REDESII

INTERCONEXION DE REDES

OSI e interconexión de redes

En el modelo OSI, la interconexión de redes se lleva a cabo en la capa de red. Con toda honestidad, ésta no es una de las áreas en las que la ISO haya diseñado un modelo que haya conseguido la aprobación universal (la seguridad en redes es otra más). Al observar los documentos, uno tiene la sensación de que la interconexión de redes fue algo que se incluyó precipitadamente, en el último minuto, en la estructura fundamental. En particular, objeciones presentadas por la comunidad Interred de ARPA, tal vez no tuvieron tanto peso como realmente debieron tener en vista de que DARPA tenía 10 años de experiencia operando un sistema de interconexión de redes con varios centenares de redes interconectadas, y tenían una idea muy buena sobre lo que en realidad podría o no funcionar en la práctica.

La ISO, sin embargo, no es la única responsable de este fracaso. Cuando el CCITT diseñó el plan de numeración de su red internacional, por ejemplo, decidió que cuatro dígitos decimales (es decir, 10.000 redes) serían suficientes para el mundo entero durante los años venideros. Considerando las 20 000 redes SNA, y probablemente un número mayor de redes tipo LAN, que ya están funcionando, los cuatro dígitos decimales son totalmente inadecuados.

El problema no es de una pobre estimación, sino más bien es cuestión de mentalidad. Desde el punto de vista del CCITT, cada país debería tener justo una o dos redes públicas, operadas por el PTT nacional (o por operadores como TELENET y TYMENET, en Estados Unidos). La totalidad de las redes privadas no cuentan mucho desde el punto de vista del CCITT. Sin embargo, no todos los usuarios comparten esta opinión. Aún cuando las 20 000 redes SNA pudiesen, de alguna forma milagrosa, transformarse súbitamente al modelo OSI, resulta demasiado improbable que sus dueños llegaran a desear perder todo el control administrativo y, al mismo tiempo, integrarse todos en una red pública homogénea y más grande.

Dicho todo esto, ahora veremos cómo se trata la interconexión de redes en el modelo OSI. La capa de red, siempre que sea necesario, se puede dividir en tres subcapas:

1. La subcapa de acceso a la subred.
2. La subcapa de mejora de la subred.
3. La subcapa de la interconexión de redes

como se muestra en la figura 5-27. El propósito de la subcapa de acceso a la subred consiste en soportar el protocolo de la capa de red para la subred que específicamente se esté utilizando. Esta genera y recibe paquetes de datos y de control, y lleva a cabo las funciones ordinarias de la capa de red. El software está diseñado para que funcione como el interfase real de la subred que se encuentra disponible. No existe garantía de que funcione correctamente con otras subredes.

La subcapa de mejora de la subred está diseñada para armonizar las subredes que ofrecen diferentes servicios. En el retransmisor de la figura 5-27, el límite superior de 3a es diferente a 3a'. Sin embargo, el límite superior de 3b y 3b' es el mismo, por lo tanto 3c puede trabajar con ambas subredes.

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Las subredes pueden diferir en varios aspectos. Como un ejemplo, considérese el direccionamiento. La subcapa de interconexión de redes utiliza NSAP para su direccionamiento. Recuérdese que un direccionamiento NSAP se refiere no sólo a una máquina especifica, sino también a un punto de acceso especifico dentro de dicha máquina, al cual se puede asociar un proceso de transporte por sí mismo. Por consiguiente, los direccionamientos NSAP se utilizan en última instancia, para referirse a las procesos de la capa de transporte, y no a las máquinas. Todas las primitivas NCONNECT utilizan direcciones NSAP como parámetros .

Veamos primero cómo se establece una conexión de red en una subred que se ajusta al modelo OSI. Cuando la solicitud de conexión llega desde arriba, la subcapa de interconexión de red la pasa hacia la subcapa de acceso a la subred (la subcapa de mejora es nula para todas las subredes OSI, debido a que no se necesitan mejorar están bien tal como son). La subcapa de acceso a la subred construye un paquete CALL REQUEST que contiene las direcciones NSAP del que llama y del llamado, y se lo entrega a la capa de enlace para que lo transmita. Posteriormente, recibe una respuesta y se establece la conexión.

Ahora se considerará lo que sucede si la subred no se ajusta al modelo OSI, pero utiliza, por ejemplo, la versión de 1980 del protocolo X.25. Este protocolo tiene un paquete CALL REQUEST, pero las direcciones que utiliza son de máquina, y no de NSAP. No hay lugar adecuado para colocar las direcciones NSAP. Lo que sucede es que la subcapa de mejora de la subred establece primero una conexión de la capa de red a la propia máquina. Después, transmite un paquete especial que contiene las direcciones NSAP. El resultado que se obtiene de este intercambio extra es que la subcapa de mejora de la subred puede ofrecer un servicio (una conexión a un NSAP especifico), que normalmente la subcapa de acceso de la subred no puede ofrecer. A medida que los paquetes transitan a lo largo de esta conexión, la subcapa de mejora de la subred intercepta cada uno de ellos, encaminándolos al NSAP apropiado.

De esta manera, el servicio real de la subred es llevado al nivel demandado por la subcapa de interconexión de redes. El efecto de este enriquecimiento es que la subcapa de interconexión de redes puede asumir que la subred proporciona el servicio OSI, aún cuando no lo haga.

Dado que la interconexión de redes se refiere frecuentemente a la conexión de una o más redes que no están normalizadas, es esencial disponer de forma estructural para lidiar con subredes raras. En el ejemplo anterior, el servicio de la subred no era lo suficientemente bueno (le faltaba el direccionamiento NSAP). También puede suceder que el servicio de la subred sea demasiado bueno, y deba desmejorarse (¿degradarse?) para igualar las necesidades de la subcapa de interconexión de redes.

Un ejemplo de este caso es el de un retransmisor entre una subred de datagramas y una subred de circuitos virtuales.

La subcapa de interconexión de redes puede diseñarse con cualquiera de los dos tipos de servicio en mente. Si se seleccionó el servicio de datagrama, entonces de penderá de la capa de mejora de la subred, localizada en el lado del circuito virtual, el esconder los circuitos virtuales y exclusivamente proporcionar servicio de datagrama a la subcapa de interconexión de redes. Si no puede encontrar ninguna estrategia mejor, para cada datagrama que se le ofrece, puede establecer entonces un circuito virtual, transmitir el datagrama, y después liberar el circuito virtual. En la práctica, la subcapa de mejora de la subred no liberará el circuito virtual, sino hasta que éste quede inactivo por varios minutos, debido a que existe una probabilidad alta de que pudiera utilizarse nuevamente.

La función principal de la subcapa de interconexión de redes es el encaminamiento extremo a extremo. Cuando llega un paquete a un retransmisor se lleva a la subcapa de interconexión de redes, que lo revisa y decide si se reexpide. Si así resultara, entonces deberá indicar qué subred utilizará (un retransmisor multilateral podría tener varias subredes, donde escoger). Para una primera aproximación, el encaminamiento a través de redes múltiples es similar al encaminamiento efectuado dentro de una sola subred, y las técnicas que se estudiaron anteriormente vienen a ser importantes.

Para una interconexión de redes muy grande, el candidato obvio resulta ser el encaminamiento jerárquico, debido a que libera a los retransmisores de la necesidad de saber algo sobre la estructura interna de las subredes distantes.

El retransmisor de la Figura 5-27 se extiende hasta la capa 3 y mueve paquetes entre redes, en esa capa. En el caso general (que no es OSI), el proceso que lleva a cabo el retransmisor se puede hacer en cualquier capa. Los cuatro tipos de retransmisor comunes son los siguientes:

1. Capa 1: Repetidores, copian los bits individuales, entre segmentos de cable.
2. Capa 2: Puentes, almacenan y reexpiden tramas entre redes tipo LAN.
3. Capa 3: Pasarelas, almacenan y reexpiden paquetes entre redes que no son similares.
4. Capa 4: Convertidores de protocolos, proporcionan interconexión en capas superiores.

Los repetidores son dispositivos de bajo nivel que sólo amplifican las señales eléctricas. Son necesarios para proporcionar corriente que permita excitar cables de longitud considerable. En el 802.3, por ejemplo, las propiedades de temporización del protocolo MAC (el valor seleccionado de T) permite el empleo de cables de hasta 2.5 km de longitud, pero los chips de un transmisor receptor solamente pueden llegar a proveer potencia suficiente para excitar cables de 500 metros. La solución está en el empleo de repetidores 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. Un puente acepta una trama completa y la pasa a la capa de enlace, en donde se comprueba el código de redundancia. Entonces, la trama se transmite a la capa física para que se reexpida 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.

Las pasarelas son conceptualmente similares a los puentes, con la única excepción de que se localizan en la capa de red. El retransmisor de la figura 5-27 es una pasarela. Algunas personas utilizan el término de pasarela en un sentido genérico, aplicable a cualquier capa, y el término encaminador (router) para una pasarela en la capa de red. Aquí, el término "pasarela" se referirá a la capa de red.

Como una regla general, las redes que están conectadas mediante una pasarela pueden diferir más que aquéllas conectadas por un puente. En la figura 5-26, las redes tipo LAN están conectadas por medio de un puente; en tanto que los retransmisores de las redes LAN-WAN y WAN-WAN son pasarelas.

Una de las ventajas principales que las pasarelas tienen sobre los puentes, es que pueden conectar redes que tienen formatos de direccionamiento incompatibles. Por ejemplo, el caso de una red tipo LAN 802 que está utilizando direcciones binarias de 48 bits y una red X.25 que está utilizando direcciones X.121 con 14 dígitos decimales.

Por lo general, en el nivel de la capa de transporte, y más arriba, a los retransmisores se les llama convertidores de protocolo, aunque algunas personas utilizan el término de ''pasarela", como se mencionó anteriormente. La tarea de un convertidor de protocolo es mucho más compleja que la de una pasarela. El convertidor debe realizar transformaciones de un protocolo a otro, sin que se llegue a perder mucho significado durante el proceso. Un ejemplo de un convertidor de protocolo es un retransmisor que traduce el protocolo de transporte del modelo OSI, al protocolo utilizado en la interconexión de redes ARPA (TCP).

Otro ejemplo de conversión de protocolo es el correspondiente a la transformación de mensajes de correo del modelo OSI (MOTIS), al formato interred de ARPA (RFC 822).

Independientemente de la capa donde se realiza la retransmisión, la complejidad del trabajo dependerá fundamentalmente de qué tan parecidas sean las dos redes en términos de tramas, paquetes, mensajes y protocolos.

Algunos de los aspectos en los que pueden llegar a diferir las redes es en el tamaño de trama, del paquete, y de los mensajes, en los algoritmos de código de redundancia, en la máxima vida útil de los paquetes, en los protocolos orientados a conexión versus protocolos sin conexión, así como en los valores de los temporizadores. En algunas ocasiones ni siquiera es posible llevar a cabo la conversión, por ejemplo, cuando se trata de reexpedir datos acelerados (alguien que presiona la tecla DEL), a través de una red que no tenga ningún concepto de lo que significan los datos acelerados.