El router en la interconexión de redes

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Sin duda, los routers se han convertido en los dispositivos de interconexión más populares, gracias en buena medida a ser el dispositivo que los proovedores de telecomunicaciones facilitan a sus clientes residenciales para establecer la conexión a Internet. El router residencial además incluye varias funciones adicionales que le convierten por así decirlo en el elemento central de las comunicaciones en el hogar.

En este artículo ofreceremos una perspectiva un poco más técnica y orientada a la interconexión de redes propiamente dicha, que es al fin y al cabo, la función original de un router.

Al principio del curso hago a mis alumnos un pequeño test donde les pido que me definan algunos términos relacionados con las redes y de esa forma evaluar sus conocimientos iniciales. Uno de esos términos es “router”. En el curso pasado, el 100% de los alumnos lo conocía. Estas son algunas de sus respuestas:

  • “Hardware encargado de gestionar el tráfico y los equipos conectados a la red”
  • “Encargado de proporcionar al equipo una IP”
  • “Es el aparato que permite que nos conectemos a Internet”
  • “Aparato que nos permite tener Internet en casa”
  • “Convertidor de señal, traduce”
  • “Dispositivo que realiza la conversión analógico-digital para que el ordenador use la IP”

Una vez más, las definiciones anteriores están basadas en la visión de router residencial que mucha gente tiene de los routers. En este artículo nos centraremos en su función primaria de enrutador de la información. Lo primero de todo, nuestra definición.

Figura 1. Símbolo popularizado por Cisco que representa un router

Router o encaminador

El término router se podría traducir como enrutador o encaminador. Desde el punto de vista de la telemática, un router es un dispositivo de red utilizado para unir redes y encaminar datos entre ellas. Así de simple.

Figura 2. Router uniendo tres redes

Unir redes es la función básica asociada a un router. Sin embargo la evolución de las redes y de Internet ha hecho evolucionar también a los routers añadiendo cada vez más funcionalidades a los mismos. En la actualidad podemos clasificar los routers en dos grandes grupos:

  • Routers de acceso. Son routers utilizados para unir dos redes, normalmente la red de un operador de telecomunicaciones con la red de su cliente, ya sea residencial o corporativo, y  ya sea para proporcionar acceso a Internet o proporcionar acceso a otras redes de datos. En este tipo de routers la función de “enrutamiento” es más o menos simple porque solo tienen que intercambiar datos entre dos redes. Por el contrario, suelen incorporar otras funciones adicionales como cortafuegos, NAT, proxy, balanceo de carga, Wi-Fi …

Figura 3. Routers de acceso profesional de la serie 2800  de Cisco

  • Routers de distribución. Son routers que, a diferencia de los anteriores, están conectados a más de dos redes. Este tipo de routers sí mantiene como principal función la de “enrutar” datos entre las diferentes redes a las que están conectados y deben estar preparados para procesar una gran cantidad de información. Utilizan algoritmos de enrutamiento para optimizar la búsqueda de las rutas más óptimas para los datos que manejan.

Figura 4. Router de distribución Juniper cuya principal función es encaminar datos

En la segunda parte de este artículo veremos  algunos tipos más de routers y sus características más destacadas.

¿Qué es una red lógica?

Para entender la función de “unir redes” de los routers es conveniente tener claro qué es una red desde el punto de vista del enrutamiento. Generalmente el término red se aplica a una agrupación de dispositivos interconectados entre sí. Sin embargo, para un router, una red es una agrupación de dispositivos conectados entre sí … pero que utilizan el mismo rango de direccionamiento. Es decir, los routers se fijan en las direcciones IP de los dispositivos para determinar si pertenecen o no a la misma red.

Dentro de las reglas de la familia de protocolos TCP/IP, utilizados en Internet y en prácticamente todas las redes del mundo, para que dos dispositivos que están conectados físicamente se puedan comunicar, además de existir un medio físico que conecte a esos dispositivos (cable de cobre, fibra óptica, enlace radioeléctrico…), deben utilizar direcciones IP dentro del mismo rango de direccionamiento, o dicho de otra manera deben estar dentro de la misma red lógica.

Para entender lo que es una red lógica hay que tener algunas nociones de direccionamiento IP. En un artículo anterior que se puede encontrar aquí explicamos en detalle cómo funciona el direccionamiento IP.

La red lógica a la que pertenece un dispositivo viene definida por su dirección IP y su máscara de subred. En la siguiente figura se pueden ver algunos ejemplos. En todos los casos existe conectividad física pero sólo cuando hay también conectividad lógica se puede realizar el intercambio de datos.

Figura 5. Ejemplos de conectividad lógica

Por tanto, para que dos dispositivos  conectados a la misma red física puedan intercambiar información, deben estar configurados para pertenecer a la misma red lógica.

Recuerda: Desde el punto de vista de un router, una red es una agrupación de dispositivos conectados entre sí y que utilizan el mismo rango de direccionamiento.

El router para unir redes

En la figura siguiente hay representadas tres redes aisladas entre sí. Las dos primeras son redes cableadas cuyo dispositivo de interconexión es un switch. La tercera es una red inalámbrica cuyo dispositivo de interconexión es un punto de acceso inalámbrico. En todas ellas se ha indicado la dirección IP de cada dispositivo. La máscara de subred para todos los dispositivos sería 255.255.255.0, por tanto, cada red física tiene un rango de direccionamiento diferente, es decir, utilizan redes lógicas diferentes.

Figura 6. Tres redes aisladas

El rango de direccionamiento o red lógica de cada red, utilizando la nomenclatura CIDR sería:

Red 1    192.168.0.0 / 24

Red 2    192.168.1.0 / 24

Red 3    192.168.2.0 / 24

Ahora supongamos que queremos interconectar todos los dispositivos de esas tres redes. Habría dos posibles soluciones.

La primera es formar una única red que interconecte todos los dispositivos de las tres redes. En este caso, habría que cambiar las direcciones de dos de las redes para que todos los dispositivos pertenecieran a la misma red lógica.

Figura 7. Fusión de las tres redes cambiando las direcciones IP de los equipos de las redes 2 y 3

Vemos que el dispositivo de interconexión utilizado en este caso es un switch. Lo que  hemos hecho por tanto, no es unir tres redes, sino fusionar tres redes en una sola red más grande. Utilizando un solo rango de direcciones, el 192.168.0.0 / 24, que es el que se utiliza para la red 1.

La segunda solución es unir las tres redes pero manteniendo la identidad de cada red. En este caso, el dispositivo de interconexión necesario es un router.

Figura 8. Unión de las tres redes manteniendo el direccionamiento de cada red

Vemos, que en la segunda solución, los dispositivos de cada red pertenecen a su propia red lógica, diferente para cada red. El router será capaz de redirigir el tráfico de datos entre las diferentes redes pero cada red mantiene su identidad y su propio rango de direcciones.

Una creencia muy extendida es que los routers sólo se usan para conectar redes separadas físicamente, en edificios, ciudades o incluso países diferentes, sin embargo esto no siempre es así. Dentro de la red de una misma empresa se pueden tener diferentes redes lógicas por cuestiones organizativas, de seguridad o de gestión del propio tráfico de red, de forma que dos equipos conectados a la misma red física pueden pertenecer a redes lógicas diferentes.

Como podemos ver, el router de la figura ha unido las tres redes pero sin que cada red pierda su identidad, es decir, su rango de direccionamiento.

Router vs. switch

Los dos dispositivos de interconexión por excelencia son los routers y los switches. Es importante diferenciar claramente la función de interconexión en cada uno de ellos.

  • Los switches trasfieren datos entre dispositivos ubicados dentro de la misma red.
  • Los routers transfieren datos entre dispositivos que se encuentran ubicados en redes diferentes, es decir, transfieren datos entre redes lógicas diferentes.

Figura 9. Dos redes con un switch cada una y un router entre ellas

Desde un punto de vista teórico, estas funciones no son intercambiables, es decir, un switch nunca podrá comunicar equipos ubicados en redes diferentes y un router nunca podrá comunicar equipos dentro de la misma red. Sin embargo en la práctica hay excepciones…

Los dispositivos “híbridos”

Efectivamente, la anterior afirmación es cierta sólo en la teoría de redes, ya que en la práctica existen switches con funciones de encaminamiento , llamados switches de nivel 3, y existen routers que incluyen varios puertos Ethernet unidos haciendo las funciones de un switch, por ejemplo los routers residenciales suelen incluir 4 puertos Ethernet, es decir, un switch de 4 puertos.

Figura 10. Parte trasera de un router residencial donde se observan los cuatro puertos Ethernet en color amarillo

Figura 11. Extracto de la hoja de características de la serie DGS-3600 de D-Link que admite enrutamiento (identificado por la denominación L3)

Otras funciones de los routers

Los routers, además de su función como encaminadores del tráfico de red, pueden proporcionar muchas otras funcionalidades. A continuación describiremos brevemente algunas de ellas:

  • Adaptación de los datos entre diferentes tecnologías de transmisión. El caso más típico son los routers residenciales que unen las redes residenciales con las redes de los operadores de telecomunicaciones para proporcionar servicios de conexión a Internet. Estos routers son capaces de intercambiar datos entre la red del usuario residencial que utiliza tecnologías típicas de redes locales (Ethernet y Wi-Fi) y la red de acceso del operador, que utilizará tecnologías de última milla como ADSL, cable (HFC) o fibra óptica (FTTH).
  • Proporcionar los parámetros de configuración de red. Esta función se lleva a cabo mediante un servicio llamado DHCP y que simplifica mucho la conexión de un dispositivo a la red ya que todos los parámetros de red se configuran de forma automática. Esta función ha cobrado especial importancia en las redes residenciales sobre todo con la tendencia a utilizar dispositivos inalámbricos.
  • Filtrado de datos. El filtrado de datos se lleva a cabo principalmente por cuestiones de seguridad. A grandes rasgos, este proceso consiste en establecer unos criterios bajo los cuales los datos pueden pasar o no de una red a otra. Esta función de filtrado se lleva a cabo mediante un elemento  conocido como cortafuegos.
  • Traducción de direcciones de red. En la actualidad y debido a la escasez de direcciones IP prácticamente todas las redes utilizan un mecanismo de traducción de direcciones de red conocido como NAT que permite el uso de direcciones privadas en redes conectadas a Internet. Esta función es implementada en muchos casos por routers, especialmente en los routers residenciales.
  • Otras característicasque pueden implementarse en los router actualmente:
    • Punto de acceso inalámbrico (Wi-Fi)
    • Redirección de puertos
    • Servidor proxy
    • Balanceo de carga/tráfico
    • Gestión de conexiones VPN

 Los routers e Internet

Como ya hemos dicho, cuando hablamos de un router todo el mundo tiene en mente el router que tenemos en casa y que nos proporciona acceso a Internet, sin embargo, desde el punto de vista de la interconexión, este tipo de routers son los más simples ya que sólo tienen que unir dos redes, la red doméstica con la red del operador.

Figura 12. Router residencial

Sin embargo, cuando nos adentramos en empresas y organizaciones con grandes infraestructuras de comunicaciones el panorama es bastante distinto ya que aumenta exponencialmente tanto el tráfico que se intercambia como número de redes que se deben interconectar. Lo mismo ocurre con las empresas que proporcionan conectividad, es decir, los ISP, operadores y grandes Carriers. Sus redes son enormemente complejas y requieren que el intercambio de datos entre las redes sea rápido, eficiente, con un alto nivel de disponibilidad y flexibilidad. Bien, pues en estos casos, los routers deben ser dispositivos rápidos, eficientes e inteligentes. En estos casos, la función de “encaminamiento” de los datos se convierte en lo más prioritario.

Internet mismo se considera una gran red de redes, es decir, una gran red formada por la interconexión de millones de red. Los routers tienen una función fundamental en esa función de interconexión. De hecho, sin la eficacia y rendimiento de los actuales routers utilizados en las redes troncales de Internet (conocidos como core routers), el mismo Internet no sería posible tal y como lo conocemos.

Figura 13. Core router (Fuente: wikipedia)

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El switch: cómo funciona y sus principales características

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Los tipos de redes de datos

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17 pensamientos en “El router en la interconexión de redes

  1. Buenos días muy buen post , tengo una pequeña consulta , por que si el switch trabaja en capa 2 no puede hacer ping entre dos equipos conectados al mismo switch pero en diferentes redes , se supones que el switch en su tabla arp guarda la MAC , si hago un ping de pc1 a pc2 buscaria como llegar por medio de la mac y no la ip.

    • El problema, en la cuestión que planteas, no está en el switch sino en los PCs, ya que estos si trabajan necesariamente con la capa 3, y necesitan la dirección IP para establecer la comunicación. Por eso, aunque los dos PCs estén conectados en el mismo switch, si están configurados en redes lógicas diferentes no se van a poder comunicar ya que la capa 3 de los PCs va a intentar la comunicación a través de un router (puerta de enlace). La capa 3 sólo prescinde de la puerta de enlace cuando los equipos están en la misma red lógica.
      Por otra parte, el comando ping utiliza el protocolo ICMP que va, necesariamente encapsulado dentro de la capa 3, por tanto, siempre se busca la comunicación mediante dirección IP, no mediante la dirección MAC.

  2. Buenos días, quisiera agradecerles de antemano toda la información y ayuda proporcionadas.
    Soy secretario en un centro educativo y quisiera realizarles una pequeña consulta puesto que la demanda del profesorado/alumnado es cada vez mayor y mis conocimientos informáticos bastante limitados.
    Acabamos de instalar una red ethernet a través de una empresa informática a partir de un punto de fibra óptica de 100mb. Se han instalado tres rack en diferentes partes del centro. Se ha creado una sola Red desde el switch del rack central llevando con dos troncales la conexión a los switches de los racks situados en los otros dos extremos del edificio. Hasta ahí todo bien puesto que de momento todos los ordenadores se han conectado con una ip dinámica y parece que funciona (lleva funcionando sólo un par de días). Sólo falta asignar una ip estática a las impresoras, imagino…
    Nuestra red wifi se limita a dos routers (dos líneas telefónicas de movistar con contrato adsl de tan sólo 6mb) que tristemente llevan la señal a través de antenas por todo el centro.
    ¿Cómo podría mejorar la wifi del centro?
    ¿Se puede conectar por ethernet un router wifi en cada uno de los rack para transmitir señal a 100mb y poder finalizar así los contratos de las dos líneas adsl?
    ¿El router se conecta directamente desde el switch?
    ¿Tiene que ser algún router especial?
    En los rack me han puesto el switch con un montón de puertos y otra bandeja encima con puertos numerados por donde creo que pasan también los cables del switch que no sé lo que es…
    ¿Un usuario podría pasear por el centro conectándose automáticamente a cada uno de los router wifi sin tener que cambiar de contraseña?
    Perdón por el ladrillo que acabo de escribir pero busco lo mejor para el centro sin meter la pata…..
    Mil gracias

    • Precisamente mi trabajo está muy relacionado con las redes de datos en centros educativos.
      Se puede crear una red Wi-Fi en el centro utilizando puntos de acceso Wi-Fi (físicamente parecidos a los routers Wi-Fi aunque funcionalmante solo proporcionan señal inalámbrica, no tienen funciones de enrutamiento). Y dicha red se puede unir a la red cableada y salir a Intertet por la línea de fibra y por tanto, podrías prescindir de las líneas ADSL. Configurando adecuadamente los puntos de acceso Wi-Fi, un usuario sólo verá una red Wi-Fi y podrá pasearse por el centro conectándose al punto de acceso que le de mayor cobertura.

      La bandeja con puerto numerados se llama patch panel (panel de parcheo) y es donde se conectan todos los cables que vienen de las rosetas distribuídas por el centro. De ahí saldrán latiguillos de red hasta los switches. Es una buena práctica utilizar patch panel y no conectar directamente los cables a los switches.

  3. Te felicito, la verdad que he leído 3 de tus artículos y he aprendido más que en las 20 horas de clases que he llevado hasta la fecha en un curso de la universidad, sé que uno debe de investigar, en fin eso hago, pero los profesores también deben tener vocación de enseñanza y muchos no los tienen, deben darle gusto el transmitir sus conocimientos, pero algunos van para añadir a su CV lugares donde han enseñado o simplemente para ganar algo más de dinero.

    Muchas gracias porque profesionales como tú son los que se necesitan en las aulas, seguiré leyendo tus artículos, éxitos.

    • Pues muchas gracias a ti. Comentarios como el tuyo son los que me animan a seguir publicando artículos.

  4. Hola,
    Antes de nada, excepcionales artículos. Quiero administrar la red en un centro educativo y me surgen varias dudas.
    1º ¿ Puedo establecer varias subredes dentro del centro (una para aula informática, otra wifi para alumnos y otra para sala profesores y despachos)? La línea es de telefónica y disponemos de un router TELDAT normalito (comercial) ya que ahora todo está bajo una red 192.168.1.X.Los pc del aula de informatica están conectados por switch, al igual que lo de la sala de profesores y los de los despachos llegan por cable a otro switch que actúa de cabeza del árbol.
    2º Si fuera posible hacer varias subredes ¿cómo es posibles que desde una red a otra los pcs no se “vean”?
    Mis conocimientos son muy básicos, no soy especialista en informática pero estoy adentrandome en este mundillo.

    Muchas gracias

    • Existen varias soluciones para llevar a cabo lo que pretendes pero todas requieren ciertos conocimientos técnicos.

      Una de las más interesantes es utilizar la técnica de VLAN asimétrica que permite tener subredes independientes y a la vez compartir la conexión a Internet para todas. Para ello tendrías que poner un switch en lo que tu llamas “cabeza de árbol” que tuviera esta característica.

      En el artículo de videotutoriales (http://redestelematicas.com/videotutoriales-sobre-redes/) hay un video sobre el concepto de VLAN asimétrica y otro sobre VLAN que pueden ser muy interesantes para entender el proceso

    • ¿PROGRAMA PARA HACER DIBUJOS?
      Yo uso VISIO de MICROSOFT.
      Se aprende fácil y es muy versatil.
      Viene con infinidad de OBJETOS y de LIBRERIAS ya prediseñadas.
      También puedes crear tus propios OBJETOS, agruparlos en tus propias LIBRERIAS y utilizarlos a tu antojo.
      Es casi un programa C.A.D., pero más intuitivo y menos potente.

  5. Muy buenos tus artículos. Rindo mañana Comunicación de Datos en la facultad y me vienen muy bien. Gracias por tomarte el tiempo. Saludos.

  6. Me ha parecido un artículo bien acertado. La redacción está muy buena y hay mucha información interesante. Muchas gracias por compartir su conocimiento, me ha servido mucho.

    • Hay dos posibilidades:

      1. Contratar a una operadora (ISP) dicho servicio. Se utiliza la red privada de dicha operadora para establecer la comunicación entre los routers. Este servicio está pensado para empresas.

      2. Mediante una conexión VPN (Virtual Private Network). Es necesario que los routers soporten esta funcionalidad. En este caso no es necesario contratar el servicio ya que se utiliza Internet como “medio de unión” de los dos routers.

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