diferentes protocolos de la
red.
Hoy más que nunca, el ambiente computacional es una mezcla de sistemas de comunicación de computadoras de diferentes tipos y características; una misma organización con el tiempo, sin darse cuenta puede llegar a tener una serie de computadores y redes tan diferentes que cuando es necesario comunicarlos, el personal a cargo va a tener una tarea algo difícil.
Muchos usuarios tienen problemas similares, como por ejemplo :
Entre las soluciones que se espera, están los productos simples de instalar, mantener y administrar, que su compra sea acertada.
Cuando el número de redes es pequeño, conectarlos es realmente fácil y su costo no es elevado, siempre que las mismas sean similares y proveen conexión directa entre si, ya sea por medio de una interfase propia o de otro modo.
Cuando no se da lo anterior, se cuenta con productos para la integración de las redes, como : compuertas, Enrutadores y Puentes que proveen esta comunicación, siempre buscando la uniformidad y lo estándar.
Siguiendo el estándar, la mayoría de los fabricantes actuales tratan
de seguir en lo posible el modelo OSI, que nos guía en la forma de como la información
debe llegar de un escenario a otro en la red, como se muestra en la siguiente figura,
donde se aprecia los diferentes dispositivos que podemos encontrar en una red; en el nivel
físico se encuentra el repetidor, en el nivel de enlace de datos, encontramos el puente
(bridge), en el nivel de red se encuentra el enrutador (routers) y en los diferentes
niveles encontramos las compuertas (gateways) que operan en los diferentes niveles del
modelo y traducen entre dos diferentes protocolos de la
red.
Los puentes ven a la red en términos de direcciones solamente, usan estos como base para las decisiones de donde enviar los paquetes, la información de la rutas a través de la red no la tiene el puente, y se lo deja al sistema operativo, como resultado de esto, los puentes son dispositivos relativamente simples y no muy caros.
Los enrutadores en cambio, ven la red en términos de direcciones y rutas, el enrutador sabe todos los caminos entre dos procesos y cual es el más corto y otras características como su estado, ancho de banda, etc.
Debido a esta información adicional puede hacer más con los paquetes que los puentes, por lo tanto el software es más complicado que el de los puentes.
Si los puentes y enrutadores son los elementos básicos en el juego de redes, los protocolos son las reglas del juego y forman los estándares.
Los protocolos corresponden a capas de OSI como se observa la figura indicada anteriormente.
Hay muchos juegos de protocolos, algunos propietarios y hay otros que fueron hechos desde el inicio, con el propósito de ser independientes de los vendedores como el modelo OSI y el TCP/IP
Lo común a puentes, enrutadores y compuertas.
Existen dos tipos básicos de puentes y enrutadores ( de redes locales y área ancha), la diferencia depende de la interfase o puerto.
Los dispositivos de área local, permiten transmisión en medios como fibra óptica, cable coaxial o cable pareado, que es una característica de la conexión de redes que utilizan medios diferentes.
Los dispositivos de área ancha son interfaces compatibles con medios de transmisión de gran arrastre y puertos de comunicación de larga distancia, existiendo dos tipos de tecnología (Puerto - puerto) que son líneas dedicadas con velocidades de 19.2Kbps, 64Kbps, etc., T1 y E1 (1.54/2.04 Mbps) y la tecnología de que utiliza el enrutador la información, son redes como X25, Frame Relay, etc.
Un repetidor, simplemente reexpide bits de un segmento de red hacia otro, haciendo que los dos se vean lógicamente como una sola red, son dispositivos de bajo nivel que solo amplifican las señales eléctricas, son necesarios para proporcionar corriente que permita excitar cables de longitud considerable.
El empleo de repetidores, se hace con objeto de ampliar la longitud del cable en aquellos lugares en donde se desee hacerlo.
A diferencia de los repetidores, los cuales se encargan de copiar los bits tal como llegan, los puentes son dispositivos que almacenan y reexpiden.
Para conectar dos redes en la capa de enlace, cuando las redes tienen diferentes capas de enlace y la misma capa de red, se utilizan puentes, que proveen la forma de unir dos o más redes juntas formando una red lógica y cada dispositivo de la red en forma transparente, cada red es vista como un segmento de la nueva red.
Los puentes regeneran los paquetes que envían y no tienen efectos sobre la calidad de la señal, pero al incrementar las distancias puede causar "timeout" o retardos en lo que se estima que para efectos prácticos, solo siete segmentos Ethernet pueden ser conectados en serie.
Otro problema puede surgir cuando el puente es usado para conectar redes remotas, se debe tener en cuenta el retraso que se podría generar debido a que el puente trabaja a nivel de la capa de enlace del modelo OSI y solo maneja direcciones, la información de la ruta no está disponible no puede reconocer entre diferentes paquetes codificados en diferentes protocolos superiores, lo que significa que los puentes transmiten los paquetes sin afectar su contenido, indica que un puente puede conectar una red TCP/IP con otra XNS, lo que no significa que el puente recibe y transforma.
Los puentes manejan dirección origen y destino, y el manejo de estas direcciones es lo más importante en la operación del puente que utiliza el algoritmo STA (Spanning Tree Algorithn), que es un mecanismo para establecer ruta nodo - nodo en la red, estableciendo caminos disponibles y fuera de servicio y garantiza entonces un único camino fiable y si este camino falla entonces se establece un bloqueo para crear otro camino y la red se recupera.
Cuando un puente recibe un paquete, compara la dirección origen con la base, si la dirección está en el segmento de red, el puente filtra el paquete, de lo contrario determina cuál puerto está asociado con la dirección y si esta no está asociada, entonces envía el paquete por todos los puertos excepto por el que le llegó, este proceso es conocido como "Flooding" que garantiza que el paquete se va por todos los caminos, cuando la estación destino responde, el puente determina que la dirección no estaba en la base y la agrega.
Dependiendo de los proveedores, se encuentran puentes con funciones avanzadas y características como: Filtro de direcciones para selección, prioridad por tipo de uso, restricción de velocidad, etc.
Conexión de redes basados en puentes:
Los puentes pueden facilitar la tarea de conectar redes y estos pueden ser usados para construir unión de redes que tienen diferente topología, lo que implica que la topología resultante permanece válida formando híbridos de dos o más topologías, como cascada, backbone y estrella.
En la topología de cascada es probable que no incluyan más que 6 redes en línea debido a los retardos que se pueden causar por distancia.
En la topología tipo backbone es una alternativa cuando hay varios segmentos y una ventaja es su crecimiento sistemático, es muy eficiente, por ejemplo, en un edificio se puede optimizar usando un backbone dual en comunicaciones críticas.
La topología de estrella es utilizada para conectar redes remotas con un mínimo de segmentos.
Un puente acepta una trama completa y la pasa a la capa de enlace, en donde se comprueba el código de redundancia, reexpide hacia una subred diferente. Los puentes pueden introducir modificaciones menores a la trama, antes de que se reexpida, como por ejemplo, el agregar o eliminar algunos campos de la cabecera de la trama, dado que son dispositivos de la capa de enlace no tratan las cabeceras de la capa 3 o capas superiores, y no pueden hacer modificaciones, o tomar decisiones, que dependan de ellas.
Algunas de las situaciones comunes en las que se utilizan los puentes :
Problemas generales de los puentes.
Cada una de las LAN utiliza un formato de trama diferente. Como resultado de esto, cualquier proceso de copiado entre diferentes LAN necesita un reformateo, el cual lleva tiempo de CPU, exige un nuevo cálculo de código de redundancia y, además, introduce la posibilidad de errores sin detectar, debidos a bits dañados en la memoria del puente; nada de esto sería necesario si los tres comités hubieran sido capaces de aceptar un solo formato.
Otro problema es el hecho de que las LAN interconectadas no funcionan necesariamente a la misma velocidad, cada norma permite el uso de varias velocidades.
Cuando se reexpide un número grande de tramas desde la 802.3 o 802.4 a la 802.5, el puente no es capaz de librarse de las tramas tan rápido como llegan; sino tendrá que almacenarlas.
Un problema más sutil, pero también importante, que está relacionado con el concepto de puente como un cuello de botella, es el del valor de los temporizadores en las capas superiores.
Otro problema y potencialmente el más serio de todos, es que las tres LAN 802 tienen diferentes longitudes máximas de trama.
¿ Que‚ sucede si una trama larga debe expedirse sobre una LAN que no puede aceptarla ?. La idea de dividir la trama en varios pedazos no es solución por que no pueden llevarse a cabo en esta capa; todos los protocolos suponen que las tramas llegan o no llegan, no hay forma de rearmar las tramas a partir de unidades más pequeñas.
Cuando el comité‚ del IEEE 802 ( Instituto de Ingenieros Eléctricos y electrónicos) inició los trabajos para diseñar una norma para las LAN, fue incapaz de ponerse de acuerdo en una sola norma.
Ventajas del uso de Puentes :
Desventajas del uso de puentes :
El enrutador es conceptualmente similar a los puentes, con la única excepción que se localizan en la capa de red.
Una de las
ventajas principales que los enrutadores tienen sobre los puentes, es que pueden conectar
redes que tienen formatos de direccionamiento incompatibles, algunos autores llaman a los
enrutadores también compuertas o puertas de acceso.
Los enrutadores mantienen las identidades lógicas de cada segmento de red, una interred basada en enrutadores consiste en diferentes subredes lógicas, donde cada una tiene un dominio administrativo diferente.
Un enrutador puede manejar diferentes protocolos ya que es un dispositivo activo, lo que significa que puede tomar decisiones con respecto al paquete; trabajan en el nivel de red, tiene una tabla de rutas y direcciones para tomar decisiones como selecciones de rutas de paquetes, estas tablas pueden ser creadas dinámicamente (automáticamente) o estáticamente (manual); cuando en enrutador detecta un cambio en la red solicita por medio de información masiva la menor ruta posible.
Cuando un enrutador recibe un paquete, lo examina y determina cual es la mejor ruta hacia su destino y esta selección depende de:
Depende de que protocolos soportan y como son implementados tienen las funciones de :
Interredes basados en enrutadores.
Los enrutadores no imponen restricciones a las topología, de hecho puede implementar todas las topología descritas para los puentes, aún más, puede utilizar todas las rutas activas, redundancia de rutas, etc.
En un evento de congestión de tráfico el enrutador puede manejar esta situación de diferentes formas, puede desechar los paquetes y pedir al originario la retransmisión o detener el paquete y enviarlo luego.
Ventajas del uso de enrutadores :
Desventajas del uso de enrutadores :
Consideraciones Sobre Interconexion De Redes
Existe un número de problemas en común, como la necesidad de conectar redes sin que esto cause un problema de cuello - botella en el tráfico, sin dejar de acoplar el hardware y software y topología que existe en el ambiente.
Algunas consideraciones son :
Si se trabaja en interconexión de redes basado en estándares, se obtendrían beneficios importantes como :
En el ambiente actual del mundo computacional, la competitividad, se hace necesario conectar organizaciones que necesitan intercambiar su información por medio de sus redes de computadores, utilizando para esto el uso de enrutadores, puentes o una combinación de ambos.
Estos dispositivos juegan un papel importante en la conexión de redes, cuando son empleados en forma correcta, estos dispositivos ayudan a ahorrar dinero y a brindar efectividad, por lo cual es una razón suficiente para tratar de realizar el diseño basado en estándares.
Dispositivos de acceso a una red.
Para utilizar los dispositivos y servicios de una red es necesario establecer contacto con la misma, por lo tanto existen diversos medios para realizar esto; el primer medio ya descrito, es utilizar una estación conectada físicamente a la misma en forma directa, otra forma es por medio de un enlace externo a la misma, donde existen diversas técnicas, descrita en el punto 2.2, uno de los dispositivos de acceso a una red es el modem.
Modem (Modulador / demodulador ).
Acepta como entrada un flujo de bits en serie y produce una portadora como salida o a la inversa, el modem es una interfase entre la parte digital(CPU) y la analógica (Teléfono), se emplean técnicas de modulación QAM desplazamiento por fase, AM modulación por amplitud, etc.
La línea telefónica está diseñada para transmisión de voz, lo cual establece como banda de 300 Hz hasta 3000 Hz, se supone que se puede emplear para transmisiones cortas y a baja velocidad, pero en la realidad con los equipos que actualmente se encuentran en el mercado esta restricción no aplica.
Para seleccionar un modem se debe aplicar entre otras, esta recomendaciones :
Este dispositivo distribuye varias señales por medio de un solo canal, comparte dinámicamente su canal en base a la demanda de tráfico, es transparente a lo que lleva , el código, la información, etc.
En equipos centrales este concentrador se comunica directamente con las terminales y estas no se comunican directamente con el HOST.
En un concentrador el ancho de banda es compartido por todos los nodos asociados, por lo tanto el rendimiento es similar al canal en bus.
Solo se deben conectar tres concentradores en cascada, debido al tiempo de espera (time-out), donde no debe colocoarse a mas de 100 metros de distancia máxima entre estos.
La compañías telefónicas se han visto en la necesidad de utilizar la multiplexación para poder dar más servicios a la población con un número reducido de líneas físicas; esto se logra aprovechando el medio de diversas formas y básicamente son dos las empleadas : Frecuencia y Tiempo.
En Multiplexación por división de frecuencia se divide el espectro en varios canales lógicos, donde cada uno de los usuarios posee una banda de frecuencia específica.
En multplexación por división de tiempo, cada uno de los usuarios tiene un lapso definido en el tiempo para poder transmitir la información, cada uno espera su turno para la transmisión.
En términos generales un multiplexor es un dispositivo que acepta entradas procedentes de un conjunto de líneas con una secuencia predeterminada de datos y los debe entregar en la misma forma que los recibió.
El problema de estas dos técnicas de multiplexación se da cuando un usuario no está transmitiendo, lo cual implica que el canal no está siendo utilizado y existe un desperdicio del mismo; en este caso se emplea la multiplexación estadística, la cual toma estadísticas del aprovechamiento del canal y define a que usuario le asigna más o menos el canal para la transmisión.
Repetidores.