Dos ideas explican mucho sobre cómo se comportan las redes Ethernet a medida que crecen: el dominio de colisión y el dominio de broadcast. Un dominio de colisión es el conjunto de dispositivos cuyas transmisiones pueden colisionar entre sí en un medio compartido. Un dominio de broadcast es el conjunto de dispositivos que reciben una trama de broadcast de Capa 2 (enviada a la dirección MAC de destino ff:ff:ff:ff:ff:ff) cuando cualquiera de ellos la envía. El examen JNCIA-Junos espera que sepas qué dispositivos dividen qué dominio y por qué eso importa para el rendimiento.
Las colisiones vienen de los primeros días de Ethernet, cuando todas las estaciones compartían un cable o se conectaban a través de un hub. Un hub es un repetidor de Capa 1: lo que llega por un puerto se copia por todos los demás puertos, así que solo un dispositivo puede transmitir a la vez. Si dos envían al mismo tiempo, las señales colisionan, ambos se detienen, esperan un tiempo aleatorio y lo intentan de nuevo. Ese método de acceso es CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection, acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones), y solo se aplica a enlaces half-duplex. Todos los puertos de un hub están en el mismo dominio de colisión, así que agregar dispositivos significa más colisiones y menos ancho de banda utilizable.
Un switch resuelve esto. Cada puerto del switch es su propio dominio de colisión, porque el switch almacena las tramas en búfer y las reenvía solo hacia donde deben ir. Cuando un puerto funciona en full duplex, lo cual es lo normal hoy, el dispositivo puede enviar y recibir al mismo tiempo y las colisiones simplemente no pueden ocurrir. Así, un switch de 24 puertos crea 24 dominios de colisión.
Sin embargo, un switch no detiene los broadcasts. Por defecto, inunda (flood) una trama de broadcast por todos los puertos de la misma VLAN (virtual LAN, LAN virtual) excepto por el que llegó. Todos esos puertos forman un dominio de broadcast. Los broadcasts son necesarios, porque las solicitudes ARP y el descubrimiento DHCP los usan, pero en una red plana muy grande consumen ancho de banda y CPU en cada host. Las VLAN permiten que un solo switch cree varios dominios de broadcast separados: cada VLAN es su propio dominio de broadcast.
Un router divide los dominios de broadcast. No reenvía broadcasts de Capa 2 de una interfaz a otra, así que cada interfaz del router (o cada unidad lógica, en Junos) está en un dominio de broadcast diferente y en una subred IP diferente. El tráfico entre dominios de broadcast debe enrutarse, ya sea con un router o con un switch de Capa 3 usando una interfaz de enrutamiento y puenteo integrados (IRB, integrated routing and bridging).
Un resumen práctico: los hubs no dividen nada, los switches dividen dominios de colisión, las VLAN y los routers dividen dominios de broadcast. Cuando cuentes dominios en un diagrama del examen, cuenta cada puerto de switch e interfaz de router como un dominio de colisión separado (un hub y todo lo conectado a él es uno solo), y cuenta cada interfaz de router o VLAN como un dominio de broadcast separado.
Términos clave
- Collision domain (dominio de colisión)
- Un segmento de red donde las transmisiones simultáneas pueden colisionar; cada puerto de switch o de router es su propio dominio de colisión.
- Broadcast domain (dominio de broadcast)
- El conjunto de dispositivos que reciben un broadcast de Capa 2 de cualquier miembro; está delimitado por routers y por VLAN.
- CSMA/CD
- Carrier sense multiple access with collision detection: el método de Ethernet half-duplex que consiste en escuchar, detectar colisiones y retroceder.
- Full duplex
- Un modo de enlace en el que un dispositivo puede enviar y recibir al mismo tiempo, lo que elimina por completo las colisiones.
- VLAN
- Virtual LAN (LAN virtual): un segmento lógico de Capa 2 en un switch; cada VLAN es un dominio de broadcast separado.
Una oficina tiene 40 PC en dos switches EX de 24 puertos en una sola VLAN, con un firewall SRX como gateway. Hay unos 48 dominios de colisión (uno por cada puerto de switch usado), pero solo un dominio de broadcast del lado de la LAN. Cuando el equipo divide a los usuarios en una VLAN Staff y una VLAN Guest, el switch ahora tiene dos dominios de broadcast, y el SRX (o una interfaz IRB) debe enrutar entre ellas.
Comprueba lo que sabes
¿Cuántos dominios de broadcast crea un solo switch con todos sus puertos en la VLAN por defecto?
Uno. Un switch inunda los broadcasts por todos los puertos de la misma VLAN, así que sin VLAN adicionales todo el switch es un solo dominio de broadcast.
¿Por qué no pueden ocurrir colisiones en un puerto de switch full-duplex?
Porque el dispositivo y el puerto del switch tienen cada uno un camino dedicado para enviar y recibir al mismo tiempo, así que no hay un medio compartido en el que las señales puedan colisionar.
¿Qué dispositivo o función necesitas para separar dominios de broadcast?
Un router (o una interfaz de Capa 3 como una IRB) o VLAN; cada interfaz de router y cada VLAN es su propio dominio de broadcast.