Hola que tal compañero forero. Dajeme decirte que no soy un expertazo de esto pero deja te platico segun en mi conocimiento como funcionan los switches y los routers para que puedas aclarar no solo tus dudas sino tal vez algunas futuras.
Switches:
Efectivamente es como un concentrador en donde pueden intercomunicarse por medio de cable de red (UTP) los equipos de computo. Ahora se usa mucho lo del Access Point (Wi-FI) que vendria siendo lo mismo (un concentrador) pero sin cables.
Como comentas tienen en su interior "tablas" de informacion en donde almacenan la IP, la MAC y el puerto del switch en que esta conectada la tarjeta de red con esta informacion, la que tiene cada una de las computadoras.
En cuanto a la IP hay una cuestion que te comentare mas abajo.....la del DHCP...
Access Point (Wi-Fi)
Como mencione arriba es como un switch pero sin cables sino mediante señal "Wi-Fi", el dia de mañana inventan otro tipo de señal y sera un Access Point de otro tipo de señal, por ejemplo WiMax.
Router
Es un equipo que encamina, "enruta", informacion entre redes por ejemplo lo mas normal es que el router de la casa cuando preguntamos por otro tipo de redes que no sean 192.168.x.x. los envia por la interfaz (puerto de red) que va a dar hacia internet. Pero imagina que tienes un router que se conecta a internet y otro que se conecta a una antena que interconecta digamos tu sucursal, negocio, a la sucursal matriz, entonces tu router central debe tener una regla que diga por ejemplo que cuando se pidan direcciones del tipo de la matriz, digamos 10.10.1.x, se vaya por el otro router que digamos tenga la ip 192.168.1.253 y cuando pregunten por todo lo demas, osea con el fin de llegar a las redes de internet, pues que se vaya por el otro router 192.168.1.254..
Firewall
Es un equipo que bloquea puertos de comunicacion que son utilizados por protocolos de comunicacion, por ejemplo las paginas web corren por el protocolo HTTP que utiliza el puerto TCP 80 y 8080, por default.
DHCP
Es un servicio, programa por decirlo asi, que se encarga de enviarles la configuracion de la red a las tarjetas de red, cable o wireless, para que se configuren automaticamente con los valores que le pongamos, no solo sirve para dar la IP, mascara de red, direccion IP del servidor, DNS, ip del router, sino tambien hay un numero de alrededor de 250 opciones mas que le puede dar a una tarjeta de red. Por ejemplo cuando se bootea por red el que le dice a la tarjeta de red a donde ir a "bootear" para agarrar la imagen del sistema operativo que va a cargar es el DHCP.
DNS
Este servicio se encarga de tener una "tabla" de informacion que basicamente guarda la ip de las computadoras y las relaciona con un nombre, normalmente en nuestra red el que le ponemos a nuestro equipo, digamos "miequipo1", se relacionara con la IP que le asigne el DHCP.. En internet funciona igual pero mas regulado por ejemplo google.com en realidad es un conjunto de IPs y asi no tienes que recordar la ip 74.125.224.195, entro otras tantas que tiene, para ingresar a la pagina sino nada mas teclear en tu explorador "google.com"...
MODEM
Es un equipo que hace de interprete entre dos tipos de medio totalmente distintos, por ejemplo no se si recuerdes los MODEMS viejos que conectabas a la computadora que funcionaban haciendo sonidos a la central telefonica y luegos los traducian a binarios que es lo que entiende la computadora, por decirlo asi, y de regreso de binarios a sonido.. O por ejemplo el cable MODEM, el MODEM ADSL, el MODEM CELULAR, etc... Todo esto por que la señal de tu red es por cable UTP que tiene su forma de enviar la informacion, asi que ocupamos de este "traductor" de señal al convivir con otras redes en otro tipo de tecnologia..
Creo que me extendi mas, pero era necesario para que entendieras todo lo que en realidad hacen los aparatitos que nos dan los de la compañia de internet... que muchas veces son MODEMs si es que estas conectado al ADSL digamos, son SWITCHES por interconectan varios equipos, Access Point porque tienen Wi-FI, Routers porque encaminan las peticiones de routas distintas a la de nuestra red local hacia internet, Firewalls porque bloquen peticiones provenientes de Fuera (Internet) hacia dentro (Lan), sino cualquiera se meteria a la red de tu casa, DHCP porque te dan un ip y etc en cuanto les conectas un equipo, DNS porque traducen Ips por nombres y viceverza.
Bueno una vez dicho esto y habiendo redundado tanto, dirian por aca "rebuznado" tanto,,jejeje.
Para que una red fisicamente exista pues debe existir dos o mas equipos interconectados por algun medio, digamos el switch,,pero si no hay un equipo que la haga de DHCP,, que crees no se comunicaran entre ellos porque no se autoconfigurara la tarjeta de red y tendras que configurar manualmente cada tarjeta de red de cada equipo que interconectes.... para que experimentes un poco si tienes un aparato que solo sea switch interconectale dos compues que tengan en automatico la configuracion de la tarjeta de red y veras que solo les aparecera un ip tipo 169.x.x.x, y ni a patadas se comunicara con la otra.
Bueno ahora intentare responder tus preguntas...jejejeje..
¿Qué pasa si a un switch le conecto el modem a uno de sus puertos?
Primero que nada ya abras visto que NO NOMAS ES UN MODEM, asi que lo que hara este (Modem, router, Switch, Firewall,DHCP,DNS) al conectarlo a un aparato que sea SOLO SWITCH y no otra cosa, sera que les dara la posibilidad de tomar una IP automaticamente, con las demas respectivas configuraciones, enrutarlos a la RED de REDES (Internet), traduciendo la señal de los cables UTP a otro tipo de Señal,.... Muchas veces pasa que en realidad interconectan DOS "MODEMS", que ya viamos que no nomas es un modem,, y tienen problemas porque en realidad tienes a dos DHCP enviando configuraciones diferentes o duplicando Ips a equipos y pues es un cagade......eso pues..
he leído que los ISP suelen dar solo una IP por modem, pero podrían dar más de una, incluso "un grupo de IP's"
En cuanto a esto creo que se me olvido mencionar que digamos tu ROUTER/MODEM en realidad tiene UNA SOLA IP Publica del lado de internet y del lado de tu LAN te da IPs Privadas entonces el routeador tambien se encarga de estar haciendo que todos salgan a travez de la misma IP, osea la del router, y en internet aunque tengas 100 compues en tu casa, seras visto como una sola que es la de tu router, si quieres ver cual es visita
www.myip.es
Bueno dicho este te comento que SI, tu ISP te puede dar un conjunto de varias IPs Publicas que podras NATear a algunos de tus equipos, pero eso cuesta un extra $$.
¿Si un ISP otorga un grupo de IP's se pude tener internet en una lan conectando el modem directamente al switch (SIN router)?
Como que no entiendo esta pregunta, pero como viste a fuercitas se ocupa un router para interconectarte con otras redes, en este caso internet..
Espero te sirva de algo esto que ya parece libro....jejejejej...sale bye