Para que la transmisión de datos sea más extensible y eficaz que una simple red punto a punto, los diseñadores de redes utilizan dispositivos de red especializados, como hubs, puentes y switches, routers y puntos de acceso inalámbricos, para enviar datos entre dispositivos.

Hubs

Los hubs, como se muestra en la Figura 1, extienden el rango de una red mediante la recepción de datos en un puerto, para después regenerarlos y enviarlos al resto de los puertos. Un hub también puede funcionar como repetidor. El repetidor extiende el alcance de una red, ya que reconstruye la señal, lo que supera los efectos del deterioro de datos producido por la distancia. El hub también se puede conectar a otro dispositivo de networking, como un switch o un router conectado a otras secciones de la red.

En la actualidad, los hubs no se utilizan con tanta frecuencia debido a la eficacia y el bajo costo de los switches. Los hubs no segmentan el tráfico de la red; por lo tanto, disminuyen el ancho de banda disponible para todos los dispositivos conectados a estos. Además, debido a que los hubs no pueden filtrar datos, hay un movimiento constante e innecesario de tráfico de la red entre los dispositivos conectados a estos.

Puentes y switches

Antes de ser transmitidos por la red, los archivos se dividen en pequeñas unidades de datos, llamadas “paquetes”. Este proceso permite verificar errores y transmitir datos más fácilmente si un paquete se pierde o se daña. Se agrega información de dirección al principio y al final del paquete antes de que se transmita. El paquete, junto con la información de dirección, se denomina “trama”.

Generalmente, las LAN se dividen en secciones denominadas “segmentos”, de la misma forma en que una compañía se divide en departamentos, o una escuela, en grados. Los límites de los segmentos se pueden definir mediante el uso de un puente. Un puente filtra el tráfico de la red entre los segmentos LAN. Los puentes llevan un registro de todos los dispositivos en cada segmento al que está conectado el puente. Cuando el puente recibe una trama, este examina la dirección de destino para determinar si la trama se debe enviar a un segmento distinto o si hay que descartarla. Además, el puente ayuda a mejorar el flujo de datos al mantener las tramas confinadas solo al segmento al que pertenecen.

A veces, a los switches, que se muestran en la Figura 2, se los denomina “puentes multipuerto”. Un puente típico tiene dos puertos, que conectan dos segmentos de la misma red. Un switch tiene varios puertos, según la cantidad de segmentos de red que se deban conectar. Un switch es un dispositivo más sofisticado que un puente.

En las redes modernas, los switches reemplazaron a los hubs como punto central de conectividad. Al igual que en un hub, la velocidad del switch determina la velocidad máxima de la red. Sin embargo, los switches filtran y segmentan el tráfico de la red al enviar datos solo al dispositivo al que se envían los datos. Esto proporciona un mayor ancho de banda dedicado a cada dispositivo de la red.

Los switches mantienen una tabla de conmutación. La tabla de conmutación contiene una lista de todas las direcciones MAC de la red y una lista de puertos de switch que se pueden utilizar para alcanzar un dispositivo con una dirección MAC determinada. La tabla de conmutación registra las direcciones MAC al inspeccionar la dirección MAC de origen de cada trama entrante, así como el puerto al que llega la trama. A continuación, el switch crea una tabla de conmutación que asigna direcciones MAC a puertos de salida. Cuando llega una trama destinada a una dirección MAC específica, el switch utiliza la tabla de conmutación para determinar el puerto que se debe utilizar para alcanzar esa dirección MAC. Se reenvía la trama desde el puerto hacia el destino. Al enviar tramas hacia el destino desde un solo puerto, los otros puertos no se ven afectados.

Power over Ethernet (PoE)

El switch PoE transfiere, junto con datos, pequeñas cantidades de corriente continua a través del cable Ethernet para alimentar los dispositivos PoE. Los dispositivos de bajo voltaje que admiten PoE, como los puntos de acceso Wi-Fi, los dispositivos de video de vigilancia y las NIC, se pueden alimentar de forma remota. Los dispositivos que admiten PoE se pueden alimentar a través de una conexión Ethernet a distancias de hasta 330 ft (100 m).