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Interconexión de redes
Indice
1. ¿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 esta.
Algunas de las ventajas que plantea la interconexión de redes de
datos, son:
Tipos de Interconexión de redes
Se pueden distinguir dos tipos de
interconexión de redes, dependiendo del ámbito de aplicación:
Una interconexión de Área Local conecta redes que están geográficamente cerca, como puede ser la interconexión de redes de un mismo edificio o entre edificios, creando una Red de Área Metropolitana (MAN)
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)
2. Dispositivos de interconexion 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).
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:
Remotos: cuando las redes están alejadas y se necesita un medio intermedio de
comunicación.
En la siguiente figura se muestra un
ejemplo de utilización de un repetidor.
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:
Desventajas:
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.
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:
Se distinguen dos tipos de bridge:
Se puede realizar otra división de los bridges en función de la técnica de filtrado y envío (bridging) que utilicen:
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.
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.
Este tipo de bridges pueden funcionar en cualquiera de las técnicas anteriores.
Ventajas de la utilización de bridges:
Desventajas de los bridges:
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.
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:
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.
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.
Otras variantes de los routers
son:
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.
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.
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.
Es una combinación entre un router y servidor de
terminales. Permite a pequeños grupos de trabajo la posibilidad de conectarse a
RALs, WANs, modems, 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 routers:
Desventajas de los routers:
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:
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.
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.
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.
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.
Los servidores de
Fax proporcionan la posibilidad de enviar y recibir documentos de
fax.
Ventajas:
Desventajas:
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.
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:
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:
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.
3. Tendencias tecnológicas y del mercado
Las principales tendencias del mercado de sistemas de interconexión de redes son las siguientes:
El mercado está en expansión, cada vez hay más ofertas de productos y además estos incorporan nuevas facilidades de encaminamiento. Tanto los fabricantes de concentradores como los de multiplexores están incorporando en sus productos capacidades de encaminamiento, unos con redes de área metropolitana y extensa, y otros incorporando facilidades de interconexión de RALs.
Los fabricantes están presentando equipos de bajo coste que permiten la interconexión de dependencias remotas. Las soluciones de encaminamiento son de diversos tipos: integradas en servidores de red, en concentradores, en pequeños equipos router, etc. Todos estos productos son fáciles de gestionar, operar y mantener.
Estos dispositivos han permitido a los usuarios transportar protocolos diferentes sobre la misma infraestructura de red, lo cual permitiría ahorrar en costes de la infraestructura de transmisión y una potencial mejora de la interoperabilidad.
Los conmutadores han evolucionado rápidamente dotándose de altas capacidades y velocidad de proceso. Pensados para soportar conmutación ATM (Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asíncrono) bajo una arquitectura punto a punto, han logrado gran implantación como mecanismo de interconexión de redes de área local heterogéneas, Token Ring y Ethernet en un mismo dominio. Esto se consigue dado que el conmutador permite la segmentación de la red en subredes conectadas a cada uno de sus puertos que puede gestionar de manera independiente.
Los fabricantes están dotando a sus dispositivos de interconexión con mayores capacidades de gestión que permitan la monitorización de la red mediante estaciones de gestión y control de los dispositivos de la red, enviando comandos por la red desde la estación de gestión hasta el dispositivo de la red para cambiar/inicializar su configuración.
Análisis de las necesidades del comprador
Las razones para proceder a la
adquisición de sistemas de interconexión de redes pueden estar determinadas por
diferentes factores. Es labor del responsable de compras la
realización de un análisis
de necesidades existentes dentro de su organización
que permita determinar las necesidades actuales y futuras de los usuarios y las
limitaciones o restricciones que ha de plantearse respecto al dimensionamiento
de la red y de los dispositivos de interconexión. Es necesario tener en cuenta y
analizar en profundidad los costes y beneficios asociados para obtener
argumentos de peso en la toma de
decisiones.
En la fase de análisis de necesidades, fase inicial del
proceso de adquisición, hay que tener en cuenta todos aquellos requisitos,
limitaciones y restricciones que afecten, entre otros, a los siguientes
puntos:
Hay que determinar si algunas de las ventajas que proporciona la interconexión de redes es aplicable a las necesidades de la organización. La interconexión de redes proporcionan diferentes ventajas:
Antes de segmentar una red es recomendable realizar un estudio de flujos de datos, porque puede suceder que al realizar la partición en segmentos se aumente el tráfico en los segmentos en vez de disminuirlo.
El conocimiento
del número de redes a interconectar y las características específicas de cada
uno de ellas, permitirá dimensionar correctamente tanto la estructura de la red
final como los elementos necesarios para realizar la interconexión.
También
se han de analizar las necesidades de adquisición de nuevas redes o
infraestructura de red para poder
dar soporte a la futura red.
Es necesario delimitar claramente el tipo de
redes existentes (Ethernet, TokenRing, FDDI, etc), su topología (estrella, bus, anillo, etc),
su distribución
espacial en el entorno de operación (localización y distancias). Es recomendable
realizar planos del entorno en cuestión.
La interconexión de redes exige por lo general el tendido de cableado en las dependencias por las que se extienden las redes y ello es una labor cuya complejidad, impacto y coste depende de varios factores. Entre éstos habrá que considerar el área cubierta por las redes y por su interconexión (ubicaciones, departamentos y edificios a interconectar), sus topologías, las peculiaridades constructivas de los locales o edificios, y otras cuestiones que pueden afectar no sólo al coste sino incluso a la viabilidad de la implantación de la interconexión de redes.
El coste de adquisición de dispositivos de interconexión de red tiene varios
componentes, directos e indirectos. Todos ellos han de ser tenidos en cuenta si
se quiere realizar una previsión razonable de fondos. Los principales factores
de coste son los siguientes:
Dispositivos físicos de la red: medio de
transmisión, elementos de conexión de los nodos, etc.
Dispositivos lógicos
de la red: sistemas de gestión, control y mantenimiento.
Instalación:
acondicionamiento de locales, canalización, tendido de cables, conexión de
dispositivos, etc.
Costes indirectos: redimensionamiento de nodos pasivos y
activos,
elementos complementarios, etc.
En ningún caso debe despreciarse a priori la
importancia de ningún tipo de costes.
El responsable público de adquisición
deberá de disponer de una estrategia
de redes perfectamente elaborada para poder satisfacer las necesidades que se
puedan plantear en un futuro. Cuando una red está instalada, ésta crece de forma
continuada, aumentando en equipos anteriormente no considerados y llegando a
lugares no contemplados, soportando nuevas aplicaciones..., lo cual demandará
capacidades no imperativas inicialmente
Factores relevantes en el proceso de adquisición
En la definición del
objeto del contrato y los
requisitos inherentes al mismo, así como en la valoración y comparación de
ofertas de los licitadores pueden intervenir muchos factores y de muy diversa
índole.
Es de suma importancia que todos los factores relevantes que
intervienen en el proceso de contratación queden debidamente recogidos en el
pliego de prescripciones técnicas que regule el contrato. Así mismo, es
conveniente que las soluciones ofertadas por los licitadores sean recogidas en
los cuestionarios disponibles a tal efecto:
De empresa
Económicos
Técnicos particulares
No obstante y a título orientativo
en este apartado se hace mención de aquellos factores, que entre los anteriores,
pueden intervenir en el proceso de adquisición de equipos y sistemas de
interconexión de redes y cuyo seguimiento debe efectuarse exhaustivamente:
Cuando se decide seleccionar un dispositivo de interconexión no sólo hay que tener en cuenta el número de puertas necesarias; hay que pensar en el crecimiento futuro. Interesa dejar un número de puertas disponibles para tener siempre capacidad de crecimiento. Es importante definir un tanto por ciento de puertas libres respecto a las utilizadas. Este porcentaje varía de una implantación a otra y normalmente está condicionado también por el coste de los dispositivos. Algunos de los dispositivos necesitan conexión remota o local de consola, por lo que habrá que tener en cuenta que el dispositivo presente esta característica.
SNMP
CMIP
CMOT
La complejidad de las redes impone la necesidad de
utilizar sistemas de gestión capaces de controlar, administrar y monitorizar las
redes y los dispositivos de interconexión. Los routers son dispositivos que
necesitan que se realicen funciones de gestión. En los otros dispositivos es
recomendable que tengan esta facilidad.
Es conveniente analizar si la gestión
del dispositivo ofertada es propietaria o es abierta, tendiendo siempre a la
última opción.
Pruebas
de aceptación final
En función de los elementos técnicos que intervienen y
del alcance abarcado, se definen distintos tipos de pruebas sobre los siguientes
entornos de una red de datos:
1º) Operativa de Red:
Se distingue entre lo
que es un funcionamiento normal de la red y el funcionamiento o reacción de ésta
ante los diversos fallos que puedan producirse. Entendiendo por funcionamiento
normal, aquél en el que los equipos y la red se encuentran en óptimas
condiciones.
Funcionamiento normal.
Se realizarán las comprobaciones de las siguientes
funcionalidades:
Funcionamiento ante fallos.
Se realizarán pruebas destinadas a la
comprobación de cómo reacciona la red, en el caso de que se produzcan fallos en
distintos elementos de la misma.
2ª) Gestión de Red
Funcionamiento propio del sistema de gestión:
Monitorización de la red.
Tratamiento de alarmas.
Informes y estadísticas.
Analizar con las herramientas disponibles la actividad de la red y la
creación de informes
sobre la misma.
Trabajo enviado por:
Ulises Zeus
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