Arquitectura de hardware (nivel técnico)
Si estás estudiando CCNA o ASIR, ya sabes que “el router conecta redes” es una definición infantil. Para aprobar y para trabajar, necesitas entender qué pasa con los bits dentro de la carcasa metálica.
En esta guía vamos a diseccionar el plano de datos: cómo un switch decide en nanosegundos y por qué un router es arquitectónicamente lo contrario.
Dominio de Colisión
Segmento donde los paquetes pueden chocar. Queremos que sea pequeño.
Dominio de Broadcast
Hasta dónde llega un “grito” broadcast. Si crece demasiado, satura la red.
- Capa 2 (Switch): mira MAC → decide por tabla CAM → conmuta tramas.
- Capa 3 (Router/L3): mira IP → decide por routing table → enruta paquetes.
- Capa 4–7 (Firewall): mira puertos/estado/políticas → permite o bloquea sesiones.
1. Switch (Capa 2): micro-segmentación
Un switch no es un “ladrón de puertos”. Es un dispositivo basado en ASICs (hardware dedicado) diseñado para conmutar tramas Ethernet a velocidad de cable (wire speed).
Tabla CAM: el corazón del switch
El “cerebro” del switch no es la CPU: es la memoria CAM (Content Addressable Memory), donde guarda la relación Puerto ↔ MAC.
A diferencia de una RAM típica, la CAM permite encontrar la MAC y devolver el puerto “de golpe” (muy rápido, ideal para switching).
Learning & Forwarding (aprendizaje y envío)
- Source Learning: mira la MAC de origen. Si no está, la aprende: “AA:BB… está en el puerto 1”.
-
Destination Forwarding: mira la MAC de destino:
- Si la conoce: envía solo por el puerto correcto (Unicast).
- Si no la conoce: hace Flooding (inunda) por todos menos por el de entrada.
- Aging: las entradas CAM “caducan” si no ven tráfico (para no llenarse de basura).
- MAC flapping: si una MAC aparece cambiando de puerto constantemente, suele ser síntoma de bucles o mala configuración.
- Unknown unicast flooding: si no conoce la MAC destino, el switch inunda como si fuese broadcast (hasta aprender).
Dominios de colisión: la magia del switch
En un hub antiguo, todo era un único dominio de colisión. En un switch moderno: cada puerto es su propio dominio de colisión.
Hub (antiguo)
Un solo dominio de colisión. Si dos hablan, chocan.
Switch (actual)
Un dominio por puerto. Tráfico simultáneo real (Full-Duplex).
2. Router (Capa 3): el aislador
El router es un ordenador especializado: CPU, RAM (tablas), NVRAM (config), Flash (SO). Mientras el switch trabaja con tramas, el router trabaja con paquetes.
Proceso de routing paso a paso
- Desencapsula: elimina la cabecera L2 (Ethernet). La MAC “no le sirve”.
- Lee destino: mira la IP de destino.
- Lookup: consulta la routing table (interfaz + next hop).
- Re-encapsula: crea una nueva cabecera L2 y envía al siguiente salto.
Dominios de broadcast: el router los corta
El router es el “asesino de broadcasts”. Si un equipo lanza un broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF), el switch lo propaga por la LAN. Cuando llega al router… el router lo descarta. No lo reenvía a otra red.
ARP: el pegamento entre Capa 2 y Capa 3
Para enviar un paquete IP dentro de una LAN, el equipo necesita saber a qué MAC debe encapsularlo. Esa traducción la hace ARP (Address Resolution Protocol).
- El PC sabe la IP destino (por ejemplo, 192.168.1.50) pero no su MAC.
- Lanza un ARP Request en broadcast: “¿Quién tiene 192.168.1.50?”
- El dueño responde con ARP Reply en unicast: “Soy yo, mi MAC es XX:XX…”
- El PC guarda el resultado en su tabla ARP durante un tiempo y ya puede enviar tramas unicast.
3. Switch de Capa 3 (Multilayer Switch)
Es un switch con hardware especializado para procesar paquetes IP. Se usa en el core para enrutar entre VLANs (Inter-VLAN Routing) a 10/40Gbps.
Ventaja
Routing interno muy rápido (ASICs / hardware dedicado).
Limitación típica
Menos foco en NAT/VPN/WAN comparado con un router “puro”.
4. Firewall (Capa 4–7): Stateful Inspection
En redes modernas, el firewall es un dispositivo más. No basta con “cerrar puertos”.
Stateful vs Stateless
Stateless (ACLs)
Bloquea/permite sin memoria de estado. Si permites salida, la vuelta suele requerir reglas específicas.
Stateful (Firewall real)
Mantiene estado. Si tú inicias conexión a Google, permite automáticamente la respuesta. Si te intentan entrar “sin llamada”, bloquea.
Tabla comparativa (resumen técnico)
| Característica | Switch (L2) | Router (L3) | Switch Multicapa (L3) | Firewall (L4–7) |
|---|---|---|---|---|
| PDU | Trama (Frame) | Paquete (Packet) | Trama / Paquete | Segmento / Sesión |
| Direccionamiento | MAC | IP | MAC e IP | IP + Puertos + Estado |
| Decisión principal | CAM / MAC table | Routing table | Hardware routing | Políticas + inspección |
| Colisiones | 1 por puerto | 1 por interfaz | 1 por puerto | No aplica (filtrado) |
| Broadcasts | Los propaga (1 por VLAN) | Los corta | Los corta al enrutar | Normalmente los corta (según diseño) |
| Velocidad típica | Muy alta | Media/Alta | Muy alta | Variable (depende de inspección) |
| Uso típico | Acceso / distribución | Borde / WAN | Core / Inter-VLAN | Perímetro / segmentación |
Escenario real: flujo de datos
Visualiza el camino cuando abres una web desde tu PC:
- PC: genera datos → TCP → IP → Ethernet. Envía al switch.
- Switch: lee MAC. No es local → envía al puerto del router (gateway).
- Router: quita Ethernet → lee IP → decide ruta → (normalmente) NAT → re-encapsula y envía fuera.
- Internet: routers intermedios repiten el proceso hasta el servidor.
¿Y ahora qué?
Ahora ya entiendes la maquinaria física y lógica. El siguiente paso es dominar el sistema de direcciones que estos aparatos usan para tomar decisiones: IPv4 y subredes.
Continúa aprendiendo con SubnetMaster
Para situar esta guía dentro del recorrido completo, continúa con Ethernet switching seguridad de red. Estas páginas conectan la teoría con cálculos, diseño y diagnóstico sin repetir lo explicado aquí.