLC: podemos lograr algo similar con los dispositivos PLC. En este caso, incluso la estabilidad y la velocidad pueden ser mejores, ya que los repetidores generalmente se conectan a través de Wi-Fi, mientras que los dispositivos PLC utilizan la conexión a través del cableado eléctrico. Esto nos permite tener una mayor velocidad y, sobre todo, estabilidad. Al igual que con los repetidores, los dispositivos PLC suelen tener varios puertos Ethernet para conectar otros equipos por cable, lo que nos permite conectar ordenadores, televisores u otros dispositivos compatibles con esta tecnología.
• Sistemas WiFi Mesh: otra alternativa es utilizar sistemas Mesh. Estos están principalmente relacionados con el Wi-Fi para cubrir una mayor área de nuestra vivienda, pero también disponen de puertos Ethernet para conectar otros dispositivos. Estos sistemas pueden tener múltiples equipos distribuidos por toda la vivienda. Podemos colocar estos satélites cerca de los dispositivos que deseamos conectar por cable y evitar tener que conectarlos a través de la red inalámbrica.

Como puedes ver, existen muchas opciones para conectar más ordenadores o dispositivos por cable a tu red local. Dependerá de tus necesidades y presupuesto elegir la opción adecuada.