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Tecnolog�a de Redes | |
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Routers (I)
webmaster de HTMLWeb.
Routers y comunicaci�n entre redes
Un ordenador solitario, sin conexi�n con ning�n otro, es una isla de informaci�n y de recursos que no resulta rentable, especialmente cuando para el trabajo diario se precisa recurrir a diferentes fuentes de datos.
De esto se dieron cuenta muy pronto las empresas, que solicitaron a las compa��as de desarrollo de hardware y software un medio compartido de trabajo, en el que diferentes estaciones de trabajo, servidores e impresoras pudieran comunicarse entre ellos y compartir recursos. De este modo surgieron las primeras redes de ordenadores.
Una red est� formada por una serie de estaciones de trabajo unidas entre s� por medios de transmisi�n f�sicos (cables) o basados en ondas (redes inal�mbricas), coordinados por unas m�quinas especiales, denominadas servidores, y por una conjunto variable de dispositivos de trabajo, como impresoras, escaners, etc. Adem�s, existen diferentes dispositivos que a�aden funcionalidades a las redes, como los routers, switches y hubs.
Pila de protocolos TCP/IP
Las diferentes m�quinas que forman una red se comunican entre s� usando un medio compartido, pudiendo tener adem�s cada una de ellas caracter�sticas propias, como componentes de hardware, sistemas operativos y aplicaciones de usuario.
Por solventar estas diferencias se hizo necesaria la introducci�n de una serie de reglas que controlaran el acceso al medio compartido y la forma correcta en que las m�quinas se deb�an comunicar y transmitir los datos, surgiendo con ello diferentes protocolos de comunicaci�n y control.
En un principio, cada empresa desarrolladora implement� un sistema propio de comunicaci�n de red, con una arquitectura y unos protocolos diferentes, por lo que no fue posible, cuando se necesit�, unir redes de diferentes fabricantes. Simplemente, no se entend�an entre ellas, pues hablaban �idiomas� diferentes.
Intentando solucionar este problema, la ISO (Organizaci�n Internacional de Est�ndares) cre� un modelo de comunicaci�n para redes dividido en una serie de niveles de trabajo, denominados capas, cada uno de los cuales se encargar�a de uno o m�s aspectos concretos de la comunicaci�n mediante una serie de protocolos espec�ficos.
Este modelo se llam� OSI (Intercomunicaci�n de Sistemas Abiertos) y, lamentablemente, no lleg� a utilizarse en la pr�ctica, debido a que cuando se public� ya se hab�an desarrollado otros arquitecturas de comunicaci�n en redes que funcionaban m�s o menos bien, y que fueron las que al final se usaron y extendieron.
De ellas, la m�s conocida y usada en la actualidad es la arquitectura TCP/IP, formada por un extenso conjunto de protocolos, cada uno de los cuales se encarga de un aspecto concreto de la comunicaci�n entre m�quinas en red. TCP/IP se basa en un modelo de capas, al igual que OSI, pero m�s reducido, actuando cada protocolo en una de las capas del mismo.
El n�mero de capas en que se divide TCP/IP y el nombre de las mismas var�a seg�n el autor (recordemos que no es un est�ndar, si no una implementaci�n �de facto�), pero podemos considerar la siguiente divisi�n:
Cada capa trabaja independientemente de las otras, comunic�ndose entre ellas por medio de interfaces apropiadas.
Paquetes de datos
Cuando un host desea enviar una serie de datos a otro, estos son convertidos a un formato de red apropiado (capa de Aplicaci�n) y divididos en una serie de unidades, denominadas segmentos (capa de Transporte), que son numerados para su correcto reensamble en la m�quina destino.
Posteriormente, son pasados a la capa de Internet, que les coloca las direcciones IP de la m�quina origen y de la m�quina destino. Las unidades as� obtenidas se conocen con el nombre de paquetes. Entonces son pasados a la capa de Enlace de Datos, que les a�ade las direcciones MAC de ambas m�quinas y un n�mero calculado para la verificaci�n posterior de errores en el env�o, pasando entonces a denominarse tramas.
Por �ltimo, las tramas son pasadas a la capa F�sica que las une en trenes de bits apropiados para su transformaci�n en impulsos el�ctricos o en ondas, que posteriormente son enviados al medio.
Cuando los impulsos llegan a la m�quina destino el proceso se invierte, obteniendo la aplicaci�n receptora los datos en su formato original.
A pesar de que lo que se transmite por el medio f�sico son impulsos el�ctricos, se suele hablar de paquetes transmitidos, ya que son las unidades de informaci�n con entidad propia.
Comunicaci�n entre ordenadores en una red
Imaginemos una red formada por varios host, como la representada en la siguiente imagen:
Si el host A (IP=210.23.5.14) se desea comunicar con el host C (IP=210.23.5.27), construye sus paquetes de datos y la capa de Internet les coloca su direcci�n IP (emisor) y la de C (destinatario), pas�ndolos a la capa de Enlace de Datos, que no sabe la direcci�n MAC de C. Para averiguarla, env�a un mensaje a todos las m�quinas de la red, conocido como petici�n ARP, preguntando cu�l es la direcci�n MAC correspondiente a la IP 210.23.5.27. Las peticiones ARP son de tipo broadcast, es decir, peticiones que son enviadas a todos y cada uno de los equipos en la red.
La pregunta llega a todas las m�quinas, pero s�lo C contesta, enviando una respuesta con su direcci�n MAC. Entonces, A a�ade ambas direcciones MAC a los paquetes y los pasa a la capa F�sica, que lo transmite al medio.
Comunicaci�n entre ordenadores en dos redes. Routers.
Imaginemos ahora que el host C (IP=190.200.23.5) no se encuentra en la misma red que A (IP=210.23.5.14). Cuando �ste env�e el broadcast preguntando la direcci�n MAC de C nadie le responder�, por lo que, si no se hace nada al respecto, la comunicaci�n entre ambas m�quinas resultar� imposible.
Los encargados de solucionar este problema son unos dispositivos de red especiales, llamados routers, que conectan dos o m�s redes, sirviendo de enlace entre ellas. Los routers trabajan en la capa de Internet, encarg�ndose de encaminar o enrutar paquetes de datos entre m�quinas de redes diferentes.
Para poder funcionar de esta forma deben pertenecer a cada una de las redes que conectan, como si fueran un host m�s de las mismas. De esta forma, un router que conecte dos redes debe tener una tarjeta de red diferente para cada una de las redes y, consecuentemente, dos direcciones MAC diferentes. Tambi�n debe tener asignada una direcci�n IP en cada una de las dos redes, ya que si no ser�a imposible la comunicaci�n con las m�quinas de las mismas.
El esquema de dos redes conectadas por un router podr�a ser el representado en la siguiente imagen:
Ahora, cuando un host env�a una petici�n ARP para averiguar la direcci�n MAC correspondiente a una IP dada y no es respondido por ning�n equipo de su red, env�a los paquetes correspondientes a un router que tiene configurado para este tipo de env�os, denominado gateway por defecto.
Una vez que el router recibe los paquetes de datos utiliza un par�metro especial, denominado m�scara de red, que sumado l�gicamente a la direcci�n IP destino le da la red a la que pertenece el host buscado. Pasa entonces los paquetes a la red a la que pertenece C, haciendo una nueva petici�n de broadcast preguntando la MAC de C. Este le responde, y entonces el router le env�a los paquetes directamente. Si C desea responder a A, el proceso se invierte.
Este proceso es necesario realizarlo s�lo una vez, ya que en esta tanto los host A y C como el router anotan las parejas de direcciones MAC-IP en unas tablas especiales, denominadas tablas de enrutamiento, que usar�n en env�os de datos posteriores para enrutar los paquetes directamente.
Resumiendo, los routers son los principales responsables de la correcta comunicaci�n entre m�quinas de diferentes redes, encarg�ndose en este proceso de enrutar correctamente los paquetes de datos.
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