REDES
SEGMENTADAS
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1. REDES DE DIFUSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....
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1. Redes de difusión


      Las redes de difusión tienen un solo canal de difusión compartido por tod...
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Por ejemplo, la tecnología Ethernet realiza la difusión enviando tramas con dirección MAC de destino
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La difusión en redes IPv6



      La difusión en IPv4 ha demostrado tener poca utilidad en la práctica...
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Aplicaciones prácticas de la difusión

La difusión de información es útil para dos tipos de escenarios:...
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Se trata de una solución principalmente a nivel de software ya que existen pocos MROUTERS
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Introducción

MBone (IP Multicast Backbone) es una red virtual a nivel mundial que utiliza la técnica m...
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RedIRIS se unió a este proyecto en 1993 de forma local, dado que las condiciones de los enlaces troncal...
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De todas las direcciones IP multicast posibles con el formato anterior, algunas están reservadas para u...
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EN RESUMEN

Existen tres tipos de datagramas IP en función del tipo de dirección de destino, estos so...
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2. Interconexión de redes

¿Qué es la interconexión de redes?

Cuando se diseña una red de datos se de...
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2.1. Dispositivos de interconexión de redes

Concentradores (Hubs)



      El término concentrador o h...
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Los concentradores inteligentes (smart hub) permiten a los usuarios dividir la red en segmentos de fáci...
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Normalmente la utilización de repetidores está limitada por la distancia máxima de la red y el tamaño
m...
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Se encargan de filtrar el tráfico que pasa de una a otra red según la dirección de destino y una tabla ...
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Ventajas de la utilización de bridges:

      1. Fiabilidad. Utilizando bridges se segmentan las redes ...
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Convierten los paquetes de información de la red de área local, en paquetes capaces de ser enviados
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Exterior Gateway Protocol (EGP): este protocolo permite conectar dos sistemas autónomos que intercambie...
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      Operan tanto en el Nivel de Enlace como en el Nivel de Red del modelo de referencia OSI. Por
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Desventajas de los trouters:

      - Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges.

      - ...
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Gateway SNA: permite la conexión a grandes ordenadores con arquitectura de comunicaciones SNA (System
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      Esta tecnología hace posible que cada una de las puertas disponga de la totalidad del ancho de
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Soporte de redes virtuales. Posibilidad de crear grupos cerrados de usuarios, servidos por el mismo swi...
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  1. 1. REDES SEGMENTADAS
  2. 2. ÍNDICE REDES SEGMENTADAS 1. REDES DE DIFUSIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1.1. MBONE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2. INTERCONEXIÓN DE REDES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 2.1. DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN DE REDES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 2.2. OTRAS VARIACIONES DE LOS ROUTERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
  3. 3. REDES SEGMENTADAS 1. Redes de difusión Las redes de difusión tienen un solo canal de difusión compartido por todas las máquinas de la red. Los mensajes cortos (paquetes) que envía una máquina son recibidos por todas las demás. Un campo de dirección dentro del paquete especifica a quién se dirige. Al recibir un paquete, una máquina verifica el campo de dirección. Si el paquete está dirigido a ella, lo procesa, si está dirigido a otra máquina lo ignora. Los sistemas de difusión generalmente también ofrecen la posibilidad de dirigir un paquete a todos los destinos colocando un código especial en el campo de dirección. Cuando se transmite un paquete con este código, cada máquina lo recibe y lo procesa. Este modo de operación se llama difusión (broadcasting). Algunos sistemas de difusión también contemplan la transmisión a un subconjunto de las máquinas, algo conocido como multidifusión. Las redes de difusión se dividen en estáticas y dinámicas, dependiendo de cómo se asigna el canal. Una asignación estática típica, divide los intervalos discretos y ejecuta un algoritmo de asignación cíclica, permitiendo a cada máquina trasmitir únicamente cuando llega su turno. La asignación estática, desperdicia la capacidad del canal cuando una máquina no tiene nada que decir durante su segmento asignado, por lo que muchos sistemas intentan asignar el canal dinámicamente. Los métodos de asignación dinámica, pueden ser centralizados o descentralizados. En el método de asignación de canal centralizado hay una sola entidad, la cual determina quién es la siguiente. En el descentralizado no existe una unidad central, cada máquina debe decidir por sí misma si transmite o no. Broadcast (Sobre IP) Broadcast, en castellano difusión, es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo. La difusión en redes de área local Las tecnologías de redes de área local también se basan en el uso de un medio de transmisión compartido. Por lo tanto, es posible la difusión de cualquier trama de datos a todas las estaciones que se encuentren en el mismo segmento de la red. Para ello, se utiliza una dirección MAC especial. Todas las estaciones procesan las tramas con dicha dirección. 3
  4. 4. REDES SEGMENTADAS Por ejemplo, la tecnología Ethernet realiza la difusión enviando tramas con dirección MAC de destino FF.FF.FF.FF.FF.FF. La difusión en redes IPv4 El protocolo IP en su versión 4 también permite la difusión de datos. En este caso no existe un medio de transmisión compartido, no obstante, se simula un comportamiento similar. La difusión en IPv4 no se realiza a todos los nodos de la red porque colapsaría las líneas de comunicaciones debido a que no existe un medio de transmisión compartido. Tan sólo es posible la difusión a subredes concretas dentro de la red, generalmente, aquellas bajo el control de un mismo enrutador. Para ello existen dos modalidades de difusión: Difusión limitada (limited broadcast) Consiste en enviar un paquete de datos IP con la dirección 255.255.255.255. Este paquete solamente alcanzará a los nodos que se encuentran dentro de la misma red física subyacente. En general, la red subyacente será una red de área local (LAN) o un segmento de ésta. Multidifusión (multicast) La multidifusión utiliza un rango especial de direcciones denominado rango de clase D. Estas direcciones no identifican nodos sino redes o subredes. Cuando se envía un paquete con una dirección de multidifusión, todos los enrutadores intermedios se limitan a reenviar el paquete hasta el enrutador de dicha subred. Este último se encarga de hacerlo llegar a todos los nodos que se encuentran en la subred. Aquella dirección que tiene todos y cada uno de los bits de la parte de dirección de máquina con valor 1 es una dirección de multidifusión. Por ejemplo, en una red 192.168.11.0/24, la dirección de broadcast es 192.168.11.255. El valor de host 255 en 192.168.11.255 se codifica en binario con sus ocho bits a 1: 11111111. 4
  5. 5. REDES SEGMENTADAS La difusión en redes IPv6 La difusión en IPv4 ha demostrado tener poca utilidad en la práctica. Por eso, la nueva versión 6 del protocolo ha optado por otro esquema para simular la difusión. Multidifusión (multicast) La multidifusión es sensiblemente distinta en IPv6 respecto a IPv4. Un paquete de multidifusión no está dirigido necesariamente a una red o subred, concepto que no existe en IPv6, sino a un grupo de nodos predefinido compuesto por cualquier equipo en cualquier parte de la red. El nodo emisor emite su paquete a una dirección de multidifusión como si se tratase de cualquier otro paquete. Dicho paquete es procesado por diversos enrutadores intermedios. Estos enrutadores utilizan una tabla de correspondencia que asocia cada dirección de multidifusión con un conjunto de direcciones reales de nodos. Una vez determinadas dichas direcciones, retransmite una copia del paquete a cada uno de los nodos interesados. Para construir dichas tablas de correspondencia, es necesario que cada nodo receptor se registre previamente en una dirección de multidifusión. Las direcciones de multidifusión comienzan por FF00 (en hexadecimal). A diferencia de IPv4, la implementación de la multidifusión es obligatoria para los enrutadores. Su aplicación práctica está en la videoconferencia y telefonía. Difusión a una de varias (anycast) La difusión anycast es similar a la anterior. La diferencia radica en que no se requiere que el paquete llegue a todos los nodos del grupo, sino que se selecciona uno en concreto que recibirá la información. La utilidad de este tipo de difusión puede ser aumentar la disponibilidad de un servicio, el descubrimiento de servicios en la red y el reparto de carga de cómputo entre varios nodos. 5
  6. 6. REDES SEGMENTADAS Aplicaciones prácticas de la difusión La difusión de información es útil para dos tipos de escenarios: - Cuando el nodo emisor no conoce cuál es el nodo destinatario. La aplicación más común es el descubrimiento automático de servicios en una red. De esta manera, el usuario no tiene por qué conocer de antemano la dirección del servidor que proporciona un determinado servicio. - Cuando el nodo emisor necesita enviar la misma información a múltiples receptores. Es el caso de la videoconferencia y el streaming. Multidifusión de audio / vídeo en Internet multicasting - MBONE Utilizamos aquí el termino multidifusión (que podría equipararse a BROADCAST en ingles, con leves diferencias) para referirnos a la emisión de información en Internet a múltiples usuarios sin necesidad de enviar los paquetes (mínima cantidad de información que se transmite en la red) uno a uno a cada usuario concreto. Hay que resaltar las diferencias existentes entre la transmisión de audio/vídeo entre usuarios o través de un servidor especifico y la multidifusión (a partir de ahora MULTICASTING) que soporta la propia red. MULTICASTING Multicasting es una técnica de transmisión a través de Internet que nos permite enviar información (vídeo en el caso de vídeo-conferencia) a varios lugares al mismo tiempo. De igual manera esta técnica nos permite recibir trasmisiones de Hosts que utilicen Multicasting sin tener que solicitárselo a éste directamente. Esta técnica permite ahorrar ancho de banda como veremos a continuación. 1.1. MBONE Actualmente la gran mayoría de protocolos son unicast, es decir, envían la información desde una dirección IP a otra dirección IP. También los dispositivos de comunicaciones como los routers son mayoritariamente unicast. Ante este problema la IETF puso en marcha una solución temporal para tener una red Multicast en Internet la red virtual MBONE (MulticastBackbone). 6
  7. 7. REDES SEGMENTADAS Se trata de una solución principalmente a nivel de software ya que existen pocos MROUTERS (MulticastRouter). Por tanto la MBONE utiliza los mismos dispositivos físicos que la propia Internet (realmente sólo una parte de ellos). La MBONE permite que los paquetes multicast viajen a través de los routers normales ya que los paquetes multicast están encapsulados como paquetes normales, a esto se le llama tunneling. Realmente son servidores “especiales”, worstations, los que realmente dan soporte a la MBONE ya que existen muy pocos mrouters. Cuando un paquete multicast es “lanzado” a través de Internet va atravesando routers (que lo consideran un paquete normal) hasta que alcanza un dispositivo MBONE, un mrouter o un Hosts que por software actúan como mrouters. Reconocen el paquete como multicast y dependiendo de una serie de parámetros, lo van multiplicando dependiendo del número de rutas MBONE establecidas. Esto y el TTL (Time To Life, tiempo de vida del paquete) determinan la propagación del paquete a través de MBONE. El ahorro de ancho de banda se produce al no tener que lanzar los paquetes a cada usuario que lo requiera, ya que la MBONE se encarga de multiplicar los paquetes en cada nodo y enviarlo a la subred correspondiente. ¿Cómo se accede a la MBONE? La MBONE está restringida a las subredes que la soportan. En España, es la red Iris, luego si se quiere acceder a la MBONE en España es la red Iris la que nos da acceso. Además, nuestro proveedor de acceso debe tener configurado su servidor como nodo MBONE. Por el momento la MBONE no puede ser usada sin una petición previa y por motivos justificados. Entre otras cosas debido al limitado ancho de banda disponible en la actualidad, inferior al Megabit. Hay que considerar que el ancho mínimo de banda para vídeo-conferencia es de 128Kbs. En un futuro próximo con la incorporación de ATM y la fibra óptica el ancho de banda crecerá espectacularmente, esto, junto a la sustitución de los routers unicast por routers multicast (mrouters) hará que todo Internet sea una red multicast y que todos podamos disfrutar de ello. 7
  8. 8. REDES SEGMENTADAS Introducción MBone (IP Multicast Backbone) es una red virtual a nivel mundial que utiliza la técnica multicast y cuyo principal uso es la transmisión de vídeo y audio de forma óptima sobre Internet. A diferencia del sistema habitual de transmisión unicast empleado en Internet, donde los paquetes se intercambian entre dos estaciones extremo a extremo uno-a-uno, la comunicación multicast permite el envío de paquetes de información de uno-a-muchos optimizando la carga que reciben las estaciones transmisoras y receptoras así como el ancho de banda entre los enlaces que las unen. De esta manera son habituales las transmisiones de conferencias desde cualquier punto conectado al troncal y donde desde el equipo que se utiliza para recibir la transmisión se puede intervenir, si se desea, en el turno de preguntas, o bien mantener sesiones interactivas entre varios participantes. Todo ello utilizando el mismo equipo que se utiliza para otras aplicaciones ofimáticas en el trabajo. En una conferencia basada en comunicaciones uno-a-uno, la eficiencia de la misma es inversamente proporcional al número de receptores en un extremo dado de la red. Cada nuevo receptor en un mismo extremo de la red obliga a que los paquetes de información enviados por el emisor se dupliquen. En el caso de las comunicaciones uno-a-muchos (IP multicast o MBone) la eficiencia no se ve afectada por este factor. A cada extremo de la red en la que existen receptores de la misma, sólo llegan una vez los paquetes que contienen la información, independientemente del número de ellos. Pensemos en los miles de ordenadores que puede haber en una universidad y cómo de esta forma se puede mantener la escalabilidad del sistema. Los protocolos de encaminamiento subyacentes en MBone se encargan de asegurar que la información que viaja entre el emisor y los receptores no pase más de una vez por el camino entre ambos. Para MBone se han desarrollado o adaptado gran cantidad de herramientas con el fin de experimentar diferentes intercambios multimedia, siempre usando multicast, ya sea en modo interactivo: audio/vídeo conferencias, editores de texto y pizarras electrónicas compartidas, intercambio de hipertextos o de procesos no interactivos, sincronización de equipos (NTP multicast), distribución Multicast de archivos (FTP multicast) y NetNews. Históricamente MBone surgió en 1992 tras una de las reuniones de coordinación del IETF (Internet Engineering Task Force), con el fin de experimentar sobre el concepto de direcciones multicast propuesto por Steve Deering (Universidad de Stanford) en su tesis doctoral. Van Jacobson, de los laboratorios Lawrence Berkeley (LBL), Steve Casner, del ISI (Information Science Institute) y varios ingenieros más, se unieron al proyecto propuesto por Steve Deering dando lugar a un grupo de trabajo que se encargaría de sentar las bases de lo que ahora es MBone. 8
  9. 9. REDES SEGMENTADAS RedIRIS se unió a este proyecto en 1993 de forma local, dado que las condiciones de los enlaces troncales de la red Académica y de investigación no permitían su difusión por toda ella. A raíz de la ampliación de la infraestructura de los enlaces troncales de RedIRIS en 1995, se procedió a la distribución del servicio piloto de MBone a los centros afiliados que lo solicitaron. Características técnicas Internet es una red en la que el intercambio de información entre estaciones locales o remotas se hace a través de datagramas IP. Un datagrama IP podríamos decir que es la unidad mínima de información en el lenguaje que hablan todos los equipos que forman parte de Internet. Estos datagramas IP están formados principalmente por una dirección origen y una dirección destino, y cada equipo de comunicaciones situado en la ruta entre ambos se encarga de enviar dicho datagrama por el camino adecuado. Existen tres tipos de datagramas IP en función del tipo de dirección de destino, estos son: IP unicast: la dirección corresponde a un solo receptor y será éste el único que procese los datagramas IP con ese destino. IP broadcast: la dirección corresponde a todos los equipos conectados en un mismo tramo de red local y es procesada por todos ellos. IP multicast: la dirección corresponde a un grupo de equipos, y sólo estos procesarán los datagramas IP con ese destino. Nos centraremos en estos últimos, que forman la base del MBone. Cuando un equipo envía un datagrama IP a una determinada dirección IP multicast, sólo es recibida por aquellos equipos que están a la escucha de esa dirección y, que por tanto, son capaces de entender las direcciones multicast. Aunque en los comienzos del MBone, pocos ordenadores eran capaces de entender dichas direcciones, ya que se requerían ciertas modificaciones en el sistema operativo de los mismos, desde hace bastante tiempo prácticamente todos los ordenadores modernos pueden ‘hablar’ IP multicast según se especifica en el RFC 1112. Las direcciones IP multicast, que todo equipo conectado a MBone debe saber reconocer (además de otros detalles técnicos que están fuera de los objetivos de este artículo), son de la forma: 224.xxx.xxx.xxx 9
  10. 10. REDES SEGMENTADAS De todas las direcciones IP multicast posibles con el formato anterior, algunas están reservadas para uso interno de equipos de comunicaciones que intercambian información sobre multicast, otras para uso local dentro de Intranets, y las comprendidas en el rango: 224.2.0.0.0 - 239.255.255.255 Son las que forman el conjunto de direcciones IP multicast usadas en el MBone para las conferencias multimedia. Dentro de este rango hay ciertas direcciones reservadas para los anuncios de sesiones MBone y ciertos rangos reservados para conferencias de ámbito local, institucional o parcialmente restringido. Para que los encaminadores (routers) que interconectan las múltiples redes que forman Internet puedan transmitir la información multicast, es necesario que sepan distribuir los datagramas IP multicast con el mismo protocolo de encaminamiento multicast. Cuando un router está cualificado para intercambiar datagramas IP multicast con otro u otros, decimos que es un router multicast, o abreviadamente un mrouter y que viene a ser la pieza elemental con la que se construye MBone. El primer protocolo de routing multicast que ha sido implementado, y que ha dado lugar al surgimiento de MBone, ha sido el llamado DVMRP (Distance Vector Routing Protocol). Los routers multicast saben intercambiar información, siguiendo este protocolo, con otros routers multicast similares a través de túneles definidos por los administradores de los mismos. Estos túneles encapsulan los datagramas IP multicast en otros datagramas IP unicast que son enviados por los caminos habituales y a través de routers convencionales, desde el mrouter origen al destino. En el destino, se extraen los datagramas multicast y se inyectan en la red local. De esta forma se consigue distribuir el tráfico multicast a través de la Internet. La interconexión de estos mrouters de fácil instalación ha ido incrementándose con el paso del tiempo, dando lugar al entramado de routers multicast que forman el MBone. 10
  11. 11. REDES SEGMENTADAS EN RESUMEN Existen tres tipos de datagramas IP en función del tipo de dirección de destino, estos son: IP unicast: la dirección corresponde a un solo receptor y será éste el único que procese los datagramas IP con ese destino. IP broadcast: la dirección corresponde a todos los equipos conectados en un mismo tramo de red local y es procesada por todos ellos. IP multicast: la dirección corresponde a un grupo de equipos, y sólo estos procesarán los datagramas IP con ese destino. 11
  12. 12. REDES SEGMENTADAS 2. Interconexión de redes ¿Qué es la interconexión de redes? Cuando se diseña una red de datos se desea sacar el máximo rendimiento de sus capacidades. Para conseguir esto, la red debe estar preparada para efectuar conexiones a través de otras redes, sin importar qué características posean. El objetivo de la Interconexión de Redes (Internetworking) es dar un servicio de comunicación de datos que involucre diversas redes con diferentes tecnologías de forma transparente para el usuario. Este concepto hace que las cuestiones técnicas particulares de cada red puedan ser ignoradas al diseñar las aplicaciones que utilizarán los usuarios de los servicios. Los dispositivos de interconexión de redes sirven para superar las limitaciones físicas de los elementos básicos de una red, extendiendo las topologías de ésta. Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de datos, son: 1. Compartición de recursos dispersos. 2. Coordinación de tareas de diversos grupos de trabajo. 3. Reducción de costes, al utilizar recursos de otras redes. 4. Aumento de la cobertura geográfica. Tipos de interconexión de redes Se pueden distinguir dos tipos de interconexión de redes, dependiendo del ámbito de aplicación: Interconexión de Área Local (RAL con RAL) Una interconexión de Área Local conecta redes que están geográficamente cerca, como pueden ser la interconexión de redes de un mismo edificio o entre edificios, creando una Red de Área Metropolitana (MAN) Interconexión de Área Extensa (RAL con MAN y RAL con WAN) La interconexión de Área Extensa conecta redes geográficamente dispersas, por ejemplo, redes situadas en diferentes ciudades o países creando una Red de Área Extensa (WAN) 12
  13. 13. REDES SEGMENTADAS 2.1. Dispositivos de interconexión de redes Concentradores (Hubs) El término concentrador o hub describe la manera en que las conexiones de cableado de cada nodo de una red se centralizan y conectan en un único dispositivo. Se suele aplicar a concentradores Ethernet, Token Ring, y FDDI (Fiber Distributed Data Interface) soportando módulos individuales que concentran múltiples tipos de funciones en un solo dispositivo. Normalmente los concentradores incluyen ranuras para aceptar varios módulos y un panel trasero común para funciones de encaminamiento, filtrado y conexión a diferentes medios de transmisión (por ejemplo Ethernet y TokenRing). Los primeros hubs o de “primera generación” son cajas de cableado avanzadas que ofrecen un punto central de conexión conectado a varios puntos. Sus principales beneficios son la conversión de medio (por ejemplo de coaxial a fibra óptica), y algunas funciones de gestión bastante primitivas como particionamiento automático cuando se detecta un problema en un segmento determinado. Los hubs inteligentes de “segunda generación” basan su potencial en las posibilidades de gestión ofrecidas por las topologías radiales (TokenRing y Ethernet). Tiene la capacidad de gestión, supervisión y control remoto, dando a los gestores de la red la oportunidad de ofrecer un período mayor de funcionamiento de la red gracias a la aceleración del diagnóstico y solución de problemas. Sin embargo tienen limitaciones cuando se intentan emplear como herramienta universales de configuración y gestión de arquitecturas complejas y heterogéneas. Los nuevos hubs de “tercera generación” ofrecen proceso basado en arquitectura RISC (Reduced Instructions Set Computer) junto con múltiples placas de alta velocidad. Estas placas están formadas por varios buses independientes Ethernet, TokenRing, FDDI y de gestión, lo que elimina la saturación de tráfico de los actuales productos de segunda generación. A un hub Ethernet se le denomina “repetidor multipuerta”. El dispositivo repite simultáneamente la señal a múltiples cables conectados en cada uno de los puertos del hub. En el otro extremo de cada cable está un nodo de la red, por ejemplo un ordenador personal. Un hub Ethernet se convierte en un hub inteligente (smart hub) cuando puede soportar inteligencia añadida para realizar monitorización y funciones de control. 13
  14. 14. REDES SEGMENTADAS Los concentradores inteligentes (smart hub) permiten a los usuarios dividir la red en segmentos de fácil detección de errores a la vez que proporcionan una estructura de crecimiento ordenado de la red. La capacidad de gestión remota de los hubs inteligentes hace posible el diagnóstico remoto de un problema y aísla un punto con problemas, del resto de la RAL, con lo que otros usuarios no se ven afectados. El tipo de hub Ethernet más popular es el hub 10BaseT. En este sistema la señal llega a través de cables de par trenzado a una de las puertas, siendo regenerada eléctricamente y enviada a las demás salidas. Este elemento también se encarga de desconectar las salidas cuando se produce una situación de error. A un hub TokenRing se le denomina Unidad de Acceso Multiestación (MAU) Multiestation Access Unit). Las MAUs se diferencian de los hubs Ethernet porque las primeras repiten la señal de datos únicamente a la siguiente estación en el anillo y no a todos los nodos conectados a ella como hace un hub Ethernet. Las MAUs pasivas no tienen inteligencia, son simplemente retransmisores. Las MAUs activas no sólo repiten la señal, además la amplifican y regeneran. Las MAUs inteligentes detectan errores y activan procedimientos para recuperarse de ellos. Repetidores El repetidor es un elemento que permite la conexión de dos tramos de red, teniendo como función principal regenerar eléctricamente la señal, para permitir alcanzar distancias mayores manteniendo el mismo nivel de la señal a lo largo de la red. De esta forma se puede extender, teóricamente, la longitud de la red hasta el infinito. Un repetidor interconecta múltiples segmentos de red en el nivel físico del modelo de referencia OSI. Por esto sólo se pueden utilizar para unir dos redes que tengan los mismos protocolos de nivel físico. Los repetidores no discriminan entre los paquetes generados en un segmento y los que son generados en otro segmento, por lo que los paquetes llegan a todos los nodos de la red. Debido a esto existen más riesgos de colisión y más posibilidades de congestión de la red. Se pueden clasificar en dos tipos: - Locales: cuando enlazan redes próximas. - Remotos: cuando las redes están alejadas y se necesita un medio intermedio de comunicación. 14
  15. 15. REDES SEGMENTADAS Normalmente la utilización de repetidores está limitada por la distancia máxima de la red y el tamaño máximo de cada uno de los segmentos de red conectados. En las redes Ethernet, por problemas de gestión de tráfico en la red, no deben existir más de dos repetidores entre dos equipos terminales de datos, lo que limita la distancia máxima entre los nodos más lejanos de la red a 1.500 m. (enlazando con dos repetidores tres segmentos de máxima longitud, 500 m). Ventajas: - Incrementa la distancia cubierta por la RAL. - Retransmite los datos sin retardos. - Es transparente a los niveles superiores al físico. Desventajas: - Incrementa la carga en los segmentos que interconecta. Los repetidores son utilizados para interconectar RALs que estén muy próximas, cuando se quiere una extensión física de la red. La tendencia actual es dotar de más inteligencia y flexibilidad a los repetidores, de tal forma que ofrezcan capacidad de gestión y soporte de múltiples medios físicos, como Ethernet sobre par trenzado (10BaseT), ThickEthernet (10Base5), ThinEthernet (10Base2), TokenRing, fibra óptica, etc. Puentes (Bridges) Son elementos inteligentes, constituidos como nodos de la red, que conectan entre sí dos subredes, transmitiendo de una a otra el tráfico generado no local. Al distinguir los tráficos locales y no locales, estos elementos disminuyen el mínimo total de paquetes circulando por la red por lo que, en general, habrá menos colisiones y resultará más difícil llegar a la congestión de la red. Operan en el Nivel de Enlace del modelo de referencia OSI, en el nivel de trama MAC (Medium Access Control, Control de Acceso al Medio) y se utilizan para conectar o extender redes similares, es decir redes que tienen protocolos idénticos en los dos niveles inferiores OSI, (como es TokenRing con TokenRing, Ethernet con Ethernet, etc) y conexiones a redes de área extensa. 15
  16. 16. REDES SEGMENTADAS Se encargan de filtrar el tráfico que pasa de una a otra red según la dirección de destino y una tabla que relaciona las direcciones y la red en que se encuentran las estaciones asignadas. Las redes conectadas a través de bridge aparentan ser una única red, ya que realizan su función transparentemente; es decir, las estaciones no necesitan conocer la existencia de estos dispositivos, ni siquiera si una estación pertenece a uno u otro segmento. Un bridge ejecuta tres tareas básicas: 1. Aprendizaje de las direcciones de nodos en cada red. 2. Filtrado de las tramas destinadas a la red local. 3. Envío de las tramas destinadas a la red remota. Se distinguen dos tipos de bridge: Locales: sirven para enlazar directamente dos redes físicamente cercanas. Remotos o de área extensa: se conectan en parejas, enlazando dos o más redes locales, formando una red de área extensa, a través de líneas telefónicas. Se puede realizar otra división de los bridges en función de la técnica de filtrado y envío (bridging) que utilicen: - Spanning Tree Protocol Bridge o Transparent Protocol Bridge (Protocolo de Arbol en Expansión o Transparente, STP). Estos bridges deciden qué paquetes se filtran en función de un conjunto de tablas de direcciones almacenadas internamente. Su objetivo es evitar la formación de lazos entre las redes que interconecta. Se emplea normalmente en entornos Ethernet. - Source Routing Protocol Bridge (Bridge de Protocolo de Encaminamiento por Emisor, SRP). El emisor ha de indicar al bridge cuál es el camino a recorrer por el paquete que quiere enviar. Se utiliza normalmente en entornos TokenRing. - Source Routing Transparent Protocol Bridge (Bridge de Protocolo de Encaminamiento por Emisor Transparente, SRTP). Este tipo de bridges pueden funcionar en cualquiera de las técnicas anteriores. 16
  17. 17. REDES SEGMENTADAS Ventajas de la utilización de bridges: 1. Fiabilidad. Utilizando bridges se segmentan las redes de forma que un fallo sólo imposibilita las comunicaciones en un segmento. 2. Eficiencia. Segmentando una red se limita el tráfico por segmento, no influyendo el tráfico de un segmento en el de otro. 3. Seguridad. Creando diferentes segmentos de red se pueden definir distintos niveles de seguridad para acceder a cada uno de ellos, siendo no visible por un segmento la información que circula por otro. 4. Dispersión. Cuando la conexión mediante repetidores no es posible debido a la excesiva distancia de separación, los bridges permiten romper esa barrera de distancias. Desventajas de los bridges: 1. Son ineficientes en grandes interconexiones de redes, debido a la gran cantidad de tráfico administrativo que se genera. 2. Pueden surgir problemas de temporización cuando se encadenan varios bridges. 3. Pueden aparecer problemas de saturación de las redes por tráfico de difusión. Las aplicaciones de los bridges está en soluciones de interconexión de RALs similares dentro de una interconexión de redes de tamaño pequeño-medio, creando una única red lógica y obteniendo facilidad de instalación, mantenimiento y transparencia a los protocolos de niveles superiores. También son útiles en conexiones que requieran funciones de filtrado. Cuando se quiera interconectar pequeñas redes. Encaminadores (Routers) Son dispositivos inteligentes que trabajan en el Nivel de Red del modelo de referencia OSI, por lo que son dependientes del protocolo particular de cada red. Envían paquetes de datos de un protocolo común, desde una red a otra. 17
  18. 18. REDES SEGMENTADAS Convierten los paquetes de información de la red de área local, en paquetes capaces de ser enviados mediante redes de área extensa. Durante el envío, el encaminador examina el paquete buscando la dirección de destino y consultando su propia tabla de direcciones, la cual mantiene actualizada intercambiando direcciones con los demás routers para establecer rutas de enlace a través de las redes que los interconectan. Este intercambio de información entre routers se realiza mediante protocolos de gestión propietarios. Los encaminadores se pueden clasificar dependiendo de varios criterios: En función del área: 1. Locales: sirven para interconectar dos redes por conexión directa de los medios físicos de ambas al router. 2. De área extensa: Enlazan redes distantes. En función de la forma de actualizar las tablas de encaminamiento (routing): 1. Estáticos: la actualización de las tablas es manual. 2. Dinámicos: la actualización de las tablas las realiza el propio router automáticamente. En función de los protocolos que soportan: 1. IPX 2. TCP/IP 3. DECnet 4. AppleTalk 5. XNS 6. OSI 7. X.25 En función del protocolo de encaminamiento que utilicen: Routing Information Protocol (RIP): permite comunicar diferentes sistemas que pertenezcan a la misma red lógica. Tienen tablas de encaminamiento dinámicas y se intercambian información según la necesitan. Las tablas contienen por dónde ir hacia los diferentes destinos y el número de saltos que se tienen que realizar. Esta técnica permite 14 saltos como máximo. 18
  19. 19. REDES SEGMENTADAS Exterior Gateway Protocol (EGP): este protocolo permite conectar dos sistemas autónomos que intercambien mensajes de actualización. Se realiza un sondeo entre los diferentes routers para encontrar el destino solicitado. Este protocolo sólo se utiliza para establecer un camino origen-destino, no funciona como el RIP determinando el número de saltos. Open Shortest Path First Routing (OSPF): está diseñado para minimizar el tráfico de encaminamiento, permitiendo una total autentificación de los mensajes que se envían. Cada encaminador tiene una copia de la topología de la red y todas las copias son idénticas. Cada encaminador distribuye la información a su encaminador adyacente. Cada equipo construye un árbol de encaminamiento independientemente. IS-IS: encaminamiento OSI según las normativas: ISO 9575, ISO 9542 e ISO 10589. El concepto fundamental es la definición de encaminamiento en un dominio y entre diferentes dominios. Dentro de un mismo dominio el encaminamiento se realiza aplicando la técnica de menor coste. Entre diferentes dominios se consideran otros aspectos como puede ser la seguridad. 2.2. Otras variantes de los routers Router Multiprotocolo Tienen la posibilidad de soportar tramas con diferentes protocolos de Nivel de Red de forma simultánea, encaminándolas dinámicamente al destino especificado, a través de la ruta de menor coste o más rápida. Son los routers de segunda generación. No es necesario, por tanto, tener un router por cada protocolo de alto nivel existente en el conjunto de redes interconectadas. Esto supone una reducción de gastos de equipamiento cuando son varios los protocolos en la red global. Brouter (bridging router) Son routers multiprotocolo con facilidad de bridge. Funcionan como router para protocolos encaminables y, para aquellos que no lo son se comportan como bridge, transfiriendo los paquetes de forma transparente según las tablas de asignación de direcciones. 19
  20. 20. REDES SEGMENTADAS Operan tanto en el Nivel de Enlace como en el Nivel de Red del modelo de referencia OSI. Por ejemplo, un Brouter puede soportar protocolos de encaminamiento además de source routing y spanning tree bridging. El Brouter funciona como un router multiprotocolo, pero si encuentra un protocolo para el que no puede encaminar, entonces simplemente opera como bridge. Las características y costes de los Brouter, hacen de estos la solución más apropiada para el problema de interconexión de redes complejas. Ofrecen la mayor flexibilidad en entornos de interconexión complejos, que requieran soporte multiprotocolo, source routing y spanning tree e incluso de protocolos no encaminables. Son aconsejables en situaciones mixtas bridge/router. Ofrecen la mayor flexibilidad en entornos de interconexión complejos, que requieran soporte multiprotocolo. Trouter Es una combinación entre un router y servidor de terminales. Permite a pequeños grupos de trabajo la posibilidad de conectarse a RALs, WANs, módems, impresoras, y otros ordenadores sin tener que comprar un servidor de terminales y un router. El problema que presenta este dispositivo es que al integrar las funcionalidades de router y de servidor de terminales puede ocasionar una degradación en el tiempo de respuesta. Ventajas de los trouters: - Seguridad. Permiten el aislamiento de tráfico, y los mecanismos de encaminamiento facilitan el proceso de localización de fallos en la red. - Flexibilidad. Las redes interconectadas con router no están limitadas en su topología, siendo estas redes de mayor extensión y más complejas que las redes enlazadas con bridge. - Soporte de protocolos. Son dependientes de los protocolos utilizados, aprovechando de una forma eficiente la información de cabecera de los paquetes de red. - Relación Precio/Eficiencia. El coste es superior al de otros dispositivos, en términos de precio de compra, pero no en términos de explotación y mantenimiento para redes de una complejidad mayor. - Control de Flujo y Encaminamiento. Utilizan algoritmos de encaminamiento adaptativos (RIP, OSPF, etc), que gestionan la congestión del tráfico con un control de flujo que redirige hacia rutas alternativas menos congestionadas. 20
  21. 21. REDES SEGMENTADAS Desventajas de los trouters: - Lentitud de proceso de paquetes respecto a los bridges. - Necesidad de gestionar el subdireccionamiento en el Nivel de Enlace. - Precio superior a los bridges. Por su posibilidad de segregar tráfico administrativo y determinar las rutas más eficientes para evitar congestión de red, son una excelente solución para una gran interconexión de redes con múltiples tipos de RALs, MANs, WANs y diferentes protocolos. Es una buena solución en redes de complejidad media, para separar diferentes redes lógicas, por razones de seguridad y optimización de las rutas. Pasarelas (Gateways) Estos dispositivos están pensados para facilitar el acceso entre sistemas o entornos soportando diferentes protocolos. Operan en los niveles más altos del modelo de referencia OSI (Nivel de Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación) y realizan conversión de protocolos para la interconexión de redes con protocolos de alto nivel diferentes. Los gateways incluyen los 7 niveles del modelo de referencia OSI, y aunque son más caros que un bridge o un router, se pueden utilizar como dispositivos universales en una red corporativa compuesta por un gran número de redes de diferentes tipos. Los gateways tienen mayores capacidades que los routers y los bridges porque no sólo conectan redes de diferentes tipos, sino que también aseguran que los datos de una red que transportan son compatibles con los de la otra red. Conectan redes de diferentes arquitecturas procesando sus protocolos y permitiendo que los dispositivos de un tipo de red puedan comunicarse con otros dispositivos de otro tipo de red. A continuación se describen algunos tipos de gateways: Gateway asíncrono: sistema que permite a los usuarios de ordenadores personales acceder a grandes ordenadores (mainframes) asíncronos a través de un servidor de comunicaciones, utilizando líneas telefónicas conmutadas o punto a punto. Generalmente están diseñados para una infraestructura de transporte muy concreta, por lo que son dependientes de la red. 21
  22. 22. REDES SEGMENTADAS Gateway SNA: permite la conexión a grandes ordenadores con arquitectura de comunicaciones SNA (System Network Architecture, Arquitectura de Sistemas de Red), actuando como terminales y pudiendo transferir ficheros o listados de impresión. Gateway TCP/IP: estos gateways proporcionan servicios de comunicaciones con el exterior vía RAL o WAN y también funcionan como interfaz de cliente proporcionando los servicios de aplicación estándares de TCP/IP. Gateway PAD X.25: son similares a los asíncronos; la diferencia está en que se accede a los servicios a través de redes de conmutación de paquetes X.25. Gateway FAX: los servidores de Fax proporcionan la posibilidad de enviar y recibir documentos de fax. Ventajas: 1. Simplifican la gestión de red. 2. Permiten la conversión de protocolos. Desventajas: 1. Su gran capacidad se traduce en un alto precio de los equipos. La función de conversión de protocolos impone una sustancial sobrecarga en el gateway, la cual se traduce en un relativo bajo rendimiento. Debido a esto, un gateway puede ser un cuello de botella potencial si la red no está optimizada para mitigar esta posibilidad. Su aplicación está en redes corporativas compuestas por un gran número de RALs de diferentes tipos. Conmutadores (Switches) Los conmutadores tienen la funcionalidad de los concentradores a los que añaden la capacidad principal de dedicar todo el ancho de banda de forma exclusiva a cualquier comunicación entre sus puertos. Esto se consigue debido a que el conmutador no actúa como repetidor multipuerto, sino que únicamente envía paquetes de datos hacia aquella puerta a la que van dirigidos. Esto es posible debido a que los equipos configuran unas tablas de encaminamiento con las direcciones MAC (nivel 2 de OSI) asociadas a cada una de sus puertas. 22
  23. 23. REDES SEGMENTADAS Esta tecnología hace posible que cada una de las puertas disponga de la totalidad del ancho de banda para su utilización. Estos equipos habitualmente trabajan con anchos de banda de 10 y 100 Mbps, pudiendo coexistir puertas con diferentes anchos de banda en el mismo equipo. Las puertas de un conmutador pueden dar servicio tanto a puestos de trabajo personales como a segmentos de red (hubs), siendo por este motivo ampliamente utilizados como elementos de segmentación de redes y de encaminamiento de tráfico. De esta forma se consigue que el tráfico interno en los distintos segmentos de red conectados al conmutador afecte al resto de la red aumentando de esta manera la eficiencia de uso del ancho de banda. Hay tres tipos de conmutadores o técnicas de conmutación: Almacenar - Transmitir. Almacenan las tramas recibidas y una vez chequeadas se envían a su destinatario. La ventaja de este sistema es que previene del malgasto de ancho de banda sobre la red destinataria al no enviar tramas inválidas o incorrectas. La desventaja es que incrementa ligeramente el tiempo de respuesta del switch. Cortar - Continuar. En este caso el envío de las tramas es inmediato una vez recibida la dirección de destino. Las ventajas y desventajas son cruzadas respecto a Almacenar -Transmitir. Este tipo de conmutadores es indicado para redes con poca latencia de errores. Híbridos. Este conmutador normalmente opera como Cortar-Continuar, pero constantemente monitoriza la frecuencia a la que tramas inválidas o dañadas son enviadas. Si este valor supera un umbral prefijado el conmutador se comporta como un Almacenar-Transmitir. Si desciende este nivel se pasa al modo inicial. En caso de diferencia de velocidades entre las subredes interconectadas el conmutador necesariamente ha de operar como Almacenar-Transmitir. Esta tecnología permite una serie de facilidades tales como: Filtrado inteligente. Posibilidad de hacer filtrado de tráfico no sólo basándose en direcciones MAC, sino considerando parámetros adicionales, tales como el tipo de protocolo o la congestión de tráfico dentro del switch o en otros switches de la red. 23
  24. 24. REDES SEGMENTADAS Soporte de redes virtuales. Posibilidad de crear grupos cerrados de usuarios, servidos por el mismo switch o por diferentes switches de la red, que constituyan dominios diferentes a efectos de difusión. De esta forma también se simplifican los procesos de movimientos y cambios, permitiendo a los usuarios ser ubicados o reubicados en red mediante software. Integración de routing. Inclusión de módulos que realizan función de los routers (encaminamiento), de tal forma que se puede realizar la conexión entre varias redes diferentes mediante propios switches. 24

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