Protocolos de Interconexión

Teodoro Páez V-19.401.864Keinverline Suarez V-19.754.768

Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño – Extension Caracas

IntroducciónLas tendencias actuales se orientan a incrementar la informática cliente-servidor en

entornos informáticos distribuidos. Los usuarios necesitan enlaces más rápidos hacia una gran

variedad de servicios, con inclusión de sistemas de gestión de bases de datos que se ejecutan

sobre plataformas diferentes.

La cantidad de tráfico de datos en las redes, se incrementará a medida que lo hagan la

potencia y velocidad de los sistemas informáticos. Cuando la demanda crezca, las redes de datos

llegarán a ser tan frecuentes y transparentes como lo son las redes de voz.

Una buena interconexión no solo presenta ventajas técnicas, sino que también permite la

innovación, atrae inversiones y alimenta a la comunidad de TIC (tecnologías de la información y

la comunicación) local.

Para interconectar redes entre sí o bien segmentos de red se emplean una serie de

dispositivos de interconexión, como son los repetidores, puentes, encaminadores (routers),

pasarelas (gateways) y los hubs o dispositivos de concentración.

Los repetidores realizan la interconexión a nivel físico. Su función consiste en amplificar y

regenerar la señal, compensando la atenuación y distorsión debidas a la propagación por el

medio físico.

LOS PUENTESEs el dispositivo de interconexión de redes de computadoras que opera en

la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

El término bridge, formalmente, responde a un dispositivo que se comporta de acuerdo al estándar IEEE 802.1D, un bridge conecta segmentos de red formando una sola subred (permite conexión entre equipos sin necesidad de routers). Funciona a través de una tabla de direcciones MAC detectadas en cada segmento al que está conectado. Cuando detecta que un nodo de uno de los segmentos está intentando transmitir datos a un nodo del otro, el bridge copia la trama para la otra subred, teniendo la capacidad de desechar la trama (filtrado) en caso de no tener dicha subred como destino. Para conocer por dónde enviar cada trama que le llega (encaminamiento) incluye un mecanismo de aprendizaje automático (autoaprendizaje) por lo que no necesitan configuración manual.

LOS ENCAMINADORES(Routers)

Es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el modelo OSI. Su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP.

Consiste en enviar los paquetes de red por el camino o ruta más adecuada en cada momento. Para ello almacena los paquetes recibidos y procesa la información de origen y destino que poseen. Con arreglo a esta información reenvía los paquetes a otro encaminador o bien al anfitrión final, en una actividad que se denomina 'encaminamiento'. Cada encaminador se encarga de decidir el siguiente salto en función de su tabla de reenvío o tabla de encaminamiento, la cual se genera mediante protocolos que deciden cuál es el camino más adecuado o corto, como protocolos basado en el algoritmo de Dijkstra.

LOS ENCAMINADORES(Routers)

Enrutadores y conmutadores en el modelo OSI

Los ModemsUn módem es un dispositivo que convierte las señales

digitales en analógicas (modulación) y viceversa (desmodulación), y permite así la comunicación entre computadoras a través de la línea telefónica o del cablemódem. Sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora.

Se han usado módems desde la década de 1960, principalmente debido a que la transmisión directa de las señales electrónicas inteligibles, a largas distancias, no es eficiente; por ejemplo, para transmitir señales de audio por el aire se requerirían antenas de gran tamaño (del orden de cientos de metros) para su correcta recepción. Es habitual encontrar en muchos módems de red conmutada la facilidad de respuesta y marcación automática, que les permiten conectarse cuando reciben una llamada de la RTPC (Red Telefónica Pública Conmutada) y proceder a la marcación de cualquier número previamente grabado por el usuario. Gracias a estas funciones se pueden realizar automáticamente todas las operaciones de establecimiento de la comunicación.

Los Modems

El modulador emite una señal denominada portadora. Generalmente, se trata de una simple señal eléctrica sinusoidal de mucha mayor frecuencia que la señal moduladora. La señal moduladora constituye la información que se prepara para una transmisión (un módem prepara la información para ser transmitida, pero no realiza la transmisión). La moduladora modifica alguna característica de la portadora (que es la acción de modular), de manera que se obtiene una señal, que incluye la información de la moduladora. Así el demodulador puede recuperar la señal moduladora original, quitando la portadora. Las características que se pueden modificar de la señal portadora son:

0 amplitud, lo que da lugar a una modulación de la amplitud (AM/ASK);0 frecuencia, lo que da lugar a una modulación de la frecuencia (FM/FSK);0 fase, lo que da lugar a una modulación de la fase (PM/PSK).0 También es posible una combinación de modulaciones o modulaciones

más complejas, como la modulación de amplitud en cuadratura.

Pasarelas(Gateways)

Un gateway (puerta de enlace) es un dispositivo que permite interconectar redes con protocolos y arquitecturas diferentes a todos los niveles de comunicación. Su propósito es traducir la información del protocolo utilizado en una red al protocolo usado en la red de destino.

Una puerta de enlace o gateway es normalmente un equipo informático configurado para hacer posible a las máquinas de una red local (LAN) conectadas a él de un acceso hacia una red exterior, generalmente realizando para ello operaciones de traducción de direcciones IP (NAT: Network Address Translation).

La dirección IP de un gateway (o puerta de enlace) a menudo se parece a 192.168.1.1 o 192.168.0.1 y utiliza algunos rangos predefinidos, 127.x.x.x, 10.x.x.x, 172.x.x.x, 192.x.x.x, que engloban o se reservan a las redes locales.

En caso de usar un ordenador como gateway, necesariamente deberá tener instaladas 2 tarjetas de red.

Conmutador(Switch)

El switch (conmutador) es un dispositivo digital de lógica de interconexión de redes de computadores que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI.

Un conmutador interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes (bridges), pasando datos de un segmento a otro, de acuerdo con la dirección MAC de destino de los datagramas en la red.

Los conmutadores se utilizan cuando se desea conectar múltiples redes, fusionándolas en una sola. Al igual que los puentes, dado que funcionan como un filtro en la red, mejoran el rendimiento y la seguridad de las LANs (Local Area Network- Red de Área Local).

Los puentes (bridges) y conmutadores (switches) pueden ser conectados unos a los otros, pero existe una regla que dice que sólo puede existir un único camino entre dos puntos de la red. En caso de que no se siga esta regla, se forma un bucle en la red, que produce la transmisión infinita de datagramas de una red a otra.

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, TokenRing y FDDI soportando módulos individuales que concentran múltiples tipos de funciones en un sólo 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 Hub poseen una serie de LED’s que indican el estado de conexión de los usuarios.

El uso de este dispositivo permite aislar a un usuario que tenga problemas en el cable de conexión, evitando que los demás usuarios sufran contratiempos.

Tiene la capacidad de gestión, supervisión y control remoto, prolongando el funcionamiento de la red gracias a la aceleración del diagnóstico y solución de problemas.

Modelo OSIEl Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos, conocido

mundialmente como Modelo OSI (Open System Interconnection), fue creado por

la ISO (Organizacion Estandar Internacional) y en él pueden modelarse o

referenciarse diversos dispositivos que reglamenta la ITU (Unión de

Telecomunicación Internacional), con el fin de poner orden entre todos los

sistemas y componentes requeridos en la transmisión de datos, además de

simplificar la interrelación entre fabricantes. Así, todo dispositivo de cómputo y

telecomunicaciones podrá ser referenciado al modelo y por ende concebido

como parte de un sistema interdependiente con características muy precisas en

cada nivel.

Esta idea da la pauta para comprender que el modelo OSI existe

potencialmente en todo sistema de cómputo y telecomunicaciones, pero que

solo cobra importancia al momento de concebir o llevar a cabo la transmisión de

datos. El Modelo OSI cuenta con 7 capas o niveles:

0 Nivel de Aplicación: Son los programas que ve el usuario.0 Nivel de Presentación: Es aquella que provee representación de datos, es

decir, mantener la integridad y valor de los datos independientemente de la representación.

0 Nivel de Sesión: Es un espacio en tiempo que se asigna al acceder al sistema por medio de un login en el cual obtenemos acceso a los recursos del mismo servidor conocido como "circuitos virtuales".

0 Nivel de Transporte: Es la integridad de datos de extremo a extremo, es decir, se encarga el flujo de datos del transmisor al receptor verificando la integridad de los mismos por medio de algoritmos de detección y corrección de errores.

0 Nivel de Red: Encamina los paquetes además de ocuparse de entregarlos. 0 Nivel de Enlace de Datos: Es aquella que transmite la información como

grupos de bits, o sea que transforma los bits en frames o paquetes por lo cual si recibimos se espera en conjunto de señales para convertirlos en caracteres en cambio si se manda se convierte directamente cada carácter en señales ya sean digitales o analógicos

0 Nivel Físico: Transmite el flujo de bits sobre un medio físico y aquella que representa el cableado, las tarjetas y las señales de los dispositivos.

FragmentaciónFragmentación se refiere al particionamiento de la información para distribuir cada parte a

los diferentes sitios de la red.

El objetivo de la fragmentación consiste en dividir la relación en un conjunto de relaciones más pequeñas tal que algunas de las aplicaciones de usuario sólo hagan uso de un fragmento. Una fragmentación óptima es aquella que produce un esquema de división que minimiza el tiempo de ejecución de las aplicaciones que emplean esos fragmentos.

La unidad de fragmentación ideal no es la tabla sino una subdivisión de ésta. Esto es debido a:

0 Las aplicaciones usan vistas definidas sobre varias relaciones, es decir, se forman a partir de "trozos" de varias tablas. Si conseguimos que cada una de las vistas esté definida sobre subtablas locales (o en su defecto lo mas "cerca" posible) a cada aplicación, es de esperar un incremento en el rendimiento.

0 Si múltiples vistas de diferentes aplicaciones están definidas sobre una tabla no fragmentada, se tiene :

0 Si la tabla está replicada en todos o algunos de los sitios donde residen cada una de las aplicaciones entonces la generación de trafico innecesario es producida por la necesidad de la actualización de las copias.